(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Геотермальное отопление дома как работает


Геотермальное отопление, принцип работы, монтаж своими руками

В последние десятилетия активная жизнедеятельность людей, удовлетворяющих свои потребности, начала очень негативно воздействовать на природу, окружающую среду. И теплоэлектростанции сыграли не последнюю роль в этом процессе. В то же время, общество стало понимать, что ресурсы природы являются небезграничными, именно поэтому в последние годы начали внедрять аналоги источников теплоснабжения. Одним из таких альтернативных способов отопить дом является геотермальное отопление. Система – проста и эффективна, а сделать ее можно собственноручно.

Геотермальное отопление

Заметим, что геотермальное отопление в США и европейских странах стало основным источником тепла, однако в России на сегодняшний день оно рассматривается только в качестве альтернативы газовому, электрическому, твердотопливному и другим видам отопления. Очень скоро геотермальное отопление станет основным, ведь отзывы говорят о том, что это рентабельный способ отопить свой дом без вреда для экологии и с выгодой для себя.

Принцип функционирования

Такое явление, как геотермальное отопление, принцип работы которого напоминает обычный холодильник, только наоборот, — становится все популярнее. Земля сохраняет тепло постоянно, можно нагревать объекты, находящиеся на ее поверхности. Суть в том, что изнутри землю нагревает горячая магма, а сверху благодаря грунту она не промерзает.

Тепловую энергию, которая получается в процессе отопления, использует геотермальная система, основанная на специальном тепловом насосе.

И принцип функционирования здесь следующий: сверху ставится тепловой насос, в специальную земляную шахту опускается теплообменник. Грунтовая вода идет через насос и нагревается. Таким образом, тепло, которое получается при этом, используется для промышленных или бытовых целей. Так и работает отопление подземным теплом.

Принципиальная схема работы теплового насоса

Заметим, что главным преимуществом такой системы является то, что при затратах электроэнергии в 1 кВт получаем полезную тепловую энергию в диапазоне от 4 до 6 кВт. Для сравнения, обычный кондиционер не способен преобразовать 1 кВт электроэнергии в 1 кВт тепловой энергии (закон сохранения энергии, т.к. потери при преобразовании одного вида энергии в другую, увы пока никто не отменял). Отопление за счет тепла земли окупится достаточно быстро при правильном подходе к реализации геотермального отопления.

Рекомендуем к прочтению:

Особенности системы

Конечно, не так-то и просто сделать геотермальное отопление своими руками, однако это вполне возможно. И для начала делается шахта. Параметры шахты рассчитываются для каждого случая отдельно. Ее габариты будут зависеть от климата в вашей местности, типа грунта, особенностей строения коры земли региона, домашней площади, где будет ставиться такая система. Как правило, глубина шахты составляет от 25 до 100 м.

Бурение скважин под тепловой насос

Далее монтаж геотермального отопления подразумевает такой шаг, как опускание в земную шахту труб, поглощающих тепло. Функции этих труб заключаются в следующем: они будут подавать тепло в насос, который будет повышать температуру жидкости и выводить ее в отопление. Заметим, что если вы решили сделать геотермальные системы отопления своими руками, то вам потребуется помощник, ведь трубы бывают очень тяжелыми.

Заметим, что в летний период отопление от земли,  работает в качестве кондиционера. Для этого нужно активировать обратный механизм. В процессе работы теплообменник будет брать охлаждающую энергию.

Способы работы системы

Это эффективная и экологичная система – термальное отопление, принцип работы ее может протекать в трех основных способах:

  1. Используется тепловая энергия глубоких грунтовых вод. Такая вода – высокой температуры, тепловой насос ее поднимает и нагревает. Далее вода идет через теплообменник, отдавая основную часть своей энергии.
  2. Данный способ требует от владельцев дополнительных расходов. В глубину грунта от 75 м и ниже спускают резервуар, в котором находится антифриз. Он нагревается и при помощи теплового насоса поднимается к теплообменнику. После того, как тепло отдается теплообменнику, антифриз идет обратно в резервуар.
  3. А для третьего способа работы системы вообще не требуется оборудовать грунтовую шахту. Такое отопление из земли подойдет для обогрева зданий, имеющих выход на водоем. Так, по дну водоема от теплообменника ставятся зонды горизонтального типа и преобразовывают тепло воды на дне.

Виды тепловых насосов

Преимущества геотермальной системы отопления

Геотермальные системы отопления обладают несколькими преимуществами:

  • Выделение тепловой энергии в несколько раз больше, нежели расход на электричество, которое требует насос.
  • Экологическая безопасность больше, чем у других отопительных систем, так как геотермальные отопительные системы не производят никаких вредных выбросов.
  • Для того чтобы геотермальная система функционировала, не требуется топлива или дополнительных химических средств. Поэтому она безопасна для владельцев и для окружения.
  • В функционировании такого отопления нет риска взрыва или возгорания.
  • При условии правильного монтажа отопительной системы она прослужит без техподдержки как минимум – 30 лет.

Устанавливаем геотермальное отопление самостоятельно

Сразу отметим такую особенность: тем, кто решится оборудовать отопление теплом земли, понадобится единожды вложить в это огромную сумму. Конечно, со временем эта стоимость окупится, так как жилье мы строим для себя не на год или два. Кроме того, каждый год стоимость на газ и электроэнергию повышается, а с геотермальной системой вы не узнаете, что такое эти ценовые скачки.

Рекомендуем к прочтению:

Заметим, что внутри помещения, которое вы хотите отопить, ставятся отопительные элементы, ничем не отличающиеся от водяного отопления. Ваше жилье будут обогревать радиаторы, а тепло в них будет идти по трубам.

Однако в данной системе основная ее часть будет скрыта под землей. Отопление энергией земли – это наличие скважины и теплообменника. В жилище потребуется только поставить прибор, который будет генерировать тепло – обычно он не занимает много места.

Принцип работы теплового насоса

На таком устройстве пользователь сможет производить регулирование температуры и подачу тепловой энергии. Установка самой системы отопления в жилье делается, как обычно, — с разветвлением трубопровода и радиаторов. Если у вас частный дом, или же само здание небольшое, то в таком случае генератор системы выводится в отдельное помещение или в подвал.

Распространение геотермальной системы отопления

Отопление с помощью тепла земли стало распространяться еще в конце 80-х годов в городах США, которые особенно тяжело переживали кризис. Сначала такую систему применяли состоятельные люди, которые таким вот образом экономили на отоплении дома, однако скоро система стала дешеветь, и более бедные американцы заинтересовались ею. И вскоре использование тепла земли для отопления стало прерогативой большинства американцев, которые владели частными домами. В европейских странах 20 лет назад статистические данные отмечали, что геотермальные системы отопления использовали примерно 12 миллионов граждан. И в течение всего этого времени до сегодняшних дней эта цифра только возросла.

Тенденции распространения геотермального отопления являются понятными. Ведь отопление за счет энергии земли – это удобно, экономично и безопасно.

Газовая система отопления хоть и является самой популярной, но по этой же причине каждый год запасы природного газа уменьшаются, стоимость на него растет и растет. А применение для обогрева дома твердого топлива – это трудозатратно. Кроме этого, вследствие сжигания дров и угля выделяется вредный углекислый газ, образовывается сажа и смолы. Поэтому геотермальное отопление становится все более распространенным и в России.

Стоит ли геотермальное отопление для дома? Что идет не так?

Геотермальные системы отопления для домов

Домашние геотермальные системы отопления могут быть отличным способом обогреть ваш дом, заменить печь и помечены как средства экономии. Вопрос в том, стоят ли они шумихи? Вот краткий обзор того, как они работают. Начиная с глубины от 6 до 10 метров, температура земли больше не зависит от колебаний температуры поверхности и остается относительно постоянной на уровне от 8 до 10 C.Таким образом, основной принцип геотермального отопления и охлаждения заключается в использовании постоянной внутренней температуры земли для уравновешивания сильно меняющихся температур поверхности в Америке и Канаде.

При использовании тепловых насосов геотермальные системы отопления и охлаждения извлекают тепловую энергию и передают ее в здания, экономя примерно от 50 до 60% затрат на отопление и охлаждение, в зависимости от топлива, с которым вы сравниваете.

В летние месяцы геотермальное охлаждение работает аналогично стандартному кондиционированию воздуха, только тепло не просто выбрасывается в наружный воздух, а откладывается глубоко в земле для использования в будущем.В результате вы получаете кондиционирование воздуха без чувства вины, потому что вы фактически используете тепло, извлекаемое в летние месяцы, для обогрева земли глубоко внизу, тепла, которое повысит эффективность вашей системы в зимние месяцы.

Геотермальные системы отопления дома:

Вертикальные системы с замкнутым контуром имеют герметичную U-образную трубу из полиэтилена высокой плотности, по которой переносится теплоноситель (обычно смесь воды и метанола) в непрерывно циркулирующем контуре, что обеспечивает теплопроводный обмен.Когда жидкость возвращается на поверхность, нагревается или охлаждается в зависимости от сезона, дополнительное или уменьшенное количество тепла в воде используется для кондиционирования вашего дома. Требуемая глубина для этой системы обычно составляет 300 футов или более, и вы платите за это ногой. Через нос, но ногой.

Геотермальная система с вертикальным контуром © Alexandre Gilbert

Горизонтальные системы с замкнутым контуром работают так же, как и вертикальные системы, за исключением того, что трубы проложены вперед и назад на глубине от 6 до 10 футов под землей.Установка подразумевает рытье траншей (по крайней мере, 300 футов из них), а не рытье колодца.

Горизонтальные системы могут быть дешевле в установке, но требуют значительного количества места и наносят довольно серьезный ущерб любым экосистемам, которые лежат на предполагаемом пути. Для данной длины трубы системы с горизонтальным контуром немного менее эффективны, чем системы с вертикальным контуром, поскольку на них легче воздействовать температурой поверхности. Другой недостаток заключается в том, что при возникновении утечки в контуре при использовании горизонтального коврика или системы решетчатого типа всю территорию сада придется снова выкопать в поисках крошечной утечки, которая теряет давление в системе.

Геотермальная система с горизонтальным контуром © Alexandre Gilbert

Системы с открытым контуром используют грунтовые воды, закачиваемые непосредственно из водозаборной скважины (глубиной от 75 до 100 футов) для забора и нагнетания тепла. Вода откачивается из первой скважины, а после теплообмена закачивается во вторую скважину.

Геотермальная система с открытым контуром © Alexandre Gilbert

Системы с открытым контуром имеют очень высокий термический КПД, и их установка может быть на 50% дешевле, чем вертикальные системы с обратной связью.Однако условия, необходимые для надлежащего функционирования этих систем, редко встречаются в городских районах, поскольку они требуют обильного источника грунтовых вод.

Сэкономит ли геотермальное отопление деньги?

Это действительно зависит от размера проекта. Ни одна геотермальная система не обходится дешево в установке, и поскольку она предлагает только сокращение потребления, окупаемость инвестиций действительно возможна только для больших зданий. По этой причине геотермальная энергия больше подходит для коммерческих или многоквартирных жилых проектов значительного размера.

Дом должен быть довольно большим и иметь несколько плохую изоляцию, чтобы фактически окупить себя в разумные сроки. Во многих случаях, особенно при строительстве новых домов среднего размера, такие крупные финансовые вложения в энергоэффективность могут принести гораздо большую отдачу, если вместо этого они будут направлены на сохранение тепла - лучшие окна, дополнительную изоляцию, лучшие ленты и мембраны для герметизации воздуха и т. Д.

Стоимость Ball park: Геотермальная система для дома среднего размера (2000 кв.футов) легко обойдется вам в 30 000 долларов за установку, и это в обмен на ежемесячную экономию около 50% на счетах за отопление. Таким образом, окупаемость среднего дома для одной семьи слишком далека, чтобы сделать его финансово конкурентоспособным вариантом со всеми, кроме домов с самым высоким потреблением.

Те же инвестиции в размере 25 000 долларов (или, возможно, меньше) в лучшую тепловую оболочку, вероятно, легко сократят ваши счета за отопление на 70 или 80%, а может, и больше. Геотермальная энергия - отличная глобальная технология, но для домов на одну семью вы получите гораздо больше затрат, если вместо этого вложите эти деньги в изоляцию.

Прочтите все о дровяных печах с автоматической загрузкой, подходящих для автономных домов здесь , из Руководства по экологическому строительству EcoHome

.

5 вещей, которые вы должны знать о геотермальных тепловых насосах

Геотермальные тепловые насосы (GHP), также известные как геотермальные тепловые насосы, могут нагревать, охлаждать и даже подавать горячую воду в дом, передавая тепло на землю или от нее. Эта технология обеспечивает комфорт потребителям более 50 лет и позволяет сократить счета за электроэнергию до 65% по сравнению с традиционными установками HVAC.

Итак, если вы планируете установить систему GHP для дома или бизнеса, слушайте. Вот пять вещей, которые вам нужно знать о геотермальных тепловых насосах.

Геотермальные тепловые насосы могут использоваться в любом климате

Геотермальные тепловые насосы могут работать в любом климате - жарком или холодном - из-за постоянной температуры земли под землей (от 45 ° до 75 ° F в зависимости от местоположения). Фактически, миллионы систем GHP уже обогревают и охлаждают дома и предприятия по всему миру, включая все 50 штатов США.

Согласно отчету Министерства энергетики США, более половины поставок GHP в 2009 году было направлено в 10 штатов: Флорида, Иллинойс, Индиана, Мичиган, Миннесота, Миссури, Нью-Йорк, Огайо, Пенсильвания и Техас.На карте ниже также показана более высокая концентрация приложений GHP в штатах с холодным климатом и высокой плотностью населения.

.

Как геотермальное отопление обогревает дом теплее 55 градусов? | Руководства по дому

Температура воздуха колеблется в зависимости от времени года, но всего в нескольких футах под вашими ногами температура земли остается постоянной. Независимо от того, что может показывать термометр на поверхности, температура на глубине менее 10 футов под землей круглый год в среднем составляет 55 градусов по Фаренгейту. Это основа неизменного источника энергии, способного обогреть ваш дом. Геотермальное отопление использует скрытую тепловую энергию земли для обеспечения тепла без сжигания природного газа или электрического нагрева.Не волнуйтесь, что при установке геотермального тепла вы застрянете в доме с 55 F в вашем доме, система преобразует геотермальное тепло, чтобы сделать ваш дом надежно жарким даже в самую холодную погоду.

Как работает геотермальная энергия

Типичная геотермальная система с грунтовым источником состоит из длинных петель пластиковых труб в форме шпилек, закопанных в землю на вашем участке. Эта конструкция, известная как грунтовый теплообменник, может быть установлена ​​в горизонтальной конфигурации на средней глубине 5 футов или закопана вертикально в глубоких скважинах.По сети трубопроводов прокачивается теплопоглощающая жидкость, подобная незамерзающей. По мере того, как жидкость циркулирует, она круглый год поглощает скрытую тепловую энергию, присутствующую в земле. Нагретая жидкость передается от области контура к тепловому насосу, расположенному в герметичном отсеке внутри дома.

Повышение температуры

Тепловой насос в режиме обогрева - это, по сути, кондиционер, работающий в обратном направлении. В первичном теплообменнике система принимает тепловую энергию, извлеченную из внешнего источника, в данном случае 55-градусную жидкость, циркулирующую из GHEX, и передает ее холодному пару хладагента, который очень эффективно поглощает тепло.Затем нагретый пар передается в компрессор, который концентрирует молекулы тепловой энергии в цикле сжатия пара, повышая температуру пара примерно до 120 F. Этот горячий пар проходит по трубопроводу во вторичном теплообменнике, установленном в воздуховоде, который функционирует как конденсатор, который отводит тепло, когда пар конденсируется обратно в жидкость. Воздух, проходящий через теплообменник, нагревается этим рассеиваемым теплом, а затем рассеивается по каналам для обогрева дома.

Охлаждение для большего количества тепла

После выхода из первичного теплообменника охлажденная теплообменная жидкость циркулирует обратно через поле скрытого контура, поглощая больше тепловой энергии из земли.Хладагент в тепловом насосе проходит через расширительный клапан, который заставляет его быстро охлаждаться обратно до холодного состояния, а затем возвращается в первичный теплообменник, чтобы принять больше тепловой энергии, доставляемой теплообменной жидкостью.

Плюсы и минусы геотермальной энергии

Поскольку геотермальный тепловой насос потребляет только электроэнергию для работы циркуляционного насоса, компрессора и нагнетательного вентилятора, геотермальное отопление является очень эффективным. На каждую единицу потребляемой электроэнергии система производит четыре единицы тепла без сгорания или его побочных продуктов.Эта 400-процентная энергоэффективность не имеет себе равных среди других традиционных источников. Например, высокоэффективная печь на природном газе обеспечивает КПД не выше 95 процентов. К недостаткам перехода на геотермальную систему отопления можно отнести высокие первоначальные затраты на земляные работы для установки GHEX и тот факт, что определенные типы почв, характерные для вашей собственности, могут передавать тепло от земли менее эффективно, чем другие.

.

Что такое геотермальный тепловой насос? Как работает тепловой насос

Стоимость установки геотермальной системы теплового насоса значительна. Однако затраты на установку могут быть уменьшены за счет налоговых льгот, предоставляемых федеральным правительством. Эти федеральные налоговые льготы составляют до 30% от общей стоимости установки системы геотермального теплового насоса (включая установку или модификацию воздуховодов), что снизит стоимость установки системы геотермального теплового насоса на сумму 30 000 долларов США до 21 000 долларов США.Правительства некоторых штатов предлагают дополнительные налоговые льготы и субсидии, которые могут быть применены к стоимости установки геотермальной системы теплового насоса, чтобы снизить стоимость еще больше.

Как только система геотермального теплового насоса будет установлена ​​и начнет нормально функционировать, начнется экономия. Во-первых, геотермальная система с тепловым насосом требует минимального обслуживания и не производит выхлопных газов, поэтому затраты на ежегодное обслуживание системы и чистку дымохода не потребуются. На постоянной основе можно значительно сэкономить на отоплении или охлаждении здания с помощью геотермальной системы теплового насоса.

Пол Уилкс из Garden State Geothermal в течение многих лет устанавливает геотермальные системы отопления и охлаждения в районах Нью-Джерси, Нью-Йорка и Пенсильвании. Для хорошо изолированного дома площадью 2000 квадратных футов с трехтонной геотермальной системой отопления и охлаждения в Нью-Джерси Пол сказал: «Я бы оценил ваши общие расходы на отопление и охлаждение где-то в пределах 1500 долларов в год. Отопление, вероятно, составляет около 1000 долларов от этой общей стоимости, и это будет электричество ». Это составляет примерно 125 долларов в месяц (в среднем за один год) на отопление и охлаждение дома площадью 2000 квадратных футов с помощью геотермальной системы отопления и охлаждения.Обогрев того же дома мазутом и охлаждение его с помощью центрального кондиционера обойдется примерно в 230 долларов в месяц в течение одного года, при условии, что мазут стоит 3,50 доллара за галлон. Это означает экономию 1260 долларов в год на расходах на отопление и охлаждение. Таким образом геотермальные системы отопления и охлаждения могут постоянно экономить деньги.

Пол подчеркнул, что это только приблизительная оценка. Он также заявил, что «не ведется учета использования образа жизни, и нет двух домов, одинаковых по количеству потребляемой энергии.Два одинаковых дома в разных местах будут использовать разное количество энергии для обогрева и охлаждения ».

Если установка геотермальной системы с тепловым насосом стоит 20 000 долларов после того, как федеральные и государственные налоговые льготы и субсидии учтены в стоимости, а годовая экономия останется на уровне 1260 долларов в год на отопление и охлаждение, система окупится за 16 лет. Длительный период времени, но он того стоит, если вы собираетесь оставаться в здании в течение длительного периода времени. Если бы стоимость природного газа и мазута значительно вырастет, а затраты на электроэнергию увеличатся незначительно, то срок окупаемости соответственно увеличится.Установка геотермальной системы отопления и охлаждения в здании также увеличивает стоимость здания, поскольку потенциальных покупателей привлекают низкие затраты на отопление и охлаждение.

.

Смотрите также