Je všeobecne známe, že vykurovanie súkromného domu tepelným čerpadlom je najefektívnejším spôsobom zo všetkých v súčasnosti existujúcich. Táto téma je zaujímavá pre mnohých majiteľov domov z dôvodu neustáleho rastu nákladov na nosiče energie alebo ich absencie v určitej oblasti. Pozrime sa podrobnejšie na to, čo je geotermálne vykurovanie súkromného domu, ako funguje a čo je potrebné na jeho inštaláciu.

Princíp fungovania geotermálnych systémov

Ak ste sa ešte nikdy nedotkli zadnej časti vašej domácej chladničky, kde sa nachádza mriežka výmenníka tepla, skúste to. Zistíte, že rošt je horúci. Zohrieva sa, pretože prenáša teplo von z vnútorného priestoru, kde sú potraviny uložené. V dôsledku toho sa teplota vo vnútri znižuje a teplo zvonku sa odvádza do priestoru kuchyne. To znamená, že chladiaci stroj prenáša tepelnú energiu z jedného miesta na druhé.

Tepelné čerpadlo je ako chladnička, len funguje opačne. Toto je princíp fungovania geotermálneho vykurovania, takže teplo dostupné mimo domu sa prenáša dovnútra na jeho vykurovanie. Teoreticky každá látka alebo teleso, ktorých teplota je nad absolútnou nulou (mínus 273 ºС), obsahuje teplo vo forme energie molekulárneho pohybu. Čo môžeme povedať o teplote pôdy pod hĺbkou mrazu, ktorá je vždy konštantná a udržiava sa v rozmedzí plus 5-7 ºС.

Pre referenciu. Môžete si to overiť tak, že pôjdete dole do hlbokej pivnice. Počas celého roka má rovnakú teplotu. Vďaka tomu môžu v lete geotermálne vykurovacie systémy pracovať opačne a privádzať do domu chlad namiesto tepla.

Samotná teplota +7 ºС je nevhodná na vykurovanie budovy, to je pochopiteľné. Úlohou, ktorú geotermálny vykurovací systém rieši, je práve odobrať časť tohto tepla, premeniť ho a odovzdať do domu. Na tento účel je v zemi usporiadaný okruh na odvod tepla z viacerých rúrok uložených pod hĺbkou mrazu. Po okruhu sa neustále pohybuje nemrznúca kvapalina poháňaná obehovým čerpadlom.

Po zahriatí na teplotu zeme vstupuje kvapalina do výmenníka tepla - výparníka. Tam si vymieňa teplo s druhým okruhom, kde chladivo (freón) cirkuluje pod tlakom vytvoreným kompresorom. Vďaka tomu sa chladivo vyparuje pri nízkej teplote a odoberá veľké množstvo tepla z primárneho okruhu.

Ďalej, prechádzajúc expanzným ventilom, freón vstupuje do druhého výmenníka tepla - kondenzátora. Zároveň klesá jeho tlak a kondenzuje chladivo, ktoré odovzdáva teplo tretiemu okruhu – nášmu vykurovaciemu systému. Ide o princíp geotermálneho vykurovania, kedy systém prenáša energiu zvonku do domu s minimálnymi nákladmi. Koniec koncov sa ukazuje, že na jeho prevádzku je potrebná elektrina na otáčanie rotorov kompresorových a čerpacích motorov. Na vykurovanie súkromného domu s rozlohou 300 m2 sa spotrebujú v priemere 3 kWh elektriny. Viac podrobností o princípe fungovania je popísané vo videu:

Typy geotermálnych systémov

V skutočnosti sa systémy môžu líšiť iba štruktúrou vonkajšieho okruhu, inak je vybavenie rovnaké. V súčasnosti existujú 3 typy vonkajších obrysov:

• položený vodorovne v zemi;
• vertikálne geotermálne sondy;
• ponorené na dno najbližšej vodnej plochy.

V prvom prípade je veľa potrubí položených pozdĺž dna vodorovného výkopu vypočítanej oblasti. Nevýhodou tohto spôsobu je, že inštalácia geotermálneho vykurovania bude vyžadovať veľa miesta na pozemku a odporúča sa použiť vo fáze výstavby domu, keď môžete vykopať základovú jamu a zakopať potrubie priamo pod budúcim domom.

Vertikálne sondy vo forme zväzkov rúrok s chladiacou kvapalinou sa spúšťajú do hlbokých vrtov. Táto metóda je najbežnejšia, pretože je k dispozícii v malých oblastiach, ktoré už vybudoval vlastník. Pokiaľ je to možné, používa sa ponorenie obrysu na dno nádrže, to znamená, ak je takáto nádrž k dispozícii. Z hľadiska účinnosti systému sa tieto 3 spôsoby prakticky nelíšia, rozdiel je len v nákladoch na výstavbu.

Záver. Hlavnou výhodou, ktorú majú geotermálne tepelné čerpadlá na vykurovanie, je extrémne vysoká účinnosť. Ale táto výhoda je kompenzovaná takou nevýhodou, ako je zložitosť a príliš vysoké náklady na prácu a vybavenie. Systém je navyše závislý od elektriny, takže budete musieť dodatočne investovať do dieselagregátu, aby vám v prípade odstávky nezamrzol.

Okamžite si urobte rezerváciu, že geotermálne vykurovanie vlastnými rukami je mýtus. Práce súvisiace s výpočtom dĺžky okruhov a výkonu teplovýmennej jednotky a vypracovaním projektu ako celku môže vykonávať len odborník v tejto oblasti, ktorý má inžinierske vzdelanie a prax. Pokiaľ ide o realizáciu projektu, potom sa nemožno vzdať zemných alebo vŕtacích zariadení, nebudete kopať jamu ručne. To isté platí pre inštaláciu potrubí, ich kladenie v dome a inštaláciu zariadení.

Jediná vec, ktorú môžete urobiť vlastnými rukami, je zostaviť domáci vykurovací systém. K tejto téme nájdete dostatok informácií v iných článkoch. Dáme niekoľko všeobecných odporúčaní:

• s dodávateľskou spoločnosťou by mala byť uzavretá formálna zmluva a mali by v nej byť špecifikované všetky body;
• vzhľadom na zvláštnosti prevádzky solárnych systémov na vykurovanie súkromného domu je najvhodnejšia schéma nízkoteplotného vykurovania. Patria sem podlahové kúrenie a podlahové konvektory. Je možné inštalovať aj tradičné radiátory, ale tento zámer je potrebné vopred oznámiť odborníkom zaoberajúcim sa výpočtami tepelných čerpadiel;
• kvôli bezpečnosti by nebolo na škodu mať v dome záložný kotol, najlepšie neprchavý kotol na drevo alebo naftu. Vyhnete sa tak situáciám, kedy môžete zostať uprostred zimy bez kúrenia v dôsledku nejakej poruchy systému alebo nehody;
• na rovnaký účel je potrebné zakúpiť dieselový alebo benzínový generátor elektriny. Bežné zdroje neprerušiteľného napájania nebudú fungovať, nebudú mať dostatok energie alebo nabitia;

najlepšie je, keď je geotermálny výmenník tepla umiestnený v suteréne alebo suteréne domu spolu s ďalšími vykurovacími zariadeniami. Takže je pohodlnejšie a lacnejšie priniesť komunikáciu.

Záver

Tepelné čerpadlo ako výplod najpokročilejších technológií je v západnej Európe úplne bežné. U nás sa považuje za nedostupný luxus pre nemalé náklady. S investíciou do takéhoto vykurovania sa neponáhľajú ani majetnejší občania, pretože vlastnia veľkoplošné chaty, kde sa im geotermálne vykurovanie oplatí príliš dlho. Z tohto hľadiska je dom o rozlohe 150 m2 považovaný za najlepšiu možnosť.

Obmedzené zásoby prírodných zdrojov energie nútia ľudstvo hľadať alternatívne zdroje energie. Geotermálne vykurovanie domu je skvelou alternatívou k tradičným spôsobom vykurovania. Potvrdzujú to faktické údaje o rozšírenom využívaní geotermálnych vykurovacích systémov v Európe a Amerike ako hlavných zdrojov tepla.

Trochu histórie! Geotermálne vykurovacie systémy sa výrazne „rozšírili“ koncom osemdesiatych rokov minulého storočia hlavne v Amerike. Na začiatku solídna investícia do inštalácie takejto inštalácie umožnila jej používanie iba bohatým ľuďom a po niekoľkých rokoch sa tento tukový systém stal cenovo dostupným pre menej bohatých Američanov, čím sa zvýšil význam geotermálnych vykurovacích systémov na trhu vykurovania.

V Európe pred dvoma desaťročiami počet geotermálnych zariadení prekročil 12 miliónov a dnes možno len hádať o veľkosti „usídlenia“ geotermálnych zariadení v súkromných domoch.

Prečo sa to deje?

Všetko je veľmi jednoduché! Najdostupnejší a najpohodlnejší plynový vykurovací systém znižuje zásoby fosílnych palív za peniaze z vášho vrecka. A spaľovanie tuhých palív (drevo, uhlie, rašelina) je nielen nepohodlné, ale je sprevádzané aj uvoľňovaním škodlivého oxidu uhličitého, sadzí a dechtu. Potrebuje aj ďalší priestor na skladovanie paliva.

Ako systém funguje

Geotermálne vykurovacie systémy majú podobný princíp činnosti ako chladnička (klimatizácia). Len chladnička s chladničkou ochladzuje vzduch a geotermálne tepelné čerpadlo ohrieva chladivo vykurovacieho systému.

Na vykurovanie priestorov sa využíva teplo (energia) Zeme. Tepelné čerpadlo umiestnené v dome berie energiu zo spodnej vody alebo samotnej pôdy a premieňa ju na teplo. Potom sa toto "teplo" používa na ohrev chladiacej kvapaliny samotného vykurovacieho systému domu.

Princíp činnosti tepelného čerpadla je založený na reverznom Carnotovom cykle vyvinutom už v 19. storočí.

„Srdcom“ takéhoto systému je kompresor, ktorý „stláča“ a „prenáša“ teplo. Na to potrebuje externý zdroj energie – elektrickú sieť.

Vo firme sú kompresory vo vnútornom okruhu tepelného čerpadla: kondenzátor, výparník a škrtiaca klapka.

Tepelné čerpadlo funguje takto:

• Sacie potrubie je naplnené nemrznúcou kvapalinou (zmes glykolu, zmes vody a alkoholu alebo slaná voda), ktorá prenáša „podzemné“ alebo „podvodné“ teplo do čerpadla.
• Táto tepelná energia sa vo výparníku prenáša na chladivo s veľmi nízkym bodom varu, čo vedie k jeho rýchlemu varu a vyparovaniu (premene na paru).
• Bežiaci kompresor zvyšuje tlak tejto pary, čo následne vedie k zvýšeniu jej teploty.
• V kondenzátore sa chladivo ochladzuje, odovzdáva teplo vykurovaciemu okruhu domu a kondenzuje.
• Cez škrtiaci ventil vstupuje chladivo do kompresora a cyklus sa znova opakuje ...

Tepelné čerpadlo sa dá nazvať aj inými slovami chladnička „obrátená naruby“. V chladničke sa chladivo skutočne ohrieva teplom produktov, ktoré sú v ňom umiestnené (chladnička), a je vypúšťané cez rúrkový systém na zadnú stenu, čím sa ohrieva vzduch mimo chladničky.

A v prípade tepelného čerpadla toto uvoľnené teplo ohrieva chladiacu kvapalinu vo vykurovacom systéme samotného domu. Ako vykurovacie zariadenia v takýchto vykurovacích systémoch sa najčastejšie a efektívnejšie používajú „teplé podlahy“.

Všimnite si! Ak je kvalitný a správne vypočítaný okruh „odberu tepla“, pri spotrebe 1 kW elektriny je tepelné čerpadlo schopné odovzdať systému až 5 kW tepelnej energie!

Typy výmenníkov tepla pre geotermálne vykurovacie systémy

Horizontálny výmenník tepla

Rúry vodorovného obrysu sa ukladajú do hĺbky presahujúcej hrúbku zamŕzajúcej vrstvy pôdy.

Táto verzia tepelného okruhu je optimálna, ak existuje veľká plocha osobného pozemku bez záhradných výsadieb (stromov). Ukladanie slučkového potrubia nie je povolené vo vzdialenosti menšej ako 1,5 m od koruny stromu.

Pri vykurovaní domu 250 m 2 bude potrebná plocha ​​600 m 2 na umiestnenie okruhu výmeny tepla. A táto oblasť nie je vždy k dispozícii. Najmä v husto obývaných chatových mestách.

Tento faktor možno nazvať nevýhodou tohto typu výmenníka tepla.

Vertikálny výmenník tepla

Vertikálny výmenník tepla je luxus, ktorý si nemôže dovoliť každý developer. Na "usporiadanie" takéhoto výmenníka tepla budete potrebovať špeciálne vŕtacie zariadenie.

Okruh výmenníka tepla je spustený do studne s hĺbkou 50-200 m. Na zvýšenie tepelného výkonu sa používa niekoľko takýchto studní, ktorých potrubia sú spojené cez špeciálne kolektorové jednotky.

Výhodou organizovania takéhoto systému okruhu výmenníka tepla je možnosť práce na rozvinutej oblasti - táto metóda nepoškodí existujúcu krajinu.

Výmenník tepla umiestnený vo vode

Táto možnosť je najhospodárnejšia pri inštalácii - nie je potrebné vykonávať výkopové práce, ale vyžaduje si nádrž s plochou najmenej 200 m 2 vo vzdialenosti nie viac ako 100 m od domu. Rúry okruhu sa ukladajú do hĺbky väčšej ako je hĺbka mrazu (najmenej 2-3 m) na dno.

Výhody a nevýhody geotermálnych vykurovacích systémov

Jednou z najvýznamnejších výhod geotermálnych vykurovacích systémov je ich environmentálna bezpečnosť pre váš domov. Proces bežnej prevádzky tepelného čerpadla totiž nesprevádzajú žiadne škodlivé emisie do atmosféry. A neprítomnosť horľavých látok v palivovom čerpadle v prítomnosti prevádzkyschopného elektrického vedenia skutočne neguje riziko požiaru.

Absencia paliva znamená absenciu nákladov na jeho dodávku a skladovanie.

Nízka spotreba elektrickej energie s relatívne vysokým prenosom tepla (od 1 kW elektrickej energie do 5 kW tepelnej energie) je ďalším dôležitým (alebo najdôležitejším) faktorom, ktorý určuje výber geotermálneho vykurovacieho systému pre vidiecky dom.

Autonómia geotermálneho vykurovacieho systému vás oslobodzuje od potreby ho monitorovať a udržiavať.

Dôležitou funkčnou výhodou geotermálneho vykurovacieho systému je jeho schopnosť pracovať ako klimatizácia v horúcom počasí. V tomto režime nastáva opak: teplo z miestnosti ohrieva chladivo, ktoré ho odovzdáva externému kolektoru tepla.

Nevýhodou takéhoto systému je zložitosť jeho inštalácie, a teda vysoké náklady na inštalačné práce a samotné zariadenie.

Geotermálny vykurovací systém je najdrahší na inštaláciu a nákup zariadenia.

V tomto prípade môžete ušetriť peniaze na inštaláciu tohto systému sami, ale musíte venovať značnú pozornosť výpočtom a konzultáciám s "profíkmi".

Použitie bivalentnej schémy vykurovania

Bivalentný systém zahŕňa paralelné použitie dvoch zdrojov tepla počas špičkového zaťaženia (pri nízkych teplotách okolia).

V takomto systéme je paralelne k tepelnému čerpadlu pripojený prídavný kotol, napríklad elektrický kotol. Používa sa, keď je potrebné použiť režim intenzívneho ohrevu pri nízkych teplotách okolia.

Ak je v regióne vášho bydliska málo „mrazivých“ dní v roku, potom vám prítomnosť takéhoto „asistenta“ umožňuje ušetriť na výkone tepelného čerpadla, čo výrazne ovplyvňuje jeho náklady.

Existuje množstvo autonómnych inžinierskych systémov, ktoré sú neoddeliteľnou súčasťou každého súkromného vidieckeho domu. Jedným z nich je vykurovací systém, ktorý zabezpečuje komfortnú teplotu vnútorného vzduchu v dome pre bývanie v každom ročnom období, v súlade s poveternostnými podmienkami.

Geotermálne vykurovanie je perspektívnou možnosťou vykurovania, ktoré je založené na využívaní prírodných zdrojov – tepla zeme, ktoré je nevyčerpateľným zdrojom. Tepelné čerpadlo odovzdáva teplo zo zeme alebo povrchovej vody nosiču tepla, ktorý cirkuluje cez vykurovací systém vo vnútri domu.

Hydroinzhstroy vykoná všetky práce potrebné na organizáciu geotermálneho vykurovania: pripravíme projekt, vyberieme a privezieme zariadenie, vykonáme zemné práce, vykonáme inštaláciu a uvedenie do prevádzky. Všetko bude vykonané včas a v najvyššej možnej kvalite. Na vykonanú prácu dávame záruku.

Výhody geotermálneho vykurovania

Geotermálne vykurovanie doma: ako to funguje

Geotermálny vykurovací systém domu má tri uzavreté okruhy. Cez potrubia vonkajšieho okruhu, umiestneného v zemi alebo vo vode, cirkuluje soľný roztok alebo nemrznúca zmes, ktorá odvádza teplo. Prechádzajúc cez výmenník tepla (výparník) v inštalácii tepelného čerpadla odovzdáva teplo chladivu vnútorného okruhu. Ohriate chladivo je čerpané kompresorom, v dôsledku čoho teplota chladiva stúpa. Cez ďalšie teplovýmenné zariadenie (kondenzátor) odovzdáva chladivo svoju energiu vykurovaciemu okruhu domu.

Vonkajšia slučka môže byť horizontálny kolektor alebo vertikálna sonda.

Horizontálne potrubie

1. Kolektorové potrubia sa ukladajú na vodorovný povrch dna výkopu vykopaného do hĺbky 1,5 metra - pod úroveň mrazu pôdy. Na kladenie rúr je potrebná voľná plocha veľkej plochy v priemere - asi 500 metrov štvorcových.

2. Kolektor sa položí na dno zásobníka.

Vertikálna sonda

Ak v blízkosti nie je rieka, rybník, jazero a oblasť pozemku je taká, že nie je možné namontovať horizontálny kolektor tepla, môžete vyvŕtať artézsku studňu a spustiť do nej vertikálnu sondu - pár HDPE rúr v tvare U, cez ktoré bude prúdiť soľanka a zbierať pôdne teplo. Počet a hĺbka studní sa vypočítava v závislosti od vykurovanej plochy domu a hydrogeologických podmienok lokality.

Nevýhody geotermálneho vykurovania

Náklady na geotermálne vykurovanie

Organizácia vykurovania na báze geotermálneho tepelného čerpadla si vyžiada nemalé finančné náklady. Ale v tomto prípade možno vysoké náklady pripísať iba nedostatkom s úsekom. Efektívny, ekologický a ekonomický systém stojí za vysokú počiatočnú investíciu (ktorá sa časom vráti). Náklady na systém závisia od mnohých faktorov: plocha vykurovaných priestorov, výkon tepelného čerpadla, možnosť inštalácie kolektora atď. 000 až 850 000 rubľov.

Ďalšie možnosti vykurovacích systémov

K dnešnému dňu existuje veľa rôznych vykurovacích systémov, ale vykurovací systém využívajúci kvapalný nosič tepla sa stal najpoužívanejším. V porovnaní s inými systémami má najvyššiu účinnosť, praktickosť a bezpečnosť. Princíp jeho činnosti spočíva v tom, že generátor tepla (kotol) ohrieva vodu alebo nemrznúcu kvapalinu (nemrznúcu kvapalinu), ktorá potrubím vstupuje do vykurovacích zariadení (radiátory, konvektory), ohrieva ich, čím sa ohrieva vzduch v miestnosti, a vracia sa na miesto jeho ohrevu.

Podľa typu nosiča energie sú generátory tepla rozdelené do 4 skupín:

Plyn.
Najbežnejšia a relatívne lacná možnosť. Plynové vykurovanie vyžaduje prítomnosť hlavného plynovodu alebo inštaláciu držiakov plynu. Výhody: hospodárnosť a vysoký stupeň automatizácie.

Kvapalné palivo.
Vykurovanie kvapalnou naftou je drahší spôsob.

Elektrické.
Je pohodlné, ale nie lacné, vykurovať priestory obydlia pomocou elektrického kotla.

Tuhé palivo.
S kotlom, ktorý beží na dreve alebo iných pevných horľavých materiáloch, je veľa problémov: musíte pravidelne nakladať palivo a čistiť spaľovaciu komoru od popola.

Princíp fungovania, inštalácia, výhody a nevýhody geotermálneho vykurovania pre domácnosť

Každý majiteľ súkromného domu vždy čelí problému zásobovania domu teplom. Dnes existuje veľa rôznych možností na zabezpečenie vykurovania v súkromnom dome. Jedným zo spôsobov je geotermálne vykurovanie. Veľa ľudí si pri počutí tohto názvu pomyslí, že takéto systémy sú vybudované len na miestach zdrojov teplej vody a gejzírov. To však zďaleka nie je pravda. Moderné geotermálne tepelné zariadenia úspešne fungujú aj v strednom Rusku, kde je priemerná ročná teplota nízka. V tomto článku budeme hovoriť o princípe fungovania geotermálnych zariadení na vykurovanie domácností, ich výhodách a nevýhodách, ako aj o vlastnostiach použitia.

Princíp fungovania geotermálneho vykurovacieho zariadenia je podobný chladiacemu alebo klimatizačnému systému. V takýchto zariadeniach sa tepelná energia odoberá z pôdy cez špeciálnu. Princíp činnosti je nasledujúci. Samotné tepelné čerpadlo je inštalované v dome alebo technickej miestnosti a do zeme je spustený výmenník tepla, cez ktorý cirkuluje chladivo. Takéto geotermálne vykurovacie systémy je možné použiť nielen v súkromnom dome, ale aj v priemyselných priestoroch.

Teplota pôdy, kde sa nachádza výmenník tepla, je zvyčajne 5-7 stupňov. Vďaka vlastnosti plynov meniť svoju teplotu počas kompresie a expanzie sa takáto nízka teplota pôdy premení na vyhrievanú chladiacu kvapalinu, ktorá stačí na vykurovanie domu. Po uvoľnení tepla vo vykurovacom systéme sa chladiaca kvapalina vráti do pôvodného tlaku a ochladí sa pod teplotu zeme. Potom sa opäť posiela do výmenníka tepla, kde sa ohrieva zo zeme. Vyššie uvedený proces sa nazýva Carnotov cyklus. Tento jav je založený na princípe fungovania geotermálneho vykurovania doma.

Spôsoby realizácie geotermálneho vykurovania

Možností realizácie geotermálneho vykurovania domov je viacero. Hlavným rozdielom medzi týmito možnosťami je umiestnenie vonkajšieho okruhu výmeny tepla. V tomto prípade je vnútorný obrys vo všetkých prípadoch rovnaký. Dva hlavné spôsoby implementácie:

• S vertikálnym výmenníkom tepla;
• S horizontálnym výmenníkom tepla.

Okrem toho existuje možnosť, keď je výmenník tepla umiestnený v blízkom zásobníku. Pozrime sa na tieto metódy podrobnejšie.

Vertikálny výmenník tepla

V hĺbke asi 100 metrov od povrchu Zeme má pôda celoročne teplotu okolo 10 stupňov. Na využitie tejto tepelnej energie sa robia studne. Aby sa čo najmenej poškodilo okolitú krajinu, špecialisti často vŕtajú studne v rôznych uhloch z jedného bodu. V týchto vrtoch je namontovaný vonkajší obrys geotermálneho systému. To zaisťuje efektívny odvod tepla zo zeme. Táto metóda je celkom úhľadná a veľmi nepoškodzuje oblasť v blízkosti domu. Ale bez špeciálneho vybavenia to nebude fungovať, pretože je potrebné vŕtať hlboké vertikálne studne.

Tento spôsob realizácie geotermálneho vykurovania bude žiadaný pri výstavbe domu a vybavení okolia. Hĺbka studní v rôznych prípadoch môže byť od 70 do 200 metrov. Konečná hĺbka závisí od parametrov geotermálneho zariadenia a geologickej situácie v konkrétnom regióne. Životnosť takýchto inštalácií odborníci označujú okolo 100 rokov, no v skutočnosti si výmena jednotlivých jednotiek vyžiada až 20-30 rokov.

Ak sa vytvorí vertikálny výmenník tepla, ktorý bude odoberať tepelnú energiu z podzemnej vody, vytvoria sa dve studne. Prvá studňa sa nazýva debetná studňa. Na čerpanie vody využíva čerpadlo. Táto voda odovzdáva teplo vo vnútornom okruhu a potom sa spája do druhej studne, ktorá sa nazýva prijímacia studňa. Medzi nevýhody takýchto systémov s dvoma studňami patrí nedostatočná účinnosť. Tu sa vynakladá veľké množstvo elektriny na zabezpečenie prevádzky obehového čerpadla. Takéto geotermálne systémy sú však celkom vhodné na podlahové vykurovanie v dome.

Horizontálny výmenník tepla

Ako už názov napovedá, výmenník tepla v takýchto geotermálnych zariadeniach na vykurovanie domu je položený horizontálne. Predtým, ako to urobíte, musíte presne poznať hĺbku zamrznutia zeme vo vašej oblasti. Rúry výmenníka tepla sú uložené vo výkopoch, ktoré sú pod úrovňou mrazu zeme. V tomto prípade je potrebný veľký priestor na uloženie výmenníka tepla.

Takže na vykurovanie domu s rozlohou 250 metrov štvorcových bude potrebné položiť výmenník tepla na plochu 600 "štvorcov". A toto je celá prímestská oblasť 6 akrov. Zaberaná plocha je hlavnou nevýhodou tejto možnosti. Ak máte pred domom veľa priestoru vo forme trávnika s trávou, potom je táto možnosť vhodná. A ak tam rastú stromy, sú tam skleníky a podobne, tak táto možnosť geotermálneho vykurovania nie je pre vás vhodná.

V prípade geotermálneho vykurovacieho zariadenia s horizontálnym výmenníkom tepla sa vykonáva veľké množstvo zemných prác. Pamätajte, že rúrky výmenníka tepla by nemali byť umiestnené bližšie k stromom ako jeden a pol metra. Zvyčajne sa táto možnosť geotermálnej inštalácie používa v čase výstavby. Teda kým prebieha výstavba domu a na mieste ešte nie je nič upravené. Najlepšie je, ak sa výpočty na stavbu domu, organizáciu vykurovania a terénne úpravy miesta vykonávajú súčasne.

Horizontálny výmenník tepla v blízkom vodnom útvare

Toto je pomerne zriedkavý prípad. Vyžaduje sa, aby dom nebol viac ako 100 metrov od nádrže. Môže to byť prírodná alebo umelá nádrž, no v zime by nemala zamrznúť na dno. V spodnej časti sa položí horizontálny obrys výmenníka tepla. Plocha nádrže by mala byť najmenej 200 "štvorcov". Predpokladá sa, že tento spôsob organizácie externého výmenníka tepla je najlacnejší. Ale takéto usporiadanie domov je zriedkavé. A ak ide o verejný zásobník, položenie výmenníka tepla v ňom sa môže zmeniť na problémy so zákonom.

Jednoznačnou výhodou tejto možnosti geotermálneho vykurovania je absencia zemných prác. Nemyslite si však, že umiestnenie výmenníka tepla pod vodou je veľmi jednoduché na organizáciu. Je možné, že na vykonanie takejto práce bude potrebné povolenie od regulačných orgánov. Táto možnosť však stále zostáva najhospodárnejšou z vyššie uvedených možností.

Zvláštnosti

Za zmienku stojí niekoľko vlastností geotermálnych systémov vykurovania domov.

Rozdiel napríklad od plynového alebo elektrického kotla spočíva v tom, že nevyžaduje ohrev chladiacej kvapaliny na vysoké teploty. Prevádzka v režime nízkej teploty poskytuje nižšie náklady na energiu. Ako viete, vo vykurovacom systéme sa na kompenzáciu nízkej teploty chladiacej kvapaliny používa zväčšenie povrchu chladiča. Aby ste tomu zabránili, odporúča sa použiť podlahové kúrenie. V tomto prípade bude tento typ vykurovania domu racionálnejší, pretože teplo bude prúdiť priamo do obytného priestoru a nie do priestoru pod stropom miestnosti.

Okrem toho by sa v aktívach teplých podláh mali zaznamenať minimálne tepelné straty. Množstvo tepelných strát závisí hlavne od teplotnej delty. V prípade nízkoteplotného geotermálneho vykurovania sú tieto straty minimálne. Druhou významnou výhodou teplej podlahy je, že dochádza k priamemu ohrevu samotných konštrukcií domu (v tomto prípade podlahy). Ohriaty vzduch v prípade radiátorov len mierne prekryje zasklenie okien a časť blízkej steny.

Výhody a nevýhody

• Prakticky nevyčerpateľný a stabilný zdroj energie;
• Výrobcovia takýchto systémov nazývajú takéto vykurovanie pre majiteľa zadarmo. Ale nie je to tak, pretože nesmieme zabúdať na náklady na elektrickú energiu. Je však lacnejší ako tradičné vykurovacie systémy;
• Geotermálne vykurovanie je možné použiť takmer v každom regióne, s výnimkou severných;
• Geotermálne vykurovacie zariadenia nemajú škodlivé emisie;
• Zaberajú málo miesta v dome (o veľkosti chladničky);
• Je možné nastaviť prevádzku jednotiek pre vykurovanie aj chladenie;
• V prípade potreby je možné geotermálnu inštaláciu integrovať do vykurovacieho systému domu s plynovým alebo elektrickým kotlom.

Mínusy

• Dlhá doba návratnosti;
• Veľké množstvo počiatočných investícií do nákupu a inštalácie geotermálneho vykurovacieho systému.

Výdavky

Náklady na nákup zariadenia a jeho inštaláciu závisia najmä od kapacity a výrobcu. Pokiaľ ide o výrobnú spoločnosť, mnohí sa tu riadia svojimi vlastnými úvahami, ako aj odporúčaniami priateľov. Sila geotermálnych zariadení sa však vyberá v závislosti od oblasti vykurovanej miestnosti. V závislosti od výkonu geotermálnych zariadení na vykurovanie domu je možné uviesť nasledujúce cenové rozpätie:

• 4─5 kW - od 3 do 7 tisíc $;
• 5─10 kW - od 4 do 8 $;
• 10─15 kW - od 5 do 10 $.

K týmto sumám sa pripočítavajú náklady na inštaláciu zariadení, ktoré predstavujú približne 30 percent nákladov na samotnú geotermálnu inštaláciu. Výsledkom bude pre väčšinu obyvateľov našej krajiny úplne neúnosná suma. Okrem toho bude doba návratnosti pomerne dlhá. Budete sa musieť len utešovať, že teraz máte malú sumu za elektrinu v nákladoch na vykurovanie.

Na zvýšenie účinnosti geotermálnych vykurovacích systémov sa často používajú ako doplnkové spolu s plynovými a elektrickými kotlami. A existujú aj možnosti, keď sú postavené v kombinácii s niekoľkými výmenníkmi tepla. Odborníci tvrdia, že geotermálne vykurovanie domu je výhodné, keď plocha vykurovanej miestnosti začína od 150 metrov štvorcových. Potom sa všetky náklady na nákup a inštaláciu zariadenia vrátia za 8-10 rokov.

Problém usporiadania vysokokvalitného vykurovacieho systému pre súkromný dom si zakaždým vyžaduje neštandardné riešenia. Známe druhy vykurovania, ktoré pri spaľovaní paliva vytvárajú teplo, sú už dlho považované za ekonomicky nerentabilné. Novinkou, ktorá sa aktívne začína stávať populárnou, je geotermálne vykurovanie domu svojpomocne. Vzhľadom na rastúce ceny elektriny a plynu sa väčšina čoraz viac obzerá po tejto možnosti, hoci je dosť komplikovaná na projektovanie a inštaláciu.

Geotermálna energia sa využíva spravidla v priemyselnom meradle, napríklad na Ďalekom východe fungujú niektoré elektrárne na báze tepla zemského vnútra. Pre mnohých hraničí myšlienka vlastného geotermálneho vykurovania domov so sci-fi románmi o budúcnosti. Ale to ani zďaleka nie je pravda! Vďaka rozvoju súčasných technológií sa to stalo možným.

Princíp fungovania geotermálneho systému

Zem nezamrzne ani v zime. Túto funkciu využívajú inštalatéri, ktorí kladú potrubie pod bodom mrazu. Prekvapivo teplota v týchto vrstvách zeme zriedka klesne pod +5 + 7 ° C. Je možné, aby Zem akumulovala teplo a potom ho odoberala a používala na ohrev chladiacej kvapaliny? Prirodzene!

Pred realizáciou alternatívneho vykurovania súkromného domu s využitím tepla zeme je však potrebné riešiť nasledujúce problémy:

1. Príjem tepla - bude potrebné odoberať tepelnú energiu na jej následný prenos do špeciálneho akumulačného zariadenia.
2. Ohrev nosiča tepla. Zahriata nemrznúca zmes musí odovzdať tepelnú energiu kvapaline cirkulujúcej vo vykurovacom systéme a teplej vode.
3. Ochladená nemrznúca zmes sa musí priviesť späť do výmenníka tepla na následné ohriatie.

Na vyriešenie týchto problémov bolo vyvinuté geotermálne čerpadlo, ktoré využíva teplo zeme. Toto zariadenie umožňuje odobrať potrebné množstvo tepelnej energie, ktorá stačí na výrobu veľkého množstva tepla a využiť ho ako hlavné alebo doplnkové zariadenie na vykurovanie.

Geotermálne vykurovanie domu využíva princíp fungovania podobne ako klimatizácia v režime vykurovania. Hlavným prvkom je, ktorého rozmery sú približne podobné rozmerom práčky, tento prvok obsahuje dva okruhy.

Prvý okruh (vnútorný) vyzerá ako vykurovací systém súkromného domu, ktorý je nám už známy v dizajne, ktorý zahŕňa obyčajné potrubia a radiátory. Druhý (externý) je výmenník tepla, ktorý je umiestnený pod zemou alebo pod vodou. Tento okruh môže cirkulovať ako obyčajnú vodu, tak aj špeciálnu kvapalinu s prídavkom nemrznúcej zmesi.

Vonkajší okruh, v ktorom cirkuluje chladiaca kvapalina (voda), ktorá prijíma teplotu okolia, po ktorej vstupuje do tepelného čerpadla, ktoré je možné nakonfigurovať na vykurovanie aj klimatizáciu. Teplo, ktoré sa akumuluje v čerpadle počas vykurovania, sa prenáša do vnútorného okruhu a počas chladenia do vonkajšieho okruhu.

Zberače vody sú namontované v spodných vrstvách pôdy, na dne rieky alebo jazera, cez ktoré cirkuluje nemrznúca zmes. Kolektory uvoľňujú chlad a absorbujú teplo. Pomocou čerpadla stúpa nemrznúca kvapalina. Výmena tepla prebieha vo vyrovnávacej nádrži. Vyhrievaná nemrznúca zmes prenáša tepelnú energiu do chladiacej kvapaliny alebo ohrieva vodu. Ochladená nemrznúca zmes sa vracia späť do kolektorov.

Existujú jednotky schopné samostatne vykurovať veľké miestnosti, zvyšok sa používa ako pomocné zariadenie, ktoré dokáže zabezpečiť od 50% do 75% potreby tepla pre miestnosť.

Výhody a nevýhody podzemného vykurovania

Objav nových technológií umožňuje takmer všetkým majiteľom domov využívať energetický potenciál Zeme, čím sa otvára možnosť využitia geotermálneho systému vykurovania domov v súkromnom sektore. Pôda dokáže akumulovať 98 % slnečnej energie, ktorá sa rozptýli po povrchu.

Vďaka tomuto javu sa aj v zime ukladá v hrúbke zeme pomerne veľa tepla, ktoré dokáže vykurovať domy, len ho treba pomocou špeciálneho zariadenia nasmerovať správnym smerom.

Pozitívne aspekty tohto typu vykurovania:

1. Neexistuje žiadny spaľovací proces. Tento systém je úplne protipožiarny, vďaka čomu je dom chránený pred vznikom požiarov, ku ktorým môže dôjsť v dôsledku vykurovacieho systému s metódou spaľovania paliva. Nie je potrebné hľadať miesto na uskladnenie paliva, jeho prípravu či dodávku.
2. Zvukový komfort. Tepelné čerpadlo beží takmer ticho.
3. Významný ekonomický prínos. Počas prevádzky systému nie sú potrebné žiadne ďalšie peňažné dotácie. Ročné vykurovanie prebieha vďaka prírodným procesom, ktoré nie je potrebné kupovať. Na prevádzku tepelného čerpadla je samozrejme potrebná elektrina, no zároveň je množstvo vyrobenej energie oveľa vyššie ako náklady na spotrebu elektriny.
4. environmentálny faktor. Geotermálne vykurovanie prímestského súkromného obydlia je najekologickejším riešením. Vzhľadom na to, že proces spaľovania je vylúčený, je vylúčené vypúšťanie rôznych produktov spaľovania do atmosféry.
5. Kompaktnosť systému. Pre kotolňu nie je potrebné stavať ani prideľovať samostatnú miestnosť. Stačí tepelné čerpadlo, ktoré je možné nainštalovať napríklad do pivnice. Objemovo najväčšia kontúra bude pod vodou alebo pevninou, takže ju nebude treba maskovať.
6. Multifunkčnosť. Takýto systém je možné použiť na vykurovanie aj chladenie. V podstate bude hrať úlohu nielen ohrievača, ale aj klimatizácie.
7. Dostupnosť tohto zdroja takmer kdekoľvek na svete, navyše nízke náklady na prevádzku a údržbu tohto systému.

Taký zdroj, akým je geotermálna energia, je vlastne zadarmo, hlavnými výdavkami sú platby za elektrinu, ktorá je nevyhnutná na prevádzku tepelného čerpadla. Pri vynaložení 1 kW elektriny môžete získať 3-5 kW tepelnej energie.

Treba si uvedomiť, že cena geotermálneho vykurovania je dosť vysoká. Toto zariadenie sa spláca približne za 5-8 rokov. To je odpudzujúce pre mnohých, ktorí sa chystajú inštalovať lacné, ale pomerne efektívne zariadenie na vykurovanie svojich domovov, ale nie sú pripravení minúť dostatočne veľké prostriedky na nákup zariadenia.

Potrebné geotermálne vybavenie

Ohrev zo zeme funguje tak, že absorbuje a uvoľňuje jej energiu a je založený na použití špeciálnych zariadení. Tieto zariadenia akumulujú teplo z prostredia a prenášajú ho do chladiacej kvapaliny vykurovacieho systému súkromného domu. Na tento účel sa používajú tieto vykurovacie zariadenia:

1. Výparník - umiestnený hlboko pod zemou na akumuláciu tepelnej energie, ktorá je v prostredí.
2. Kondenzátor - privádza nemrznúcu kvapalinu na požadovanú teplotu.
3. Geotermálna čerpacia stanica - zodpovedná za cirkuláciu chladiacej kvapaliny v okruhu a riadi prevádzku celého vykurovacieho zariadenia.
4. Vyrovnávacia nádrž - sústreďuje ohriatu nemrznúcu kvapalinu na jednom mieste pre následný prenos tepelného stavu. Vnútri obsahuje nádrž, ktorá obsahuje vodu z okruhu a špirálu, vo vnútri ktorej cirkuluje ohriata nemrznúca zmes.

Teraz sa ešte viac ujasnilo, ako funguje geotermia, vďaka ktorej sa súkromný dom vykuruje teplom zo zeme či vodného prostredia.

Upozorňujeme, že výkon tepelného čerpadla závisí od teploty média, v ktorom je umiestnený výmenník tepla. V tomto prípade majú obyvatelia Kamčatky veľké šťastie, keďže gejzírov je tu veľa.

Pred inštaláciou zariadenia na tepelné vykurovanie je potrebné vykonať geologický prieskum. Ak je zdroj tepla umiestnený na mieste v blízkosti domu, potom je lepšie vytvoriť zásobník na tomto mieste a umiestniť výmenník tepla na jeho spodok. Potom sa geotermálne vykurovanie súkromného domu vyplatí oveľa skôr.

Základné schémy oddelenia

Existujú tri schémy na organizovanie tepelného alternatívneho vykurovania, to znamená vybavenie okruhu na akumuláciu tepelnej energie:

1. Za najefektívnejšie potrubie sa považuje vertikálny systém s vrtným čerpadlom. Usporiadanie takéhoto obrysu si však vyžaduje použitie špeciálneho vybavenia a vŕtanie studní s hĺbkou 50 až 200 metrov. Táto metóda zároveň odôvodňuje výdavky, pretože životnosť studne je asi 100 rokov.
2. Menej nákladné a jednoduchšie je vodorovné potrubie, pri ktorom sú potrubia pod vrstvou zeminy pod úrovňou mrazu pôdy. Hlavnou nevýhodou tejto možnosti je, že obrys zaberá veľmi veľký obvod. Napríklad pre budovu s rozlohou 180 m2. 450 m2 voľný priestor na mieste tak, aby najbližší strom bol dva metre od potrubia.
3. Najlacnejšie a najpohodlnejšie je umiestniť výmenník do dostatočnej hĺbky zásobníka, aby tam zemina nezamrzla. Usporiadanie takéhoto systému nevyžaduje prácu drahého špeciálneho vybavenia. Táto možnosť je najoptimálnejšia na vytváranie geotermálneho vykurovania doma za predpokladu, že nádrž nie je ďalej ako 100 - 120 metrov od budovy.

Vonkajší okruh je zostavený z rúrok z polyetylénu s výpočtom pomeru 40-50 W tepelnej energie na meter kolektora. Takže s výkonom čerpacieho zariadenia 10 kW bude potrebné vybaviť studňu s hĺbkou asi 165 - 195 metrov. Ak chcete získať požadovanú odhadovanú dĺžku, namiesto jednej studne môžete z jedného bodu vyvŕtať 2-3 menej hlboké, ale v rôznych smeroch, to znamená zhlukovou metódou.

Ako to urobiť sami?

Je dosť ťažké, ale celkom možné, vyrobiť si geotermálne vykurovanie svojpomocne, akési zdanie elektrární (geoPP). V rade s domom musíte postaviť štruktúru z uzavretého potrubia a umiestniť ju do značnej hĺbky. Veľkosť kolektora a konštrukcia cievky závisí od stupňa tepelnej vodivosti a hĺbky pôdy. Ak sa pustíte do inštalácie geotermálneho vykurovania doma vlastnými rukami, potom je lepšie kúpiť vonkajší okruh pripravený.

Na vytvorenie minimálnych podmienok pre fungovanie geotermálneho systému musia byť splnené tieto podmienky:

1. Teplota vrstvy zeminy, kde bude umiestnený potrubný okruh, nesmie klesnúť pod +5°C.
2. V celom nemrznúcom potrubí musí byť vykonaná izolácia na ochranu okruhu pred zamrznutím.
3. Tepelné vykurovanie budovy sa vykonáva po starostlivých výpočtoch a vytvorení projektu.

Vzhľadom na tieto požiadavky je zrejmé, že geotermálne vykurovanie môže byť efektívne. V severných regiónoch je však použitie takejto inštalácie opodstatnené na vykurovanie budov s malou plochou - do 200 m2.

Zvážte iba spôsoby, ako vytvoriť horizontálne geotermálne vykurovanie doma vlastnými rukami pod zemou alebo vodou. Vertikálna montáž kolektora je oveľa náročnejšia a veľmi nákladná.

Tepelné čerpadlo nezaberie veľa miesta, pretože toto zariadenie je veľkosťou porovnateľné s bežným kotlom. Napojenie ložiska na vnútorný obrys budovy tiež nie je náročné. Hlavnou úlohou je vybaviť vonkajší obrys.

Kolektor je najlepšie inštalovať do jazierka vo vzdialenosti nie väčšej ako 100 metrov. Je potrebné, aby plocha rybníka bola väčšia ako 200 m2 a hĺbka - najmenej 3-3,5 metra. Ak nemáte práva na používanie tejto nádrže, musíte najskôr získať povolenie na inštaláciu potrebného zariadenia.

Ak je jazierko vaším majetkom, nebude pre vás ťažké ho na chvíľu vypustiť, aby ste na jeho dne bez problémov uložili a špirálovito upevnili potrubia. Zemné práce spočívajú len vo vykopaní ryhy potrebnej na napojenie vonkajšieho okruhu na geotermálne čerpadlo. Po dokončení všetkých inštalačných prác je možné nádrž znova naplniť.

Ak váš web ešte nemá zelené plochy a veľa štruktúr, potom môžete navrhnúť horizontálny spôsob umiestnenia výmenníka tepla pod zem. Aby ste to dosiahli, musíte vypočítať, akú plochu bude budúci kolektor zaberať, berúc do úvahy parametre uvedené vyššie: 250-300 m2. obrys na 100 m2. stavebná plocha.

Ak sú na vašej lokalite stromy a dočasné budovy, ale naozaj chcete urobiť horizontálne geotermálne vykurovanie, potom všetky stavby a zelené plochy budú musieť byť vyrúbané a zbúrané. Proces je zložitý, časovo náročný, ale nevyhnutný.

Technológia vykurovania budov podzemným teplom je na Západe veľmi rozšírená, keďže obyvatelia Západu sú schopní realizovať dlhodobé investície, ktoré sa vrátia do 5-10 rokov. V našej krajine nie je veľa ľudí ochotných zaplatiť približne 20 000 dolárov za usporiadanie takéhoto systému. Alternatívne geotermálne vykurovanie súkromného domu sa však stáva čoraz obľúbenejším.