Ogrzewanie geotermalne „zrób to sam” w domu: przegląd porównawczy metod urządzeń

Sami instalujemy ogrzewanie geotermalne

Od razu zauważamy taką cechę: ci, którzy zdecydują się wyposażyć ogrzewanie w ciepło ziemi, będą musieli raz zainwestować w to ogromną kwotę. Oczywiście z czasem ten koszt się zwróci, ponieważ nie budujemy mieszkań dla siebie przez rok lub dwa. Również ceny gazu i energii elektrycznej rosną z roku na rok, a dzięki systemowi geotermalnemu nie wiadomo, jakie są te podwyżki.

Jednak w tym systemie większość będzie ukryta pod ziemią. Ogrzewanie energią ziemi to obecność studni i wymiennika ciepła. W mieszkaniu wystarczy postawić urządzenie, które będzie generować ciepło – zazwyczaj nie zajmuje dużo miejsca.

Jak działa pompa ciepła

Na takim urządzeniu użytkownik będzie mógł kontrolować temperaturę i dostarczać energię cieplną. Instalacja samego systemu grzewczego w mieszkaniu odbywa się jak zwykle - z rozgałęzieniem rurociągu i grzejników. Jeśli masz prywatny dom lub sam budynek jest mały, to w tym przypadku generator systemu jest wyświetlany w osobnym pomieszczeniu lub w piwnicy.

Funkcje systemu

Oczywiście nie jest łatwo wykonać ogrzewanie geotermalne własnymi rękami, ale jest to całkiem możliwe. A na początek powstaje mina. Parametry kopalni obliczane są dla każdego przypadku osobno. Jego wymiary będą zależeć od klimatu w Twojej okolicy, rodzaju gleby, cech strukturalnych skorupy ziemskiej regionu oraz obszaru domowego, w którym taki system zostanie zainstalowany. Z reguły głębokość kopalni wynosi od 25 do 100 m.

Wiercenie studni pod pompę ciepła

Co więcej, instalacja ogrzewania geotermalnego obejmuje taki etap, jak opuszczanie rur pochłaniających ciepło do ziemskiej kopalni. Funkcje tych rur są następujące: dostarczą ciepło do pompy, która podniesie temperaturę cieczy i doprowadzi ją do ogrzania. Pamiętaj, że jeśli zdecydujesz się wykonać geotermalne systemy grzewcze własnymi rękami, będziesz potrzebować asystenta, ponieważ rury mogą być bardzo ciężkie.

Klasyfikacja według typu konstrukcji

Zasada działania ogrzewania geotermalnego jest podobna do zasada działania klimatyzatora lub lodówki. Głównym elementem jest pompa ciepła zawarta w dwóch obiegach.

Zasada działania pompy geotermalnej (ciepła)

Obieg wewnętrzny to tradycyjny system grzewczy, składający się z rur i grzejników. Zewnętrzny - imponujący rozmiar wymiennika ciepła umieszczony pod ziemią lub w słupie wody. Wewnątrz może krążyć zarówno specjalna ciecz z płynem niezamarzającym, jak i zwykła woda. Nośnik ciepła przyjmuje temperaturę medium i „rozgrzany” wchodzi do pompy ciepła, akumulowane ciepło jest przekazywane do obiegu wewnętrznego. W ten sposób woda jest podgrzewana w rurach i kaloryferach.

Kluczowym elementem systemu jest pompa geotermalna (ciepła). Jest to kompaktowe urządzenie, które nie zajmuje więcej miejsca niż znajoma naszym oczom pralka. Jeśli mówimy o wydajności, to na każdy 1 kW zużytej energii elektrycznej pompa „wydaje” do 4-5 kW energii cieplnej. Podczas gdy konwencjonalny klimatyzator, który ma podobną zasadę działania, na 1 kW zużytej energii elektrycznej „zareaguje” 1 kW ciepła.

Schemat geotermalnego urządzenia grzewczego w prywatnym domu

Trzeba przyznać, że urządzenie tego typu ogrzewania jest dziś najdroższe i najbardziej czasochłonne. Lwia część jego kosztów to zakup sprzętu i oczywiście roboty ziemne. Oczywiście oszczędny właściciel myśli, czy można zaoszczędzić pieniądze, na przykład na instalacji i wykonać ogrzewanie geotermalne własnymi rękami? Aby odpowiedzieć na to pytanie, konieczne jest zrozumienie, które systemy są najczęściej używane i zrozumienie funkcji ich urządzenia.

Poziomy wymiennik ciepła

Dość często stosuje się kontur poziomy, podczas którego rury układane są w wykopach na głębokość większą niż poziom zamarzania gleby na danym obszarze.

Wada geotermalne systemy grzewcze z poziomym kontur - duża powierzchnia zajmowana przez kolektor

Wadą jest to, że powierzchnia zajmowana przez obwód powinna być znacznie większa niż sam dom, więc do ogrzewania budynku o powierzchni 250 m² pod rurami „wyjdzie” około 600 m². Nie każdy deweloper może sobie pozwolić na taki luksus.

Dodatkowo pojawiają się niedogodności, jeśli strona jest już uszlachetniona, trzeba obserwować np. odległość od drzew (1,5 m) i wiele innych niuansów.

Pionowy wymiennik ciepła

Bardziej kompaktową, ale i droższą opcją jest pionowy wymiennik ciepła. Jego instalacja nie wymaga dużej powierzchni, ale będzie wymagała specjalnego sprzętu wiertniczego.

Montaż pionowego wymiennika ciepła wymaga użycia specjalnego sprzętu wiertniczego

Głębokość studni, w zależności od technologii, może sięgać 50-200 m, ale jej żywotność to nawet 100 lat. Ta metoda jest szczególnie istotna przy planowaniu geotermii ogrzewanie domu wiejskiego z wyposażonym sąsiednim terytorium pozwala na uratowanie krajobrazu prawie w jego pierwotnej formie.

Wymiennik ciepła umieszczony na wodzie

Najbardziej ekonomiczna instalacja geotermalna wykorzystuje energię cieplną wody. Zaleca się, aby odległość do najbliższego akwenu nie przekraczała 100 m.

Wymiennik wodny jest najkorzystniejszy i dlatego bardziej odpowiedni dla urządzenia.

Na dnie układany jest kontur rur w formie spirali, głębokość występowania powinna być mniejsza niż 2,5-3 m, czyli głębsza niż strefa przemarzania. Powierzchnia zbiornika wynosi od 200 m². Głównym plusem jest to, że nie ma potrzeby wykonywania pracochłonnych robót ziemnych, ale konieczne jest uzyskanie pozwolenia od służb specjalnych.Po wydaniu znacznych środków na drogi sprzęt nie powinieneś oszczędzać na wysokiej jakości instalacji. W końcu od tego będzie zależeć jakość i wydajność całego systemu.

Jak widać, instalowanie ogrzewania geotermalnego w domu własnymi rękami nie jest takie proste. Ze wszystkich wymienionych typów być może tylko ostatnia opcja będzie dość łatwa do samodzielnego wdrożenia. Ale nawet w tym przypadku warto rozważyć wszystkie plusy i minusy.

Przybliżone koszty i zwrot systemu

Wybierając ogrzewanie termiczne, którego zasada działania jest już znana, właściciele powinni mieć świadomość, że wymagane będą pewne inwestycje. Marka sprzętu dobierana jest zgodnie z wymaganiami użytkownika, cena jednostek uzależniona jest od wielu czynników, np. mocy.

Urządzenia o mocy 4-5 kW szacowane są na 3000-7000 USD, dla 5-10 kW kosztują 4000-8000 USD, dla 10-15 kW już 5000-10000 USD. Dodatkowo 40-50% kwoty będzie kosztem prac instalacyjnych i uruchomienia systemu. Rezultatem jest bardzo imponująca kwota kosztów. Ale wszystkie zwrócą się za około 3-5 lat, a wtedy pozostaną tylko rachunki za prąd, które pompa ciepła będzie pobierać.

Co to jest ogrzewanie geotermalne?

Jest to ciepło wydobywane z ziemi lub wody. Na pewnych głębokościach gleby utrzymywana jest dodatnia stała temperatura i nie ma spadków nawet przy silnych mrozach, tak samo w przypadku wody. Zadaniem człowieka jest odbieranie ciepła z ziemi lub wody, przesyłanie go w celu zapewnienia komfortu w pomieszczeniach mieszkalnych.

Ogrzewanie geotermalne to konwencjonalna lodówka, ale odwrotnie – system nie wytwarza zimna, ale ciepło.Algorytm pompy opiera się na przekazywaniu ciepła ze źródła o niskim potencjale energii cieplnej do nośnika ciepła, a aktywnym źródłem ciepła jest gleba lub woda.

Zalety i wady systemu

Ogrzewanie geotermalne ma kilka zalet:

1. Uwalnianie energii cieplnej jest wielokrotnie wyższe niż koszt energii elektrycznej zużywanej przez pompę.
2. Ekologiczna czystość i bezpieczeństwo. System nie emituje szkodliwych substancji, nie ma emisji, żużla po spaleniu paliwa.
3. Nie ma potrzeby kupowania paliwa, gazu, cała praca konstrukcji odbywa się bez użycia chemii i innych substancji, dlatego ogrzewanie ciepłem ziemi lub wody uważane jest za najbezpieczniejsze.
4. Z zastrzeżeniem technologii montażu, eksploatacji, sprzęt i cała instalacja grzewcza będą działać bez pomocy technicznej co najmniej 50 lat.
5. Pompa ciepła pracuje cicho, nie ma efektów akustycznych.

Maksymalną korzyść ekonomiczną osiąga się poprzez brak dodatkowych inwestycji. Użytkownik musi raz zakupić cały sprzęt, skonfigurować projekt i nie musi już ingerować w działanie systemu. Dodatkowym atutem jest usytuowanie wszystkich elementów na zewnątrz budynku – ogrzewanie z gruntu lub wody nie wymaga umieszczania w domu całości instalacji, dzięki czemu sposób odprowadzania i dostarczania ciepła jest odpowiedni dla domów o dowolnej wielkości.

Wadą jest duża kwota jednorazowych kosztów zakupu sprzętu, instalacji i uruchomienia systemu. Do uformowania konstrukcji wymagana jest pompa, pewna ilość materiałów, instalacja kolektora zewnętrznego i obwodu wewnętrznego.

Opcje aranżacji ogrzewania geotermalnego

Metody układania konturu zewnętrznego

Aby energia ziemi ogrzała dom wykorzystane do maksimum - trzeba wybrać właściwy schemat obwodu zewnętrznego. Tak naprawdę każde medium może być źródłem energii cieplnej – pod ziemią, woda czy powietrze.

Ale ważne jest, aby wziąć pod uwagę sezonowe zmiany warunków pogodowych, jak omówiono powyżej.

Obecnie powszechne są dwa rodzaje systemów, które są skutecznie wykorzystywane do ogrzewania domu pod wpływem ciepła ziemi - pozioma i pionowa. Kluczowym czynnikiem wyboru jest powierzchnia działki. Od tego zależy układ rur do ogrzewania domu energią ziemi.

Oprócz tego brane są pod uwagę następujące czynniki:

• Skład gleby. Na terenach skalistych i gliniastych trudno jest wykonać pionowe szyby do układania autostrad;
• poziom zamarzania gleby. Określi optymalną głębokość rur;
• Lokalizacja wód gruntowych. Im są wyższe, tym lepiej dla ogrzewania geotermalnego. W takim przypadku temperatura będzie rosła wraz z głębokością, co jest optymalnym warunkiem ogrzewania energią ziemi.

Musisz także wiedzieć o możliwości odwrotnego transferu energii w okresie letnim. Wtedy ogrzewanie prywatnego domu z gruntu nie będzie działać, a nadmiar ciepła przejdzie z domu do gleby. Wszystkie systemy chłodnicze działają na tej samej zasadzie. Ale do tego musisz zainstalować dodatkowy sprzęt.

Poziomy schemat ogrzewania geotermalnego

Poziomy układ rur zewnętrznych

Najpopularniejszy sposób instalowania autostrad zewnętrznych. Jest to wygodne ze względu na łatwość instalacji i możliwość stosunkowo szybkiej wymiany wadliwych odcinków rurociągu.

Do instalacji zgodnie z tym schematem używany jest system kolektorów.W tym celu wykonuje się kilka konturów, znajdujących się w minimalnej odległości 0,3 m od siebie. Łączy się je za pomocą kolektora, który dostarcza chłodziwo dalej do pompy ciepła. Zapewni to maksymalne dostarczanie energii do ogrzewania z ciepła ziemi.

Należy jednak pamiętać o kilku ważnych rzeczach:

• Duża powierzchnia podwórka. W przypadku domu o powierzchni około 150 m² musi to być co najmniej 300 m²;
• Rury należy przymocować do głębokości poniżej poziomu zamarzania gleby;
• Wraz z możliwym ruchem gleby podczas wiosennych powodzi wzrasta prawdopodobieństwo przemieszczenia autostrad.

Zdecydowaną zaletą ogrzewania od ciepła ziemi typu poziomego jest możliwość samodzielnego układania. W większości przypadków nie będzie to wymagało zaangażowania specjalnego sprzętu.

Pionowy schemat ogrzewania geotermalnego

Pionowy system geotermalny

Jest to bardziej czasochłonny sposób na zorganizowanie ogrzewania prywatnego domu z ziemi. Rurociągi zlokalizowane są pionowo, w specjalnych studniach

Ważne jest, aby wiedzieć, że taki schemat jest znacznie bardziej wydajny niż schemat pionowy.

Jego główną zaletą jest zwiększenie stopnia nagrzania wody w obiegu zewnętrznym. Tych. im głębiej znajdują się rury, tym więcej ciepła ziemi do ogrzewania domu wejdzie do systemu. Kolejnym czynnikiem jest niewielka powierzchnia gruntów. W niektórych przypadkach układ zewnętrznego geotermalnego obiegu grzewczego odbywa się jeszcze przed budową domu w bezpośrednim sąsiedztwie fundamentów.

Jakie trudności można napotkać w pozyskiwaniu energii ziemi do ogrzewania domu według tego schematu?

• Od ilościowego do jakości. W przypadku układu pionowego długość autostrad jest znacznie wyższa. Jest to kompensowane wyższą temperaturą gleby. Aby to zrobić, musisz wykonać studnie o głębokości do 50 m, co jest pracochłonną pracą;
• Skład gleby. W przypadku gleb skalistych konieczne jest użycie specjalnych wiertarek. W glinie, aby zapobiec zrzucaniu studni, montowana jest osłona ochronna wykonana ze zbrojonego betonu lub grubościennego tworzywa sztucznego;
• W przypadku awarii lub utraty szczelności proces naprawy staje się bardziej skomplikowany. W takim przypadku możliwe są długotrwałe awarie w działaniu ogrzewania domu na energię cieplną ziemi.

Ale pomimo wysokich kosztów początkowych i złożoności instalacji pionowy układ autostrad jest optymalny. Eksperci doradzają użycie właśnie takiego schematu instalacji.

Cechy systemu grzewczego

W przeciwieństwie do kotła gazowego pompa ciepła nie musi podgrzewać nośnika ciepła systemu grzewczego do wysokiej temperatury, ponieważ tworzenie się kondensatu podczas zimnego „powrotu” jej nie zagraża. Ponadto praca w niskich temperaturach będzie wymagała mniejszego zużycia energii.

Aby zrekompensować niską temperaturę chłodziwa, należałoby znacznie zwiększyć powierzchnię grzejników, dlatego zamiast nich lepiej zastosować system „ciepłej podłogi”. Ten rodzaj ogrzewania jest również najbardziej racjonalny, ponieważ ogrzane powietrze wchodzi niejako do pomieszczenia mieszkalnego, a nie pod sufit.

Ciepło z ziemi

Kolejnym argumentem przemawiającym za „ciepłą podłogą” są minimalne straty ciepła.Wszak ich wartość zależy przede wszystkim od różnicy temperatur i jest najmniejsza w warunkach niskotemperaturowych. Drugim czynnikiem jest obszar kontaktu ogrzanego powietrza ze ścianami zewnętrznymi. Powietrze unoszące się z „ciepłej podłogi” nie dotyka ścian zewnętrznych (przy zastosowaniu konwencjonalnych grzejników dosłownie myje szyby okienne i sąsiednie fragmenty ściany zewnętrznej).

Główna wada „ciepłej podłogi” - zależność energetyczna - jest w tym przypadku nieistotna, ponieważ pompa ciepła również nie będzie w stanie pracować bez prądu.

Niebezpieczeństwo utajonego wycieku można również zignorować, jeśli obwód jest zintegrowany z elastycznymi rurami polimerowymi.

Prawdziwe zalety i wady

Jeśli w Rosji ciepłownictwo geotermalne sektora prywatnego otrzymało stosunkowo niewielką dystrybucję, to czy oznacza to, że pomysł nie jest wart kosztów jego realizacji? Może nie warto zajmować się tym problemem? Okazało się, że tak nie jest.

Korzystanie z geotermalnego systemu ogrzewania domu jest opłacalnym rozwiązaniem. Powodów jest kilka. Wśród nich szybki montaż sprzętu, który może działać przez długi czas bez przerwy.

Jeśli nie użyjesz wody w systemie grzewczym, ale wysokiej jakości płynu niezamarzającego, nie przemarznie, a jego zużycie będzie minimalne.

Podajemy inne zalety tego typu ogrzewania.

• Procedura spalania paliwa jest wykluczona. Tworzymy system absolutnie ognioodporny, który podczas swojej eksploatacji nie będzie w stanie spowodować żadnych uszkodzeń obudowy. Ponadto wykluczono szereg innych kwestii związanych z obecnością paliwa: teraz nie ma potrzeby szukania miejsca do jego przechowywania, pozyskiwania czy dostarczania.
• Znaczna korzyść ekonomiczna.Podczas eksploatacji systemu nie są wymagane żadne dodatkowe inwestycje. Ogrzewanie roczne zapewniają siły natury, których nie kupujemy. Oczywiście podczas pracy pompy ciepła zużywana jest energia elektryczna, ale jednocześnie ilość wytworzonej energii znacznie przewyższa jej zużycie.
• czynnik środowiskowy. Ogrzewanie geotermalne prywatnego wiejskiego domu to rozwiązanie przyjazne dla środowiska. Brak procesu spalania wyklucza przedostawanie się produktów spalania do atmosfery. Jeśli zrealizuje to wielu, a taki system zaopatrzenia w ciepło będzie odpowiednio rozpowszechniony, negatywny wpływ ludzi na przyrodę zmniejszy się wielokrotnie.
• Kompaktowość systemu. Nie musisz organizować osobnej kotłowni w swoim domu. Wystarczy pompa ciepła, którą można umieścić np. w piwnicy. Najbardziej obszerny kontur systemu będzie znajdował się pod ziemią lub pod wodą, nie zobaczysz go na powierzchni swojej witryny.
• Wielofunkcyjność. System może pracować zarówno do ogrzewania w zimnych porach roku, jak i do chłodzenia podczas letnich upałów. Oznacza to, że zastąpi cię nie tylko grzejnikiem, ale także klimatyzatorem.
• komfort akustyczny. Pompa ciepła pracuje prawie bezgłośnie.

Wybór systemu ogrzewania geotermalnego jest opłacalny, mimo że trzeba wydać pieniądze na zakup i montaż sprzętu.

Nawiasem mówiąc, wadą systemu są właśnie koszty, które trzeba ponieść, aby zainstalować system i przygotować go do pracy.Konieczne będzie zakupienie samej pompy i niektórych materiałów, aby przeprowadzić instalację kolektora zewnętrznego i obwodu wewnętrznego.

Nie jest tajemnicą, że zasoby z roku na rok drożeją, dlatego autonomiczny system grzewczy, który może się zwrócić w ciągu kilku lat, zawsze będzie korzystny ekonomicznie dla jego właściciela.

Jednak koszty te zwracają się już w pierwszych kilku latach eksploatacji. Późniejsze użycie kolektora ułożonego w ziemi lub zanurzonego w wodzie pozwala zaoszczędzić sporo pieniędzy.

Ponadto sam proces instalacji nie jest tak skomplikowany, jak zapraszanie do niego zewnętrznych specjalistów. Jeśli nie zajmujesz się wierceniem, wszystko inne można zrobić niezależnie.

Należy zauważyć, że niektórzy rzemieślnicy, chcąc zaoszczędzić pieniądze, nauczyli się kolekcjonować geotermalna pompa ciepła osobiście.

Kolektory powietrza

Ogrzewanie podziemne prywatnego domu można również przeprowadzić za pomocą kolektorów powietrznych. Jest to bardzo prosty sposób ogrzewania powietrznego w prywatnym domu w porównaniu z poprzednimi 2.

Aby ogrzać powietrze w pomieszczeniu do optymalnej temperatury, potrzebna jest pewna ilość ciepła. Im niższa temperatura początkowa, tym wyższe koszty. Z pomocą systemy wentylacji i ogrzewaniauzyskany z gleby, możesz bezpłatnie podnieść temperaturę powietrza w domu. Ogrzewanie ciepłem ziemi w tym przypadku jest bardzo proste.

Do organizacji systemów grzewczych konieczne jest:

• usunąć wlot powietrza wentylacyjnego poniżej poziomu zamarzania gruntu;
• wykonanie kolektora zakrzywionego, prostego lub wielorurowego za pomocą zwykłych rur kanalizacyjnych (kształt dobierany jest w zależności od miejsca, na każdy metr kwadratowy powierzchni domu powinno przypadać 1,5 metra kolektora);
• wykonać odpowietrznik na najdalszym końcu kolektora od domu, doprowadzając rurę na wysokość co najmniej 1,5 metra od ziemi i wyposażając ją w parasol-deflektor (oczywiście przepływ powietrza do domu będzie wymuszony .

W takim przypadku ogrzewanie gruntowe nie będzie w stanie w pełni zapewnić domowi ciepła.

Mimo to pozwala na realizację dwóch pomysłów:

1. Powietrze wpływające przez wentylację może być ogrzewane dowolnym urządzeniem grzewczym (gazowym, solarnym, elektrycznym itp.), a następnie rozrzedzane przez pomieszczenia kanałami wentylacyjnymi. Takie ogrzewanie z ziemi nie będzie całkowicie darmowe, ale koszty zmniejszą się: nie będzie to zimne powietrze z ulicy, które się nagrzeje, ale to, które już rozgrzało się do około +10 stopni. Możesz całkiem nieźle zaoszczędzić, jeśli zimy w regionie są mroźne.
2. Powietrze ogrzane ciepłem ziemi można wykorzystać do nadmuchu jednostki zewnętrznej konwencjonalnego klimatyzatora lub pompy ciepła powietrze-powietrze. Każde urządzenie tej klasy będzie w stanie dobrze pracować w temperaturze około +10 stopni. Złożoność wdrożenia polega tylko na zapewnieniu niezbędnego przepływu powietrza. W efekcie powietrze ogrzewane jest ciepłem gruntu, wchodzi do pompy ciepła i jest odprowadzane na zewnątrz domu.

Ogrzewanie gruntowe jest dobrym zamiennikiem konwencjonalnych metod ogrzewania, ale obecnie nie jest uważane za bardzo popularne (patrz też: "Ogrzewanie alternatywne dla domu prywatnego - wybór jest bardzo duży").Wynika to zwykle ze złożoności procesu instalacji i wysokich kosztów początkowych. Wiercenie studni i umieszczanie w nich rur jest uważane za doskonałą opcję, ale ten rodzaj systemu grzewczego jest bardzo drogi. Z drugiej strony daje to możliwość ogrzania domu za pomocą darmowego źródła ciepła.

Należy również zawsze pamiętać, że taka opcja dostarczania ciepła jest przyjazna dla środowiska i bardzo wydajna, ponieważ temperatura gleby na głębokości kilkunastu metrów pozostaje stała. Film o tym, jak wykorzystać ciepło ziemi do ogrzania domu:

Cechy geotermalnego systemu grzewczego

Ogrzewanie geotermalne domu wiejskiego to alternatywny, wręcz idealny sposób dostarczania ciepła do budynku mieszkalnego. Do funkcjonowania systemu wykorzystywana jest energia geotermalna, którą można pozyskiwać z różnych źródeł naturalnych.

Zasada działania ogrzewania geotermalnego ma wiele wspólnego z działaniem systemów chłodniczych. Jednocześnie główna różnica polega na tym, że w lodówce lodówka wytwarza schłodzone powietrze, a instalacje geotermalne wytwarzają energię cieplną.

Dzięki ogrzewaniu termicznemu powietrze jest chłodzone w upalne lato i ogrzewane w mroźną zimę. Jednocześnie koszty finansowe zorganizowania takiej opcji zaopatrzenia w ciepło są znacznie niższe w porównaniu z kosztami innych systemów cieplnych. Ogrzewanie geotermalne domu przyczynia się do stworzenia w nim komfortowych warunków życia.