Геотермальное отопление в современном доме

Человек издавна грезит изобретением вечного двигателя. По понятным причинам данное изобретение, скорее всего, так и останется утопией. Но если посмотреть на вечный двигатель с другой стороны, по принципу затрачивая единицу энергии получать в несколько раз больше. На первый взгляд это тоже недостижимо, однако нет, и эта технология находится у каждого в доме, просто мы ее не замечаем или просто не знаем где искать.

Холодильник работает по замкнутому циклу известному в физике как цикл Карно. В вкратце опишем его принцип работы: забирает тепло из одного места и передает его в другое. Поэтому в холодильнике внутри холодно, а с другой стороны (где радиатор) горячо. Всем известное явление перехода энергии от более нагретого вещества к менее теплому.

Если приложить компенсирующую энергию, то эту работу можно обернуть вспять. По такому принципу работают холодильник и кондиционер. Также это справедливо и для геотермального отопления.

Разработки по данной технологии велись еще в советском союзе. Но ввиду большого количества углеводородных ресурсов данная технология не получила распространения. Из школьного курса географии нам известно о многих видах геотермальных активностях, которые протекают преимущественно в районах с тектоническими изломами.

Геотермальное отопление дома своими руками

Геотермальное отопление дома своими руками

Современные технологии сделали доступной данную технологию повсеместно. И даже при отрицательных температурах окружающей среды, данным способом легко обогреть дом до комфортных температур.

Принцип работы геотермальной установки

Как писалось ранее, принцип работы схож с холодильником. Вследствие этого все узлы такие же как и в холодильном аппарате.

В схеме работы присутствуют три замкнутых контура, условно назовем их:

Отопление

Отопление

  • горячим контуром;
  • холодным;
  • рабочим.

Горячий контур идентичен трубопроводам с классическим газовым котлом. По нему теплоноситель циркулирует по всему дому, тем самым равномерно обогревая все жилые помещения.

Холодный контур – служит для отбора низкопотенциального тепла из недр земли. Как правило, это большое количество трубопроводов из ПВХ материала. Располагается относительно глубоко в земле или в воде.

Рабочий контур создает именно то тепло, которое способно обогреть жилище в долгие зимние дни. В нем происходит тот самый цикл Карно. Накапливаясь в большой емкости, тепло передается по трубкам в компрессор, происходит его сжатие, вследствие этого рабочее тело нагревается и начинает испаряться. Испарения имеют высокую температуру, которая через теплообменник передается в горячий контур.

Создаваемое компрессором давление гонит рабочую жидкость к расширителю, пройдя который значительно охлаждается и входит в накопитель. На этом цикл заканчивается и начинается все по новому.

Чем выше разница между горячим и холодным контуром, тем эффективнее система в целом. Затрачивая на эту систему киловатт электрической энергии, вполне возможно получить три или четыре киловатта тепловой.

Монтаж холодного контура

Следует разобраться почему данный метод обогрева дома не стал сильно популярным, ведь заявленные характеристики впечатляют. Да действительно, расходы на содержание и работы такого отопления самые низкие, если не сказать бесплатные. Такая система для отопления дома в 300 квадратных метров будет потреблять энергии как несколько утюгов. Все дело в начальных затратах на установку и монтаж системы.

Львиная доля стоимости включает в себя установку и монтаж холодного контура. Ввиду промерзания земли на глубину в два метра, трубопроводы должны находиться на глубине не менее трех с половиной метров или скважину глубиной в сорок — пятьдесят метров.

Геотермальное теплоснабжение

Геотермальное теплоснабжение

На практике применяют три метода установки холодного контура:

  • горизонтальный;
  • вертикальный;
  • подводный (водоем, пруд, озеро).

Рассмотрим каждый метод поподробнее.

Горизонтальное расположение

При горизонтальном расположении трубопроводы располагаются в виде спирали или змеевика по значительной площади земли. При этом способе не требуется специального оборудования, все вполне можно сделать своими руками. Производится выемка грунта на глубину более трех метров.

Размеры котлована зависят от мощности системы отопления. В нее закладывается ПВХ трубы с таким расчетом, чтобы максимально использовать всю площадь котлована.

Достоинством данного расположения является относительно упрощенный метод укладывания, не требующий специальной техники. Однако по причине выемки значительного объема грунта объем работ в десятки раз больше.

Геотермальный насос

Геотермальный насос

Данный метод, скорее всего, не подойдет для переоборудования больших коттеджей введенных в эксплуатацию, так как во время монтажа весь ландшафтный дизайн будет безвозвратно потерян, да и не у всех имеется в собственности достаточная площадь, под данные работы. Данная укладка подходит для домов, в которых еще не произведены работы по благоустройству.

Вертикальное расположение

Вертикальный способ монтажа теплообменника, заключается в бурении скважины. Специальной буровой платформой делается скважина глубиной, доходящая до двухсот метров.

Данный способ позволяет избежать больших земляных работ. К тому же срок службы такого устройства доходит до ста лет.

При сложном геологическом разрезе почвы делаются несколько скважин, которые объединяются магистральным трубопроводом.

Преимуществом является то, что практически не нарушается верхний плодородный слой почвы, количество труб требуется гораздо меньше. Однако стоит такое удовольствие недешево, он значительно дороже первого метода. Для данного решения, так же как и для горизонтального теплообменника, не требуется разрешения государственных органов.

Комбинирование этих двух технологий позволяет найти оптимальный вариант для геотермального отопления.

Подводное расположение

Подводное расположение теплообменника является самым эффективным и в тоже время относительно недорогим решением. Однако оно сопряжено со многими трудностями.

Первым камнем преткновения является получения разрешения соответствующих государственных органов для прокладки труб теплообменника по дну близлежащего водоема.

Во-вторых, придется нанимать специально обученных водолазов для размещения оборудования. Есть еще один немаловажный критерий при выборе данного метода — водоем должен находиться от теплового насоса на расстоянии не менее ста метров.

Устройство теплового насоса

Совокупность узлов и механизмов рабочего контура называется тепловой насос. Как описано выше, система должна аккумулировать тепло внешнего источника, для этого устанавливается испаритель. Внутренняя рабочая жидкость теплового насоса отбирает полученное тепло, все это происходит в испарителе.

Рабочая жидкость имеет очень низкую температуру кипения. Благодаря этому даже при незначительных температурах она закипает, и испаряется, отсюда и название установки. Далее нагретый теплоноситель попадает в конденсатор под давлением, которое образует компрессор.

При этом хладагент разогревается еще больше. Полученная температура снимается через теплообменник горячим контуром. Далее по трубопроводам отопления распределяется по всей квартире.

Геотермальные системы отопления

Геотермальные системы отопления

Отдавший все тепло хладагент, пройдя через редукторный клапан, приобретает нормальное давление и заново нагревается в испарителе.

Отметим основные узлы и механизмы теплового насоса:

  • компрессор;
  • конденсатор;
  • испаритель;
  • редукционный клапан;
  • хладагент.

Достоинства системы

Начнем с преимуществ по сравнению с классическими методами обогрева:

  • использование неисчерпаемой и возобновляемой энергии земной коры;
  • независимость от цены на энергоносители;
  • пожарная безопасность — здание не возгорится при неисправности теплоснабжения;
  • не требуется складирования топливных ресурсов;
  • полная автономная работа;
  • высокая экономичность.
Геотермальная скважина

Геотермальная скважина

Несмотря на внешние различия с классическими системами, геотермальное отопления дома автоматизируется так же как и любой другой вид отопления.

При применении тепловых датчиков система легко поддерживает заданную на контроллере температуру.

Одним из направлений в улучшении геотермального отопления является, как ни странно, геотермальное охлаждение дома.

Система полностью обратима. Если зимой при помощи теплового насоса дом обогревается, то летом он при помощи тех же узлов вполне может охлаждаться. В мире не существует такого же устройства, которое воплотило бы в себе такие возможности.

You may also like...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.