Зміст
- Геотермальне опалення заміського будинку своїми руками
- Вертикальний теплообмінник в геотермальному опаленні
- Перспективи і можливості геотермального опалення
- Горизонтальний теплообмінник в геотермальному опаленні
- Застосовуємо тепло землі для опалювання будинку
- Варіанти монтажу геотермальної системи опалення
- Принцип отримання геотермальної енергії
- З чого почати установку устаткування для геотермального опалення
- принцип організації процесу повітрообміну
- установка антимоскітної сітки
- як боротися з конденсатом
- Робочий принцип
- внутрішній контур
- контур фреону
- Геотермальні насоси, що використовують тепло землі для опалювання будинку
- Переваги і мінуси
- повітряні колектори
Геотермальне опалення заміського будинку своїми руками
Вертикальний теплообмінник в геотермальному опаленні
Такі геотермальні системи опалення досить складно створити своїми руками з-за необхідності розташувати контур на значній глибині. Деякі джерела називають мінімальним заглиблення на 30 метрів, проте, найчастіше для ефективної роботи потрібна глибина геотермальної шахти 100 і більше метрів.Така система дійсно буде довговічною, однак, для цього буде потрібно висока якість буріння і зміцнення свердловини, що пов'язано зі значними витратами і обов'язковим залученням найманих робітників (найкраще – фірму з відповідною спеціалізацією, має необхідні дозвільні документи) і спецтехніки.Перспективи і можливості геотермального опалення
Нескладно здогадатися, що геотермальне опалення будинку – це спосіб обігріти житло за допомогою температури землі. Навіть у найлютіші морози на певній глибині грунт не промерзла, а, отже, температура на цьому рівні явно вище нуля. Питання в тому, як передати тепло з надр в будинок? Крім того, теплову енергію необхідно якось «сконцентрувати», адже при температурі +6 і навіть + 8 ° C звичайна теплопередача не дасть відчутного ефекту.Геотермальне опалення було темою для досліджень і інженерних розробок протягом багатьох років. Доказом того, що вчені домоглися успіху, може вважатися той факт, що саме подібні системи дозволили стабілізувати економічну і соціальну обстановку в США під час нафтової кризи 70-х років XX століття. Сьогодні в цій країні установка подібних систем фінансово підтримується на державному рівні.У Росії обладнання подібного роду не дуже популярно через досить високу вартість, хоча на Далекому Сході технології використовуються навіть на геотермальних електростанціях (Паужетская, Океанська, Верхньо-Мутновская і ін.). Проте, все частіше власники котеджів і приватних будинків цікавляться, наскільки реально побудувати схему, яка використовує тепло землі для опалення будинку, своїми руками, тим самим, скоротивши витрати. Для відповіді на те питання необхідно познайомитися з різними типами систем і їх пристроєм.Горизонтальний теплообмінник в геотермальному опаленні
Місце розташування горизонтального теплообмінника – нижче рівня промерзання грунту, така глибина залежить від кліматичного поясу. Температура грунту взимку на цьому рівні нижче, ніж на глибині, тому для набору тепла фреону необхідно досить довго переміщатися в шарі грунту. Відповідно, і площа теплообмінника буде досить великий. Орієнтовно для обігріву будинку на 200 кв. м буде потрібно ділянку для теплообмінника близько 500 кв. м.Є і ще один нюанс – систему не рекомендують розташовувати під деревами – в радіусі приблизно 1,5 метрів від крони. Таке опалення теплом землі своїми руками теж виконати досить складно.Застосовуємо тепло землі для опалювання будинку
Енергія землі для опалювання будинку Зараз застосовується нечасто – дуже багато людей вважає за краще використовувати класичні джерела енергії. Але розцінки на пальне регулярно стають більше, а поклади газу, вугілля і нафти колись, нехай навіть через багато років, але завершаться. Через цю причини виникає потреба шукати альтернативні теплові джерела, особливо – тепло землі для опалювання будинку.
Обігрів будинку теплом землі є одним з кращих якщо порівнювати з сонячної і вітряної енергетикою. У країнах Європи прямо зараз дуже популярні геліосистеми, що дозволяють застосувати промені сонця для опалювання будинку і підігріву води (прочитайте також: «Геліосистеми для опалювання власними руками»).Але їх використання обмежене – якщо в державах з теплим кліматом їх вистачає для справжнього обігрівання житла, то в регіонах з кліматом помірних широт дуже багато похмурих днів. Більш того, сонячні колектори повинні містити пристойну площу і ємний теплоаккумулятор, і в результаті створення опалювальні системи обходиться в чималу суму (прочитайте: «Сонячний обігрівальний прилад власними руками»).Теж не завадить мати додатковий тепловий джерело на випадок тривалої негоди. Енергія вітру теж вважається не дуже хорошим варіантом: його сила змінюється, а складочки ландшафту допомагають появи місць з незмінним штилем. Якщо застосовувати тепло землі для опалювання будинку, то додатковий енергетичний джерело не знадобиться – в будь-який день грунт на глибині від декількох метрів зберігає стабільну температуру. Чим більше глибина занурення геотермального насоса, тим вище температура грунту, а виходячи з цього, і результативність теплопостачання (докладніше: «Геотермальне теплопостачання: робочий принцип на прикладах»). Але не забувайте про глибину обмерзання – в найрізноманітніших регіонах вона виділяється.
Варіанти монтажу геотермальної системи опалення
Теплообмінник можна встановити трьома способами. Його положення можливо:- вертикальне;
- горизонтальне;
- водорозташованим.
Рис. 3 Горизонтальний теплообмінникТеплообмінник, який називають водорозташованим (рис 4), економний варіант для створення геотермального опалення заміського будинку. Найближче водоймище в місті не знайдеш, а ось поблизу заміського будинку, котеджу цілком можлива реалізація системи опалення з водорозташованим підігрівачем. Принцип роботи геотермального опалення з використання енергії води є найдешевшим і економічним варіантом. Чий будинок знаходиться поблизу озера, тому несказанно повезло. Адже використання водних ресурсів доцільно, ефективно і вигідно.
Рис. 4 водорозташованим теплообмінникПри монтажі геотермальної системи, в будинку буде розташовуватися звичайні елементи для опалення водою. Всі кімнати опалюються за допомогою встановлених батарей, радіаторів з підключеним до них трубами. По цих трубах рухається тепло. Так само в будинку буде перебувати прилад теплогенерації. З його допомогою можна проводити регулювання температурних показників, регулюючи теплову подачу.Якщо приватний сектор має невеликі розміри, тоді теплогенератор раціонально встановити в підвальному приміщенні або окремій прибудові (при наявності). Що стосується самої основної частини всієї конструкції, то її місце під надрами землі в разі вертикального або горизонтального використання теплообмінника.
Рис. 5 Перспективна альтернативна енергіяОбігрів будинку за допомогою геотермальних ресурсів створюється і власними руками. Але потрібно враховувати, що вся робота може затягнутися на кілька місяців або років, знадобитися рити свердловину, наймаючи спеціальну бормашину.У сучасному світі є ряд університетів, які допомагають і вчать проводити правильні розрахунки для створення альтернативного обігріву.Система обігріву потребує ретельних підрахунках, щоб її використання було максимально раціонально, ефективно та фінансово вигідно. Помилки в проекті можуть привести до невиправданих витрат. Правильно використовуючи ресурс, система обігріву за допомогою ГЕОРЕСУРСИ не зашкодить ні підземним водам, ні будовою ґрунтових шарівВажливо, що система не завдає шкоди природі, не псує повітря, не має негативного впливу на здоров'я людини
Принцип отримання геотермальної енергії
Роботу геотермальних опалювальних станцій часто порівнюють з принципом дії систем кондиціонування або звичайного холодильника. Будь-яка зі схем складається з двох контурів теплообміну. Прийнято вважати, що в розташованому в грунті контурі відбувається нагрів носія (найчастіше в цій ролі виступає незамерзаючий фреон), яке згодом в випарнику теплообмінника передається в «домашній контур».Остившая після циркуляції по будинку рідина для повтору циклу повинна знову нагрітися приблизно до + 7 ° C. У той же час, влітку система діє за зворотним принципом, охолоджуючи повітря в будинку, тому правильніше було б називати її НЕ опалювальної, а кондиціонуючий.З чого почати установку устаткування для геотермального опалення
На виконання робіт буде потрібно від 2-х до 4-х тижнів. Самим трудомістким етапом буде виїмка грунту, оптимальний варіант – найняти спеціальну техніку, а саме – екскаватор. Монтаж комунікацій особливої складності не представляє, з ним можна впоратися власними силами.Залежно від клімату і глибини промерзання грунту розраховують глибину котловану, для областей середньої смуги достатньою буде глибина в 3 – 3,5 м. Якщо клімат тепліший, то котлован можна робити дрібніші. Верхній родючий шар землі акуратно знімають і зберігають, глинисті шари вивозять. Форма котловану може бути прямокутної або трапецієподібної, стінки його кріпити не потрібно.На глибині більшій 0,7 м укоси котловану слід ізолювати пінополістирольними плитами. Дно котловану засипають щебенем (15 см), далі – шар піску, завтовшки близько 30 см, утрамбовують. Далі шнуром відбивають внутрішній контур кожної зі стін майбутньої споруди і визначають його поздовжню вісь.
Для прокладки воздуховодов використовують пвх сантехнічні труби діаметром 110 мм. Прокладку труб виробляють відповідно до розмічених контуром пролягання. Рекомендується укладати труби «змійкою», при такому варіанті трубопровід ділять на ділянки шириною 1,5 – 2 м. Відстань трубопроводу від стін котловану повинна складати від 0,3 до 0,5 м. Кожен з повітроводів повинен мати в центрі Трійникового з'єднання з трьома розтрубами. На наступному етапі виробляють висновок центрального відгалуження від цього з'єднання наверх, орієнтуючись на поздовжню вісь теплиці.
Після спорудження теплиці нарощують центральне відгалуження воздуховода, при цьому кінці труб повинні бути нижче рівня даху на 30-35 см. На початок виводять і бічні відводи сегментів, відстань між ними і стінами теплиці повинна становити не менше 0,2 м. Центральні та бічні відводи глушать за допомогою пластикових заглушок або мембран з поліетилену. Вертикальні ділянки системи фіксуються шляхом засипання їх підстави. Відгалуження, що виходять на поверхню повинні бути строго вертикальними.Закінчивши монтаж системи, котлован засипають до рівня, на якому знаходиться верхня межа теплоізолюючих плит – 70 см від рівня грунту. Площа котловану, яка виявиться за межами внутрішньої частини теплиці вкривають шаром пінопласту і засипають шаром грунту, поки вона не підніметься до рівня грунту.Стінки утворився приямку кріпляться за допомогою щитової опалубки, потім ізолюються пінополістирольними плитами.Поглиблення, що утворилося всередині теплиці, засипають чорноземом, не доходячи до рівня грунту приблизно на 35-40 см.
принцип організації процесу повітрообміну
Нормально функціонування системи в принципі не вимагає організації примусового повітрообміну. Для уникнення різких перепадів температур і поліпшення робочих параметрів можлива установка саморобного витяжного вентилятора і фільтруючого пристрою. Якщо встановлюється система примусового повітрообміну, то вона також буде здійснювати фільтрацію повітря. Виготовити систему можна своїми руками скориставшись досить простою схемою.
установка антимоскітної сітки
Щоб захистити систему від попадання в неї різних комах встановлюють москітну сітку, розмір осередків може бути від 02 до 0,4 мм, сітку натягають на п'яльці і вклеюють в футляр, в якому розміщений вентилятор.
як боротися з конденсатом
Оскільки температурні показники грунту і повітря можуть істотно відрізнятися, то можна припустити, що в трубопроводі буде утворюватися конденсат. Для запобігання цьому явищу в трубах свердлять отвори діаметром 5 мм, до 15 шт на погонний метр. При закладці труби слід розташовувати отворами вниз. Для регулювання вологості повітря в сегменти може підливати вода в кількості 3-5 літрів.Якщо обігрів здійснюється за принципом повітряної конвекції то догляд за нею буде полягати тільки в очищенні антимоскітних сіток. Опалювальні таким чином теплиці – це вигідний варіант отримання оптимальних температурних показників шляхом використання автономного кліматооборудованія.Робочий принцип
Теплова енергія береться у землі спеціалізованими тепловими насосами. В землю опущені труби, по якій рухається рідина, яка нагрівається і доставляє тепло в будинок. При стисненні і розширенні температура газу змінюється, такої температури вистачає для опалювання будинку.Довідка! Процес називають циклом Карно. Відкриття сталося в першій половині 20-их років XIX століття французьким ученим-фізиком Саді Карно. За тією ж схемою працюють холодильники, а ще теплова машина, винайдена самим Карно.Апарат складається з трьох контурів і насоса, що підтримує обмін між процесами в середині системи, чисельність яких дорівнює трьом.внутрішній контур
Цей контур заповнений водою або спеціальною рідиною, названої тепловим носієм. Складається з труб і опалювального приладу.Призначення внутрішнього контуру – нагрівання теплоносія, який рухається по системі і нагріває весь будинок. Небхідно зазначити, що внутрішній контур не дає промёрзнуть земля навколо агрегату.В середині контура знаходиться рідина, що не, сам контур знаходиться глибоко під землею, нижче глибини обмерзання. Призначається для забору енергії тепла у землі. Потім теплова енергія передається контуру фреону.
контур фреону
Ключовий контур в середині якого відбувається кипіння фреону. Тому, виділяється значна кількість газу, на якому побудований робочий принцип системи.Головне! Температура кипіння фреону дуже низька.Геотермальні насоси, що використовують тепло землі для опалювання будинку
Теплопостачання за рахунок енергії землі відбувається за рахунок спеціалізованого пристрою – геотермальному насосу.Сенс його роботи подібний до холодильника:- газоподібний холодоагент стискується компресором, і при цьому дуже розігрівається;
- холодоагент йде через теплообмінний апарат, віддаючи надлишок тепла і остигаючи до домашньої температури;
- після охолодження ця речовина надходить в охолоджуючий контур морозилки, де воно потім ширшає. В результаті зміни агрегатного стану з рідкого до газоподібного, холодоагент різко холоне і охолоджує все навколо себе;
- потім він знову надходить до компресора, і цикл повторюється знову.
Подібно відбувається і домашнє опалення енергетикою землі.Наприклад, холодильник забирає тепло у холодного об'єкта і передає його теплого предмету, аналогічним чином, тепло переноситься від морозильні камери з мінусовою температурою в простір приміщення. Кількість перекачується енергії більше у багато разів споживаного компресором електрики.Теплопостачання від тепла землі виділяється більшою ефективністю – теплопродуктивність втричі перевершує кількість споживаної електрики. Якщо зіставляти тепловий насос з холодильником, то в такому випадку грунт, що має стабільну температуру, замінює морозилку. При розробці опалювальні системи необхідно встановити не тільки опалювальні прилади для тепловіддачі, а й теплообмінний апарат на зворотному боці контуру, який стане забирати у грунту тепло.Колектори бувають двох варіантів:Перед тим як почати використовувати тепло з землі для опалювання будинку, необхідно визначитися з видом колектора. Як вони виглядають, можна поглянути на фото.
Переваги і мінуси
Якщо в Росії геотермальне опалення приватного будинку отримало невелике поширення, значить, ця ідея не варто витрат на реалізацію? Застосування системи геотермального опалення будинку є вигідним рішенням. І на це є безліч причин:- моментальний монтаж обладнання, яке може довгий час функціонувати без збоїв. Якщо застосовувати в опалювальній системі антифриз високої якості, то вода не буде замерзати, а знос буде мінімальним;
- виключається процес спалювання палива. Виходить повністю пожежобезпечна система, яка на момент використання не завдає шкоди житлу;
- виключаються інші моменти, пов'язані з наявністю палива: не потрібно шукати місце для його зберігання, заготовлювати і здійснювати доставку;
- акустичний комфорт. Тепловий насос функціонує без звуків;
- економічна вигода. На момент використання системи не потрібні додаткові вкладення. Щорічний обігрів здійснюють природні сили, за які люди не платять гроші;
- екологічна складова. Геотермальне опалення приватного будинку є екологічно безпечним рішенням. Відсутність процесу горіння запобігає надходженню в атмосферу продуктів згоряння. Якщо це зрозуміють багато і така система отримає загальне поширення, негативний вплив людей на природу набагато знизиться;
- компактність установки. Вам не доведеться шукати в своєму будинку спеціальне місце для установки або організовувати котельню. Все, що потрібно – це тепловий насос, який можна розмістити в підвалі. Об'ємний контур пристрою буде знаходитися під землею або водою, на поверхні ділянки його не буде видно;
- багатофункціональність. Система може функціонувати в якості опалення в холодну пору року, так і в якості охолодження влітку. Вона замінить вам не тільки обігрівач, а й кондиціонер. Купівля геотермальної опалювальної системи економічно вигідна, незважаючи на те, що доведеться викласти кругленьку суму за покупку і установку систему.
повітряні колектори
Підземне теплопостачання приватного будинку можна здійснити і за допомогою повітряних колекторів. Це дуже простий спосіб опалення повітряного типу в приватному будинку в порівнянні з 2-ма попередніми.Щоб підігріти повітря в приміщенні до оптимальної температури, потрібна деяка кількість тепла. Чим нижче початкова температура, тим вище витрати. За допомогою системи вентиляції і тепла, отриманого з грунту, можна безкоштовно збільшити температуру повітря в будинку. Обігрів теплом землі в такому випадку відбувається дуже просто.Для організації опалювальні системи необхідно:- вивести забір повітря вентиляції нижче рівня грунтового промерзання;
- провести вигнутий, прямий або многотрубний колектор за допомогою звичайних труб каналізації (форма підбирається в залежності від ділянки, на кожен метр квадратний площі будинку має припадати 1,5 метра колектора);
- виконати воздухоотвод на далекому від будинку кінці колектора, вивівши трубу на висоту мінімум 1,5 метрів від землі і обладнавши її парасолькою-дефлектором (звичайно, повітряний приплив в будинок буде примусовим.
- Вступник через вентиляцію повітря можна нагрівати будь-яким обігрівальних приладів (газових, соляровим, електричним і ін.) І потім розводити по кімнатах за допомогою вентиляційних каналів. Повністю безкоштовним подібне опалення від землі не буде, але все таки витрати зменшаться: розігріватися стане не холодне повітря з вулиці, а той, який вже прогрітий приблизно до +10 градусів. Досить добре можна заощадити, якщо зими в регіоні холодні.
- Нагрітий за допомогою тепла землі повітря можна застосовувати для обдування зовнішнього блоку звичного кондиціонера або теплового насоса типу «повітря-повітря». Будь-який пристрій даного класу зуміє добре працювати при температурі приблизно +10 градусів. Складність реалізації полягає лише в забезпеченні необхідного потоку повітря. В результаті повітря нагрівається теплом грунту, надходить до теплового насосу і відводиться за межі будинку.