Geotermalni ogrevalni sistemi za podeželsko hišo: lastnosti naredi sam

Vemo, da je geotermija toplota Zemlje, pojem "geotermalno" pa pogosto povezujemo z vulkani in gejzirji. V Rusiji se geotermalna energija uporablja predvsem v industrijskem obsegu, na primer obstajajo elektrarne na Daljnem vzhodu, ki delujejo na toploto našega planeta.

Mnogi ljudje so prepričani, da je izdelava geotermalnega ogrevanja doma z lastnimi rokami nekaj znanstvene fantastike. Ali ni? Ampak to absolutno ni res! Z razvojem sodobnih tehnologij je domača uporaba "zelene energije" postala povsem mogoča.

Govorili bomo o principih delovanja alternativnega ogrevanja, njegovih prednostih in slabostih ter ga primerjali s klasičnimi sistemi ogrevanja. Spoznali boste tudi, kako namestiti izmenjevalnik toplote in kako namestiti geotermalno ogrevanje z lastnimi rokami.

Nekaj ​​zgodovinskih dejstev

Ko je v 70. letih prejšnjega stoletja izbruhnila naftna kriza, se je na Zahodu pojavila pereča potreba po alternativnih virov energije. V tem času so se začeli ustvarjati prvi geotermalni ogrevalni sistemi.

Danes so razširjeni v ZDA, Kanadi in zahodnoevropskih državah.

Na primer, na Švedskem aktivno uporabljajo vodo iz Baltskega morja, katere temperatura je +4 ° C. V Nemčiji uvedbo geotermalnih ogrevalnih sistemov sponzorirajo celo na državni ravni.

V Rusiji so geotermalne elektrarne Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya in druge. Vendar je zelo malo dokazov o uporabi zemeljske energije v našem zasebnem sektorju.

Resnične prednosti in slabosti

Če je geotermalno ogrevanje v zasebnem sektorju v Rusiji relativno malo razširjeno, ali to pomeni, da ideja ni vredna stroškov njene izvedbe? Mogoče ni vredno nadaljevati s tem vprašanjem? Izkazalo se je, da temu ni tako.

Uporaba geotermalnega ogrevalnega sistema za vaš dom je donosna rešitev.In za to obstaja več razlogov. Ti vključujejo hitro namestitev opreme, ki lahko deluje dolgo časa brez prekinitev.

Če v ogrevalnem sistemu namesto vode uporabljate visokokakovosten antifriz, ta ne bo zmrznil in njegova obraba bo minimalna.

Navajamo še druge prednosti tovrstnega ogrevanja.

• Postopek zgorevanja goriva je izključen. Ustvarimo popolnoma ognjevarni sistem, ki med svojim delovanjem ne more povzročiti nobene škode na ohišju. Poleg tega so odpravljena številna druga vprašanja, povezana s prisotnostjo goriva: zdaj ni treba iskati prostora za shranjevanje, se ukvarjati z njegovo pripravo ali dostavo.
• Pomembna gospodarska korist. Med delovanjem sistema ne bodo potrebna dodatna vlaganja. Letno ogrevanje zagotavljajo naravne sile, ki jih ne kupujemo. Seveda se pri delovanju toplotne črpalke porablja električna energija, vendar količina proizvedene energije bistveno presega količino porabljene energije.
• Okoljski dejavnik. Geotermalno ogrevanje zasebne podeželske hiše je okolju prijazna rešitev. Odsotnost zgorevalnega procesa izključuje sproščanje produktov zgorevanja v ozračje. Če bo veliko ljudi to spoznalo in bo takšen sistem oskrbe s toploto postal razširjen, se bo negativni vpliv ljudi na naravo večkrat zmanjšal.
• Kompaktnost sistema. Ni vam treba organizirati ločene kotlovnice v vašem domu. Potrebna je le toplotna črpalka, ki jo lahko postavite npr. v klet.Najbolj obsežen obris sistema bo pod zemljo ali pod vodo, ne boste ga videli na površini vašega mesta.
• Večnamenskost. Sistem lahko deluje tako za ogrevanje v hladni sezoni kot za hlajenje v poletni vročini. To pomeni, da bo nadomestil ne samo vaš grelnik, ampak tudi vašo klimatsko napravo.
• Zvočno udobje. Toplotna črpalka deluje skoraj tiho.

Izbira geotermalnega ogrevalnega sistema je stroškovno učinkovita, kljub temu, da boste morali porabiti denar za nakup in namestitev opreme.

Mimogrede, kot pomanjkljivost sistema omenjajo prav stroške, ki jih bo treba imeti za namestitev in pripravo sistema za obratovanje. Kupiti boste morali samo črpalko in nekaj materialov ter opraviti dela pri namestitvi zunanjega razdelilnika in notranjega tokokroga.

Vendar se ti stroški povrnejo že v prvih nekaj letih delovanja. Naknadna uporaba kolektorja, položenega v zemljo ali potopljenega v vodo, omogoča znatne prihranke.

Poleg tega sam postopek namestitve ni tako zapleten, da bi za njegovo izvedbo morali povabiti strokovnjake tretjih oseb. Če ne vrtate, potem lahko vse ostalo naredite sami.

Treba je opozoriti, da so se nekateri obrtniki, da bi prihranili denar, naučili zbirati geotermalno DIY toplotna črpalka.

O geotermalnih virih ogrevanja

Za geotermalno ogrevanje se lahko uporabljajo naslednji viri zemeljske toplotne energije:

• visoka temperatura;
• nizka temperatura.

Med visokotemperaturne so na primer termalni vrelci. Uporabljajo se lahko, vendar je njihov obseg omejen z dejansko lokacijo takih virov.

Medtem ko se na Islandiji ta vrsta energije aktivno uporablja, se v Rusiji termalne vode nahajajo daleč od naseljenih območij. Največje koncentracije so na Kamčatki, kjer se podzemna voda uporablja kot hladilno sredstvo in dovaja v sisteme tople vode.

Imamo pa vse potrebne predpogoje za uporabo nizkotemperaturnih virov. Za to so primerne okoliške zračne mase, zemlja ali voda.

Za pridobivanje potrebne energije se uporablja toplotna črpalka. Z njegovo pomočjo se izvede postopek za pretvorbo temperature okolja v toplotno energijo ne le za ogrevanje, temveč tudi za oskrbo s toplo vodo v zasebnem gospodinjstvu.

Načelo delovanja takšnega ogrevanja

Če ste seznanjeni s tem, kako deluje klima oz hladilnik, potem je podobnost teh procesov z načelom delovanja geotermalnega ogrevanja očitna. Osnova sistema je toplotna črpalka, ki je povezana z dvema krogoma – zunanjim in notranjim.

Za organizacijo tradicionalnega ogrevalnega sistema v kateri koli hiši je potrebno namestiti cevi za transport hladilne tekočine in radiatorjev, pri segrevanju bo toplota pritekla v prostore. V našem primeru so potrebne tudi cevi in ​​radiatorji. Tvorijo notranjo konturo sistema. Lahko se doda diagramu topla tla.

Zunanja kontura je videti veliko večja od notranje, čeprav je njene dimenzije mogoče oceniti šele med načrtovanjem in namestitvijo. Med delovanjem je neviden, ker je pod zemljo ali pod vodo. V tem krogu kroži navadna voda ali antifriz na osnovi etilen glikola, kar je veliko bolje.

Hladilno sredstvo v zunanjem krogu se segreje na stanje okolja, v katerem je potopljen, in se v »ogreti« obliki pošlje v toplotno črpalko. Preko njega se koncentrirana toplota prenese v notranji tokokrog, zaradi česar se voda v ceveh, radiatorjih in ogrevanih tleh segreje.

Tako je ključni element, ki poživlja celoten sistem, toplotna črpalka. Če imate doma navaden pralni stroj, potem vedite: ta črpalka bo zavzela približno enako površino.

Za delovanje potrebuje električno energijo, vendar s porabo le 1 kW proizvede 4-5 kW toplote. In to ni čudež, saj je vir "dodatne" energije znan - to je okolje.

Dve vrsti lokacij izmenjevalnika toplote

Obstajata dve možnosti za ogrevanje zasebnega doma z uporabo nizkotemperaturne energije iz okoljskih elementov. Osnova sistema v vseh treh primerih je geotermalna črpalka.

Notranje vezje ostane nespremenjeno za kateri koli način ogrevanja, glavna razlika pa je lokacija zunanjega vezja.

Geotermalno ogrevanje je opremljeno z izmenjevalnikom toplote, ki se nahaja:

• navpično — nahajajo se v vodnjakih, ki prodrejo ali ne prodrejo v vodonosnik;
• vodoravno — toplotni izmenjevalniki sistemov so nameščeni v jami ali odprtem rezervoarju v obliki nekakšne tuljave.

Vsaka izmed naštetih vrst ogrevanja ima svoje značilnosti, slabosti in prednosti.

Če nameravate ustvariti tak ogrevalni sistem z lastnimi rokami, vas bo zanimalo več o vsaki vrsti.

Možnost 1. Vertikalna postavitev zunanjega kolektorja

Tovrstno ogrevanje temelji na zanimivem naravnem pojavu: v globini 50-100 m ali več od svoje površine ima zemlja vse leto enako in stalno temperaturo 10-12°C.

Da bi lahko uporabili to zemeljsko energijo, je potrebno vrtati navpične vrtine. Tehnologija je skoraj podobna pripravi vira za dovod vode.

Da bi čim bolj ohranili krajino, lahko z istega izhodišča izvrtamo več cevi, vendar pod različnimi koti.

Zunanje vezje sistema bo nameščeno neposredno v teh vrtinah. Tako boste zemlji učinkovito odvzeli njeno toploto. Seveda te metode težko imenujemo preprosta in nizkoproračunska.

To je pomembno v primeru, ko je ozemlje ob hiši že razvito in je motenje njegove pokrajine nepraktično. Globina vrtanja vrtine lahko doseže od 50 do 200 metrov.

Posebni parametri vrtine so odvisni od geoloških razmer na lokaciji in parametrov bodoče strukture. Življenjska doba te zasnove je približno 100 let.

Za vgradnjo vertikalne različice sistema s toplotnim izmenjevalnikom, ki črpa energijo podzemne vode, boste morali izvrtati dve vodonosni vrtini.

Iz enega od njih, imenovanega debetni, se s črpalko črpa voda, ki se po prenosu toplote odvaja v drugi, sprejemni iztok.

Možnost št. 2. Horizontalna razporeditev zbiralnika zemlje

Za postavitev zunanjega tokokroga za vodoravno ogrevanje morate vedeti, do katere globine zamrzne tla na vašem območju.

Cevi so položene pod stopnjo zmrzovanja v vnaprej pripravljenih jarkih, ki pokrivajo precej velik prostor: za ogrevanje hiše, katere površina je 200-250 kvadratnih metrov. m, morate uporabiti približno 600 kvadratnih metrov. m toplotni izmenjevalnik. To je šeststo kvadratnih metrov.

Jasno je, da bo v takih razmerah obseg izkopavanj velik. Poleg tega morate v načrtu upoštevati lokacijo dreves in druge vegetacije na mestu, da jih ne zamrznete. Na primer, kolektorske cevi ne smejo biti bližje kot en meter in pol od dreves.

Ta način namestitve se praviloma uporablja v primerih, ko se lokacija šele razvija za gradnjo. Vse izračune in načrte za gradnjo koče, organizacijo njenega ogrevanja in načrtovanje zemljišča je najbolje izvesti hkrati.

Potopitev vodoravnega izmenjevalnika toplote v rezervoar

Ta metoda zahteva posebno lokacijo gospodinjstva - na razdalji približno 100 m od rezervoarja zadostne globine. Poleg tega navedeni rezervoar ne sme zamrzniti do samega dna, kjer bo zunanji obris sistema. In za to površina rezervoarja ne sme biti manjša od 200 kvadratnih metrov. m.

Očitna prednost te metode je odsotnost obveznega delovno intenzivnega izkopavanja, čeprav se morate še vedno ukvarjati s podvodno lokacijo zbiralnika. Za opravljanje takih del bo potrebno tudi posebno dovoljenje.

Še vedno pa je najbolj ekonomična geotermalna naprava na vodno energijo.

Naredite sami: kaj in kako

Če boste sami namestili geotermalno ogrevanje, potem je bolje, da zunanji tokokrog kupite že pripravljen. Seveda razmišljamo le o načinih vodoravne postavitve zunanjega izmenjevalnika toplote: pod površino zemlje ali pod vodo.

Veliko težje je sami namestiti vertikalni zbiralnik vodnjakov, če nimate opreme in veščin vrtanja.

Toplotna črpalka ni zelo velik kos opreme. V vašem domu ne bo zavzel veliko prostora. Navsezadnje je po velikosti primerljiv na primer s konvencionalnim kotelom na trda goriva. Priključitev notranjega tokokroga vašega doma nanj ni težka naloga.

Pravzaprav se vse naredi popolnoma enako kot pri organizaciji in ogrevalna napeljava z uporabo tradicionalnih virov toplote. Glavna težava je načrtovanje zunanjega vezja.

Najboljša možnost bi bila uporaba rezervoarja, če ga najdemo na razdalji največ 100 m, njegova površina pa mora biti večja od 200 kvadratnih metrov. m, globina pa 3 m (povprečni parameter zmrzovanja). Če to vodno telo ne pripada vam, lahko pridobitev dovoljenja za njegovo uporabo postane težava.

Če je akumulacija ribnik, ki je na vaši posesti, potem je zadeva enostavnejša. Vodo iz ribnika lahko začasno izčrpamo. Nato je delo na njegovem dnu enostavno: cevi boste morali položiti v spiralo in jih pritrditi v tem položaju.

Z izkopnimi deli bo potreben le izkop jarka, ki bo potreben za povezavo zunanjega tokokroga s toplotno črpalko.

Po končanem delu lahko ribnik ponovno napolnite z vodo. Zunanji izmenjevalnik toplote naj bi v naslednjih sto letih deloval brezhibno in lastniku ne bi povzročal težav.

Če imate na razpolago zemljišče, na katerem morate samo zgraditi stanovanje in gojiti vrt, je smiselno načrtovati vodoravni zemeljski toplotni izmenjevalnik.

Če želite to narediti, morate predhodno izračunati površino bodočega kolektorja na podlagi že navedenih parametrov: 250-300 kvadratnih metrov. m kolektorja na 100 m2. m ogrevane površine hiše.

Jarki, v katere bodo položene cevi tokokroga, morajo biti izkopani pod nivojem zmrzovanja tal.

Še bolje, preprosto odstranite zemljo do globine zmrzovanja, položite cevi in ​​nato vrnite zemljo na svoje mesto. Delo je delovno intenzivno in zapleteno, a z veliko željo in odločnostjo ga lahko dokončate.

Stroški in možnosti povračila

Stroški opreme in njene namestitve med gradnjo geotermalnega ogrevanja so odvisni od moči enote in proizvajalca.

Proizvajalca si vsak izbere na podlagi lastnih premislekov in podatkov o ugledu in zanesljivosti določene znamke. Toda moč je odvisna od površine prostora, ki ga želite postreči.

Če upoštevamo moč, se stroški toplotnih črpalk gibljejo v naslednjih razponih:

• pri 4-5 kW – 3000-7000 konvencionalnih enot;
• pri 5-10 kW – 4000-8000 konvencionalnih enot;
• pri 10-15 kW – 5000-10000 konvencionalnih enot.

Če k temu znesku dodamo stroške, ki so potrebni za izvedbo inštalacijskih del (20-40%), potem bomo dobili znesek, ki se bo mnogim zdel popolnoma nerealen.

Toda vsi ti stroški se bodo povrnili v zelo razumnem časovnem okviru. V prihodnosti boste morali plačati le manjše stroške za električno energijo, potrebno za delovanje črpalke. In to je vse!

Kot kaže praksa, je geotermalno ogrevanje še posebej koristno za hiše s skupno ogrevano površino 150 kvadratnih metrov. m V petih do osmih letih se vsi stroški za namestitev ogrevalnih sistemov v teh hišah v celoti povrnejo.

Če geotermalno ogrevanje med lastniki zasebnih hiš ni posebej povpraševanje, potem so prebivalci južnih regij že cenili učinkovitost solarnih sistemov. tehnologija solarne ogrevalne konstrukcije je dokaj preprost, njegovo učinkovitost in praktičnost pa potrjujejo dolgoletne izkušnje uporabe v zahodnih državah in naših rojakih.

Za več informacij o alternativnih virih energije glejte Ta članek.

Zaključki in uporaben video na to temo

Če vam je lažje zaznati vizualne informacije, potem vam bo ta videoposnetek omogočil, da na lastne oči natančno vidite, kako deluje geotermalni sistem, ter izvedeli več o tem, komu ta vrsta ogrevanja koristi in zakaj.

Vabimo vas k ogledu kratkega videa, v katerem bo lastnik horizontalnega podzemnega kolektorja spregovoril o svojih vtisih o njegovem delovanju.Poleg tega boste z ogledom tega videa izvedeli o tekočih stroških, povezanih z delovanjem geotermalnega ogrevalnega sistema.

Vsak lastnik zasebnega doma se sam odloči, ali bo kupil storitve organizacij za oskrbo z viri ali se zanašal samo nase. Pri tem ga vodi cel seznam premislekov.

Cilj, ki smo si ga zastavili, ni, da vas potisnemo k že pripravljenemu zaključku, temveč da delimo informacije o možnostih za rešitev težave, s katero se soočate.

Imate kaj dodati ali imate vprašanja o geotermalnem ogrevanju zasebne hiše? Na objavo lahko pustite komentarje. Kontaktni obrazec se nahaja v spodnjem bloku.