Геотермальное отопление дома тепловым насосом. Термальное отопление
Термальное отопление — тепло под нашими ногами —
Дата публикации: 9 ноября 2013
Термальная энергетика — один из альтернативных источников энергии. Она широко используется там, где имеются доступные источники земного тепла. Ярким примером использования таких источников, чтобы осуществить обогрев помещений различного назначения, является система теплоснабжения в Исландии. Более 90% домостроений обогреваются горячей водой, поступающей непосредственно из гео-скважин, глубина которых варьируется от 200 метров до 2-х километров. Так, отопление зданий Рейкьявика обеспечивает централизованная тепловая станция, расположенная в 7 километрах от столицы и горячая вода поступает для нужд города, в том числе и на обогрев, по крупной теплотрассе. Интересный факт использования геотермальных вод в Рейкьявике – это обогрев дорог и тротуаров, в результате чего они свободны от наледи и снега в зимнее время и не требуют использования снегоочистительной техники и утомительной работы дворников.
В нашей стране, в сейсмических зонах Дальнего востока широко используются геотермальные воды, как для получения электроэнергии, так и для хозяйственных нужд. Кроме того, благодаря изысканиям, открыто множество новых источников, требующих финансовых вложений для их разработки. Однако использование тепла земли для отопления дома возможно и в регионах, не имеющих термальных источников. Для этой цели используются тепловые насосы. В нашей стране они еще не получили широкого распространения, как например в США или странах Евросоюза, но рано или поздно они займут свою нишу, особенно в районах, где отсутствует газоснабжение.
Технические особенности тепловых насосов
При создании теплового насоса был использован принцип цикла Карно, а практическое применение данной системы, называемой «умножитель тепла», предложил в 1852 году лорд Кельвин. Из схемы видно, как насос забирает тепловую энергию и, перекачивая, перемещает в другое место.
Кондиционеры реверсивного типа, работающие на отопление или охлаждение, имеют блок, установленный на внешней стороне дома, который забирая тепло / холод с улицы, передает его во внутренний блок кондиционера. Однако по техническим причинам при плюсовой температуре около 5 градусов, во время работы происходит обледенение внешнего блока, что резко снижает эффективность тепловой передачи, а при дальнейшем понижении температуры она вообще прекращается.
Тепловой насос — отопление без газа, жидкого топлива и дров:
Чтобы осуществить обогрев тепловыми насосами, используется схема, при которой внешний блок системы размещается в земле или в водоеме неподалеку от дома. При такой схеме он не подвергается обледенению, за счет чего и достигается высокоэффективная теплопередача, и соответственно и качественное отопление. Сбор тепла осуществляется из земли или воды и передается к отопительной системе здания. Существует несколько схем расположения внешних блоков.
Насос с открытым циклом теплообмена
Отопление осуществляется за счет получения тепловой энергии по следующей схеме — вода из подземных источников подается в тепловой насос, установленный в закрытом помещении, вода забирает тепловую энергию у насоса, а затем отводится в другое место. В данном случае одновременно происходит отопление и обеспечение водоснабжения дома.
Такие системы отопления дома выгодно отличаются своей эффективностью за счет высокой и стабильной температуры грунтовой воды. Кроме того использование данной схемы, обеспечивающей обогрев зданий, не влияет на загрязнение окружающей среды и уровень подземных вод, так как она работает по принципу сообщающихся сосудов.
Насосы закрытого цикла
Размещение теплообменника в воде
Принцип работы заключается в прокачке специальной жидкости по трубам, размещенным в водоеме. Этот способ наиболее экономичен в случае расположении водоема с достаточным количеством воды на близком расстоянии от дома.
Горизонтальное размещение теплообменника
Чтобы обеспечить обогрев дома, тепло-обменник располагают в земле, на глубине около 1 метра в горизонтальном положении. Однако существует угроза их повреждения при землеройных работах. Кроме того для осуществления данного проекта требуется земельный участок, достаточный для получения тепловой энергии в нужных объемах.
Вертикальное размещение теплообменника
Принцип укладки предполагает размещение теплообменников в земле в вертикальном положении. Этот проект самый эффективный, но дорогостоящий, так как требует бурения земли до 200 метров. Чем глубже установлен коллектор, тем выше теплоотдача и более экономично отопление дома, так, например, для получения 5 кВт тепловой энергии требуется всего лишь 1 кВт электроэнергии.
Конечно, использование тепловых насосов более затратный способ, чем тепло-снабжение от геотермальных источников, однако имеет большие перспективы развития, как инновационная и безопасная для экологии разработка.
Геотермальное отопление на примере жилого дома:
altenergiya.ru
принцип работы, преимущества, выполнение монтажа
Из-за постоянного роста цен на энергоносители люди стараются стать энергетически независимыми. Так, более актуальным становится использование альтернативных источников тепла. Речь идет о геотермальной системе отопления, предполагающей применение специальных насосов. Благодаря ей становится возможным получение тепла непосредственно из земли.
Принцип работы системы отопления
Люди всегда старались получить тепло, исходящее из недр земли. Благодаря появлению геотермального отопления это стало возможным.
В центре земли располагается магма, прогревающая землю. Из-за наличия верхнего слоя грунта она не охлаждается. Достаточно было научиться применять такое тепло, чтобы открыть альтернативный источник тепла. При его грамотном использовании удастся решить проблему теплообеспечения любых загородных домов.
Многие люди считают принцип работы геотермального теплового насоса довольно сложным. На самом деле достаточно разобраться с особенностями отопления из земли. Работа системы возможна благодаря наличию внешнего контура, выполняющего функции теплообменника. Он располагается в воде либо под землей. Внутри этого элемента располагается вода или любая другая жидкость, вбирающая в себя тепло. Теплоноситель попадает в геотермальный насос, аккумулирующий тепло. Это оборудование распределяет полученную энергию по всему внутреннему контуру.
Стоит отметить, что подобные тепловые насосы соответствуют стандартным размерам, однако их производительность оказывается действительно высокой.
Разновидности геотермальных систем
Существует несколько видов таких систем отопления. Все они отличаются только теплообменником. Его выбор зависит от особенностей участка и некоторых нюансов местности.
- Горизонтальный теплообменник используется для отопления только при наличии значительной территории, где нет огорода либо сада. Если вы хотите обеспечить тепловую энергию для загородного дома площадью в 200 м², то размеры земельного участка должны составлять минимум 600 м². Трубы располагаются в подготовленных траншеях, находящихся ниже уровня промерзания земли. Естественно, эта глубина может быть разной в зависимости от региона.
- Вертикальный теплообменник помогает сэкономить место. Устанавливать такое оборудование можно, сохраняя ландшафт местности. Для углубления зондов применяется бурильное оборудование, что делает использование тепловых насосов дорогим. Важно помнить о том, что глубина скважины составляет около 100 м, а диаметр – не более 150 мм.
- Некоторые теплообменники размещаются в толще воды. Подобный вариант отопления признан наиболее экономным, однако он подойдет только для тех людей, чей дом находится на расстоянии в 100 м от ближайшего водоема. В таком случае удастся использовать тепловую энергию воды. Соответственно, все трубы укладывают непосредственно на дно озера или пруда глубиной минимум в 2,5–3 м. Площадь водоема должна составлять хотя бы 200 м².
Многие люди затрудняются сделать выбор. Чтобы не ошибиться, стоит учесть финансовые возможности и некоторые особенности земельного участка. Если рядом с домом располагается водоем, который соответствует всем упомянутым требованиям, то удастся организовать геотермальное отопление своими руками. Причем разрешение на использование тепловых насосов и выполнение работ от каких-либо инстанций не потребуется. Если говорить об использовании других систем, то для вертикального теплообменника потребуются значительные финансовые вложения, а для горизонтального – много незанятой земли.
Преимущества подобного способа отопления
Существует много противоречивых мнений об альтернативных источниках тепла. Естественно, геотермальное отопление дома не стало исключением. Однако объективных преимуществ у такой системы действительно много.
- В ходе экспериментов было доказано, что благодаря использованию тепловых насосов удастся получить тепло с минимальными затратами. Подобный вид отопления отличается действительно высоким КПД, а средства окупятся очень быстро.
- Количество энергии, которое может выделять грунт, считается безграничным. Соответственно, даже самой холодной зимой в помещении будет тепло.
- Благодаря подобной системе не придется покупать топливо и организовывать место для его хранения.
- Работа геотермального отопления осуществляется в автономном режиме, а значит, контроль или обслуживание не потребуются.
- Подобный вариант считается действительной экологичным. Это объясняется тем, что в процессе работы системы химические вещества не применяются. В свою очередь, это помогает избежать возможного возгорания.
- При желании можно реализовать подобную систему своими руками. Причем на выполнение работ потребуется минимум средств.
- Если вы правильно установили тепловой насос и учли особенности оборудования, то получите вечный источник тепла.
Самостоятельная организация геотермального отопления
Как уже упоминалось ранее, подобная система является наиболее доступной, а значит, каждый владелец дома может воспользоваться энергоресурсами земли. При этом организация геотермального отопления не потребует значительных вложений или человеческих ресурсов. Монтаж системы своими руками довольно прост. В данном случае главное – выполнить правильные расчеты.
Естественно, установка оборудования и самих тепловых насосов зависит от выбранного типа теплообменника.
- Проще всего выполнить монтаж при условии, что дом расположен возле водоема. В таком случае достаточно нанять нескольких помощников и спецтехнику, чтобы проложить трубу на дне. После этого останется лишь подключить тепловой насос, после чего в доме станет тепло.
- Если вы отдали предпочтение горизонтальному теплообменнику, то придется перекопать участок. Впоследствии здесь не удастся организовать сад или огород.
- Наиболее сложной считается установка вертикального теплообменника. Выполнение такой работы стоит доверить специалистам, имеющим соответствующий опыт и профессиональное бурильное оборудование.
Помимо укладки труб, необходимо обратить внимание на монтаж самого теплового насоса. Подобный прибор должен быть правильно установлен, иначе система окажется неэффективной.
Геотермальное отопление стало использоваться совсем недавно. Благодаря ему удается получить дешевую энергию с минимумом расходов. Чтобы такой альтернативный вариант оказался эффективным, необходимо учесть все требования, а также правильно установить тепловой насос.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!kotel.guru
Геотермальное отопление дома тепловым насосом: цена, принцип работы, отзывы
Приветствуем вас, дорогие читатели, на ресурсе ОчумелыйСтроитель.ру. Сегодня речь пойдет о геотермальном отоплении дома тепловыми насосами. Мы рассмотрим принцип работы этого устройства, цены, отзывы и полезное видео далее в статье. А также вы узнаете, почему эта установка такая дорогая, и все же, почему ее стоит рассматривать как альтернативный вариант отопления.
Начнем с того, что люди уже давно ищут иные способы обогрева жилищ. Связано это с тем, что цены на обычно используемые энергоносители в последнее время очень сильно выросли. К тому же, сжигание больших количеств топлива ведет к ухудшению экологии. Поэтому сейчас стараются внедрить альтернативные, построенные на применения других источников, схемы обогрева домов. Это важно, так как энергетические природные ресурсы, запасы которых уменьшаются, доступны не во всех районах и населенных пунктах.
Поэтому, новые способы получения тепла, которые не используют тепло от сжигания традиционных видов топлива, становятся всё более привлекательными и востребованными.
Геотермальные тепловые насосы и отопление дома.
Тепловые насосы — активно употребляют для получения тепла. Тепловой насос трансформирует низкотемпературное тепло из доступного источника в высокотемпературное. Как источник такого тепла могут быть использованы любые объекты, обладающие температурой более 1° (по Цельсию). Можно применить непромерзающий грунт на глубине, воду из имеющихся поблизости поверхностных водоёмов, а так же грунтовые воды и канализационные стоки. Используя тепло из этих низкотемпературных источников, можно получить температуру на выходе до 60°.
Тепловые насосы, которые извлекают тепловую энергию из земли, распространены в Европейских странах. Очень популярны в Швеции и Швейцарии. И доля зданий, обогрев которых происходит за счет термической энергии земли, растет. Мировой Энергетический комитет высказал предположение, что в передовых странах часть отопления и горячего водоснабжения, которые будут генерироваться тепловыми насосами, значительно увеличится и будет иметь показатель около 75%.
Геотермальные системы выгодны из-за того, что они располагают:
- высокой продуктивностью;
- надёжностью и долговечностью;
- экономичным, расходом электрики, используемой лишь для работы насосов и компрессора;
- полной автоматизацией и климат-контролем;
- высокой экологичностью;
- при монтаже не нужны согласования;
- взрыво-и пожаробезопасностью.
Самым популярным низкотемпературным источником, из которого удобно получать тепло, является грунт. Даже если на улице отрицательная температура, то глубже в земле эта температура всегда постоянная, около +5-+7 градусов. Так же активно потребляется ресурс природных водоёмов. Обычно температура воды в них зимой +3-+8 градусов.
На продуктивность работы теплового насоса влияет не только источник тепла и способ его получения. Существенно какая будет установлена отопительная система.
Если для отопления принять тёплые полы, тогда можно добиться наилучшего результата от работы теплового насоса. Это связано с тем, что температура, вырабатываемая тепловентилятором, на выходе обычно от 45 до 55 градусов. А это и есть рабочая температура теплоносителя в системах теплых полов. В случае использования радиаторов, работа теплового насоса будет менее результативной, и понадобиться существенно увеличить их мощность.
Так же, нужно уделить внимание качеству утепления дома и герметичности оконных и других проёмов. Улучшение этих факторов будет способствовать повышению полезнодействия от работы теплового насоса.
Устройство геотермальной установки и принцип действия теплового насоса
Рассмотрим из каких элементов состоит геотермальная система.
Геотермальная система отопления включает в себя следующие составные части:
- наружный контур;
- непосредственно тепловой насос;
- распределительная система (потребители тепла).
Наружный контур служит для отбора тепла из низкотемператруных источников (грунта или воды). Он изготавливается из трубочек большой продолжительности, по которым насосом прокачивается жидкость, так называемый теплоноситель. Для теплоносителя используют жидкости, незамерзающие при отрицательных температурах. Обычно это раствор вода плюс гликоль.
Укладка горизонтального наружного контура
Наружный контур выполняется в вертикальном или горизонтальном виде.
Вертикальный контур выполняется способом бурения скважин. Глубина скважин и их количество определяют по расчету, который учитывает площадь дома и теплотехнические характеристики внешних конструкций. В скважины вставляются трубки, заполненные теплоносителем. Скважины могут быть вертикальными или наклонными. Наклонные применяют если по показаниям геологии участка на нем нельзя глубоко бурить.
Горизонтальный контур раскладывается горизонтально и размещается на глубине ниже уровня промерзания грунта. Площадь и протяженность трубок горизонтального контура тоже предварительно рассчитываются. Ориентировочно можно сказать, что площадь, которая необходима для раскладки трубок горизонтального контура равняется 2-3 отапливаемым площадям дома. Участок, на котором раскладывается горизонтальный контур, не должен застраиваться.
Тепловой насос состоит из таких основных составляющих:
- теплообменник-испаритель;
- теплообменник- конденсатор;
- компрессор;
- расширительный клапан (дроссельный вентиль).
Работа теплового насоса основана на физическом свойстве газа: газ при сжатии нагревается, а при снижении давления остывает. Сжатие газа происходит в компрессоре. При этом повышается его давление. Чтобы понизить давление газа, его пропускают через расширительный клапан. Соответственно, температура газа таким образом уменьшается.
Теплообменник-испаритель предназначен для передачи энергии с низкой температурой, которую собрал теплоноситель наружного контура, в систему теплового насоса. Теплообменник-конденсатор передает энергию с высокой температурой, сгенерированную тепловым насосом, непосредственно в имеющуюся систему отопления (радиаторы, теплый пол, подогрев воды).
Далее рассмотрим принцип работы генерации тепла.
Процесс теплопередачи и трансформации температуры
Пункт 1. Теплоноситель, проходя по трубкам наружного контура, отбирает тепло у грунта.
Схема работы теплового насоса
Пункт 2. После этого теплоноситель попадает в Теплообменник-испаритель. Тут он нагревает газ-хладагент. Газ-хладагент закипает при низких температурах. Поглощая энергию от теплоносителя наружного контура, газ-хладагент закипает и начинает испаряться, переходя в газообразное состояние.
Пункт 3. Компрессор всасывает газ. В нем происходит сжимание газа. При этом повышается давление газа и его температура. Температура газа на входе в компрессор может быть +4°-+6° С, а на выходе из компрессора уже быть +35° — +60° С.
Пункт 4. Затем, разогретый газ попадает в теплообменник-конденсатор. Здесь тепло от горячего газа передаётся в систему отопления (п.5). При этом газ охлаждается и конденсируется.
Пункт 5. При прохождении через расширительный клапан (дроссель), давление газа понижается и он охлаждается.
Далее газ-хладагент опять поступает в теплообменник-испаритель, где нагревается теплоносителем из наружного контура, и цикл повторяется снова.
Тепловые насосы оборудованы датчиками и контролерами температуры. Ими задается желаемая температура помещения. Когда помещение нагревается до нужной температуры, то срабатывает реле и отключает работу компрессора. Если температура упадет ниже комфортной, датчик опять включает компрессор и тепловой насос продолжает продуцировать тепло.
Преимущества и недостатки установки
Преимущество геотермальных тепловых установок в том, что они открывают путь к развитию экологичных систем обогрева, независящих от газа.
Так же важно и то, что такое отопление достаточно независимое от электричества, т.к. при использовании теплового насоса потребляется минимальное количество электричества. Это связано с тем, что при работе теплового насоса электричество используется не на обогрев непосредственно, что требует большой электроёмкости. Электрика требуется только на перекачку тепла из окружающей среды в дом. Тепловой насос потребляет на 80% меньше электроэнергии, чем электрические котлы. Из 1 кВт электроэнергии, использованной на работу установки, генерируется 3-5 кВт тепла.
И это тоже очень важно, особенно в местах, где возникает необходимость ограничивать электропотребление.
Ещё одно немаловажное достоинство геотермальной установки заключается в том, что летом она превращается в устройство для охлаждения помещений.
Установка с тепловым насосом может работать в двух режимах: зима и лето. Зимой насос работает в обычном режиме: берет тепло из скважины и отдаёт его отопительной системе. Летом же его переводят в режим кондиционирования. И он работает наоборот: берет тепло из системы кондиционирования и отдаёт его земле.
Практически у геотермального теплового насоса есть только один недочет – высокая стоимость, как самого насоса, так и его монтажа. И это потребует вложения большой суммы денег на этапе её внедрения. Зато потом расходы, связанные с эксплуатацией, значительно ниже, чем если обогреваться другими, традиционными, способами.
В любом случае, применение отопления зданий с использованием геотермальных тепловых насосов – это перспективный путь развития данной отрасли, который поможет сберечь природные ресурсы и экологию земли. По мере дальнейшего внедрения подобных отопительных систем, стоимость самих установок будет снижаться.
Цена геотермального теплового насоса, обслуживание и отзывы
Стоимость установки теплового насоса зависит от многих факторов. Она состоит из цены самого насоса и оборудования для котельной плюс стоимость материалов и работ по устройству наружного контура. Для правильного определения цены отопления геотермальным тепловым насосом, необходимо сделать теплотехнический расчет, который покажет, какой мощности потребуется тепловой насос.
Мощность теплового насоса зависит от следующих факторов:
- географический район, в котором находится дом;
- отапливаемая площадь;
- тип здания и материалы конструкций;
- уровень теплопотерь;
- наличие системы вентиляции;
- количество проживающих;
- режим эксплуатации (круглогодичный, сезонный).
На стоимость так же будет влиять рельеф, состав грунтов, т.к. это отразится на стоимости земляных работ, и другие факторы.
Так же сама стоимость теплового вентилятора зависит от производителя. Тепловой насос европейского производителя будет стоить намного дороже. Но есть альтернатива европейским насосам. Тепловые насосы выпускают страны СНГ и цены этих насосов намного ниже.
Очень важным фактором влияния на цену установки теплового насоса является утепление дома. Чем качественней выполнено утепление дома, тем ниже стоимость геотермальной установки и дальнейшие расходы электроэнергии на её работу. Так же, желательно обратить внимание на систему вентиляции и сделать мероприятия для уменьшения потерь тепла через естественную систему вентиляции помещений (окна, вентканалы).
Улучшенное утепление наружных конструкций дома поможет решить ещё одну проблему. На некоторых участках ограничена мощность потребляемой электроэнергии и на них невозможно использовать ни отопление от электрического котла, ни от мощного теплового насоса, особенно если дом б
o-builder.ru
