Энергия земли для отопления домов в украине

Энергетическая независимость и стремление к чистым технологиям заставляет многих домовладельцев в Украине присматриваться к современным методам отопления жилья. Одной из самых революционных является геотермальное отопление, о котором многие даже не слышали.

Причина тому проста: геотермальная энергия, хотя и является чистым подарком природы, требует существенных затрат на этапе организации такого отопления. Срок окупаемости геотермального отопления достигает пяти – восьми лет, но затем получаемое тепло будет абсолютно бесплатным, за вычетом электроэнергии, которую потребляет насос. Средняя отдача геотермального теплонасоса – до 5 КВт энергии на потребленный киловатт электричества.

Земная аккумуляция тепла

В чем суть геотермального отопления? Оно использует тепло, которое аккумулируется самой землей. Известно, что на глубине температура грунта является постоянной в течение года, причем, чем глубже, тем она выше. Остается только добыть это тепло и подать его «на гора». Для этого и разработаны специальные тепловые насосы, принцип работы которых напоминает холодильник, или кондиционер. Организацию геотермального отопления под ключ уже можно заказать в Украине на сайте https://www.burenie-ug.com.ua/burenie-pod-teplovoy-nasos/.

Специфика организации геотермального отопления зависит от типа грунта, на котором располагается строение. В некоторых случаях необходимо бурить скважины глубиной до 100 и более метров, в других будет достаточно и тридцати метров. В любом случае вначале будет необходим геологический анализ, который и определит температуру пластов и глубину бурения под тепловой насос. Количество скважин тоже будет зависеть от особенностей грунта и мощности оборудования.

Сам по себе теплонасос занимает пространство величиной со стиральную машинку. Но внешний контур отопления – это сотни метров труб, наполненных водой, или другой жидкостью (антифризом), которая прокачивается через толщу грунта.

Теплообменник – вертикальный или горизонтальный?

Теплообменник может быть как вертикальным, так и горизонтальным, и у каждого типа есть свои плюсы и минусы. Вертикальный потребует дорогостоящего бурения очень глубоких скважин. Зато такая скважина сможет служить верой и правдой не одному поколению обитателей дома, не требуя никаких дополнительных работ. Горизонтальный теплообменник обойдется дешевле, но занимает довольно большую площадь, так как глубина бурения в нем заменяется широтой залегания труб. При этом важно, чтобы трубы не располагались вблизи корней деревьев. В среднем для получения одного киловатта энергии требуется прокладка 16 – 20 метров теплообменника.

Как украинцы используют тепло земли для обогрева дома

В Украине становятся популярными тепловые насосы – вид альтернативной энергии. Это устройства, которые используют тепло земли для обогрева помещений.

– В Европе такой вид отопления популярен, потому что там дорогой газ, – говорит 31-летний Вячеслав Джеджула, кандидат технических наук. Он изучает альтернативные виды энергии. – У нас пока что нет. Тепловым насосам трудно конкурировать с традиционными отопительными котлами, потому что они оккупаются лет за 15-20.

Система отопления состоит из коллекторов для забора тепла, собственно насосов с трубами и устройств, которые отдают тепло в жилище.

– Принцип их действия – обратный к работе холодильника, – продолжает доцент. – Там реагент разносит по стенкам холод, а здесь – тепло. Температура носителя, которую он генерирует, 35-50 градусов. Дом надо обязательно утеплить, традиционных батарей не хватит для теплообмена. Лучше всего устанавливать теплообменные трубы в полу или так называемые фанкойлы. Это устройства, похожие на кондиционеры. Их крепят на стенах или под потолок, могут работать в режиме охлаждения или обогрева.

Читать еще: Методы разрушаемого контроля по сварке

Тепловые насосы могут отбирать тепло из земли, грунтовых вод или воздуха. Первые более надежные, но дороже монтаж. Коллекторы для забора тепла – набор вертикальных или горизонтальных труб – надо вкапывать в землю.

– Для установления вертикального коллектора надо бурить скважины глубиной 20-100 метров, – объясняет эксперт. – Для горизонтального надо копать длинные траншеи глубиной 1,5 метра. Для отопления дома на 100-150 квадратов выделяют участок площадью 4 сотки. После укладки коллектора там нельзя сажать деревья. Воздушный теплозаборник крепится на доме снаружи, но эффективность этой системы зависит от температуры окружающего воздуха.

Киевлянин 32-летний Евгений Высоцкий изготовил систему отопления собственноручно. Коллектор отбирает тепло из скважины.

– Началось с того, что купил дом под Киевом площадью 80 квадратов, поставил твердотопливный котел. Первую зиму топил дровами, в прошлом году решил сделать тепловой насос, – вспоминает Евгений. – Теорию изучал два месяца.

Сначала Высоцкий пробурил во дворе 5-метровую скважину для отбора тепла, вовнутрь вложил обсадную трубу диаметром 125 мм Слив воды – в существующей скважине, из которой в дом закачивается вода. Между заборной и сливной скважинами выкопал приямок для теплового насоса, который изготовил из старого компрессора мощностью 1 кВт. Собственно теплообменник изготовил из 10-метровой пластиковой трубы сечением 32 мм и нержавеющей гофры, заполнил его хладоагентом. Во время испытания вода из теплообменника имела температуру 50°С.

Все работы хозяин сделал за месяц. Материалы обошлись в 4 тыс. грн.

– Система работает. За час насос потребляет 1 кВт энергии, но перегоняет в дом 1,2 кубометра реагента. Из него получаю 4 кВт энергии. В доме тепло передается на теплые полы и радиаторы. Если на улице до – 10, то тепла хватает. Если ниже, то включаю дополнительный электротен.

Используем тепло земли для отопления дома

Энергия земли для отопления дома в настоящее время используется редко – большинство людей предпочитает задействовать традиционные источники энергии. Но цены на топливо постоянно растут, а запасы газа, угля и нефти когда-то, пусть даже через много лет, но завершатся. По этой причине возникает необходимость искать альтернативные источники тепла, в частности – тепло земли для отопления дома.

Обогрев дома теплом земли является более предпочтительным в сравнении с солнечной и ветряной энергией. В Европе уже сейчас широко распространены гелиосистемы, позволяющие использовать солнечные лучи для отопления дома и подогрева воды (прочитайте также: “Гелиосистемы для отопления своими руками”). Однако их применение ограничено – если в странах с теплым климатом их хватает для полноценного обогрева жилья, то в регионах с умеренным климатом слишком много пасмурных дней. Кроме того, солнечные коллекторы должны иметь большую площадь и емкий теплоаккумулятор, и в результате создание системы отопления обходится в большую сумму (прочитайте: “Солнечный обогреватель своими руками”).

Читать еще: Все о автоматической и сварке на полуавтомате

Также не помешает иметь дополнительный источник тепла на случай затянувшейся непогоды. Энергия ветра тоже является не самым лучшим вариантом: его сила меняется, а складки рельефа способствуют образованию мест с постоянным штилем.
Если использовать тепло земли для отопления дома, то дополнительный источник энергии не потребуется – в любой день почва на глубине от нескольких метров сохраняет постоянную температуру. Чем больше глубина погружения геотермального насоса, тем выше температура грунта, а соответственно, и эффективность отопления (детальнее: “Геотермальное отопление: принцип работы на примерах”). Однако нужно помнить о глубине промерзания – в разных регионах она отличается.

Геотермальные насосы, использующие тепло земли для отопления дома

Отопление за счет энергии земли происходит благодаря специальному устройству – геотермальному насосу.

Принцип его работы аналогичен холодильнику:

газообразный хладагент сжимается компрессором, и при этом сильно нагревается;
хладагент проходит через теплообменник, отдавая избыток тепла и остывая до комнатной температуры;
после охлаждения это вещество поступает в охлаждающий контур морозильной камеры, где оно потом расширяется. В результате изменения агрегатного состояния с жидкого до газообразного, хладагент резко остывает и охлаждает все вокруг себя;
затем он вновь поступает к компрессору, и цикл повторяется снова.

Аналогично происходит и отопление дома энергией земли. Например, холодильник отбирает тепло у холодного объекта и передает его теплому предмету, таким образом, тепло переносится от морозилки с минусовой температурой в помещение. Количество перекачиваемой энергии в несколько раз больше потребляемого компрессором электричества.

Отопление от тепла земли отличается высокой эффективностью – тепловая мощность в три раза превышает количество потребляемого электричества. Если сравнивать тепловой насос с холодильником, то в данном случае грунт, имеющий постоянную температуру, заменяет морозильную камеру.
При создании системы отопления нужно установить не только радиаторы для отдачи тепла, но и теплообменник на второй стороне контура, который станет забирать у грунта тепло.

Коллекторы бывают двух видов:

вертикальные;
горизонтальные.

Прежде чем начать использовать тепло из земли для отопления дома, нужно определиться с видом коллектора. Как они выглядят, можно посмотреть на фото.

Вертикальные коллекторы для отопления дома от земли

Однако следует учитывать существенный недостаток данной схемы: отопление из недр земли обходится дорого. Разумеется, первоначальные затраты впоследствии окупятся, но все же далеко не каждая семья может позволить себе такие расходы. Цена бурения высока, и на то, чтобы сделать несколько скважин глубиной в 50 метров, денег потребуется немало.

Горизонтальные коллекторы для обогрева дома теплом земли

Их используют в регионах с относительно теплым климатом, где глубина промерзания почвы не превышает 1-1,5 метров. Организовать отопление дома от земли в данном случае гораздо проще, ведь траншеи можно выкопать и самостоятельно, и стоимость работ значительно уменьшится.

Но и у такой схемы есть недостатки. Прежде всего, выполнить отопление из земли своими руками не так-то просто: например, для дома площадью 275 «квадратов» потребуется уложить в траншеи 1200 метров труб. Помимо того, что придется потратить много времени на копание траншей, трубы еще и займут большую площадь. Использовать этот участок, например, для сада или огорода, нельзя: корни растений будут перемерзать из-за особенностей работы коллектора.

Читать еще: Водопровод в частном доме своими руками схема видео

Таким образом, отопление энергией земли является хорошей идеей, но весьма сложной в реализации. Аналогично обстоят дела и с солнечным обогревом. Именно по этой причине альтернативные источники энергии на сегодняшний день мало распространены.

Воздушные коллекторы

Подземное отопление частного дома можно реализовать и с помощью воздушных коллекторов. Это более простой способ воздушного отопления в частном доме по сравнению с двумя предыдущими.

Чтобы нагреть воздух в помещении до комфортной температуры, требуется определенное количество тепла. Чем ниже первоначальная температура, тем выше затраты. С помощью вентиляционной системы и тепла, полученного из грунта, можно бесплатно повысить температуру воздуха в доме. Обогрев теплом земли в данном случае происходит весьма просто.

Для организации системы отопления нужно:

вывести воздухозабор вентиляции ниже уровня промерзания грунта;
проложить изогнутый, прямой или многотрубный коллектор с помощью обычных канализационных труб (форма выбирается в зависимости от участка, на каждый квадратный метр площади дома должно приходиться 1,5 метра коллектора);
сделать воздухоотвод на дальнем от дома конце коллектора, выведя трубу на высоту минимум 1,5 метров от земли и оборудовав ее зонтом-дефлектором (разумеется, приток воздуха в дом будет принудительным.

В этом случае земляное отопление не сможет полностью обеспечить дом теплом.

Тем не менее, оно дает возможность реализовать две идеи:

Поступающий через вентиляцию воздух можно подогревать любым обогревателем (газовым теплогенератором, соляровым, электрическим и пр.) и затем разводить по комнатам с помощью вентиляционных каналов. Полностью бесплатным такое отопление от земли не будет, но все же затраты уменьшатся: нагреваться станет не холодный уличный воздух, а тот, который уже прогрет примерно до +10 градусов. Особенно хорошо можно сэкономить, если зимы в регионе холодные.
Нагретый с помощью тепла земли воздух можно использовать для обдува внешнего блока обычного кондиционера или теплового насоса типа «воздух-воздух». Любое устройство данного класса сможет эффективно работать при температуре около +10 градусов. Сложность реализации заключается лишь в обеспечении нужного воздушного потока. В результате воздух прогревается теплом грунта, поступает к тепловому насосу и отводится за пределы дома.

Отопление теплом земли – хорошая альтернатива традиционным способам обогрева, но в настоящее время оно не является широко распространенным (прочитайте также: “Альтернативное отопление частного дома – выбор достаточно большой”). Это связано, в основном, со сложностью монтажа и большими первоначальными расходами. Лучшим вариантом является бурение скважин и размещение в них труб, но обходится такая система отопления слишком дорого. С другой стороны, это позволяет обогревать дом, пользуясь бесплатным источником тепла.

Также нельзя забывать о том, что такой вариант отопления является экологически чистым и высокоэффективным, поскольку температура почвы на глубине нескольких десятков метров остается постоянной.
Видео о том, как использовать тепло земли для отопления дома: