Geotermálne vykurovacie systémy pre vidiecky dom: funkcie pre domácich majstrov

Vieme, že geotermia je teplo Zeme a pojem „geotermálny“ sa často spája so sopkami a gejzírmi. V Rusku sa geotermálna energia využíva predovšetkým v priemyselnom meradle, existujú napríklad elektrárne na Ďalekom východe, ktoré využívajú teplo našej planéty.

Mnohí ľudia sú si istí, že robiť geotermálne vykurovanie doma vlastnými rukami je niečo zo sci-fi. Nieje to? Ale to absolútne nie je pravda! S rozvojom moderných technológií sa domáce využitie „zelenej energie“ stalo celkom možným.

Povieme si o princípoch fungovania alternatívneho vykurovania, jeho výhodách a nevýhodách a porovnáme ho s tradičnými vykurovacími systémami. Dozviete sa tiež, ako umiestniť výmenník tepla a ako nainštalovať geotermálne vykurovanie vlastnými rukami.

Niekoľko historických faktov

Keď v 70. rokoch minulého storočia vypukla ropná kríza, na Západe vznikla pálčivá potreba alternatívne zdroje energie. Práve v tom čase začali vznikať prvé geotermálne vykurovacie systémy.

Dnes sú rozšírené v USA, Kanade a krajinách západnej Európy.

Napríklad vo Švédsku aktívne využívajú vodu z Baltského mora, ktorej teplota je +4°C. V Nemecku je zavedenie geotermálnych vykurovacích systémov dokonca sponzorované na štátnej úrovni.

V Rusku sú Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya a ďalšie geotermálne elektrárne. Existuje však veľmi málo dôkazov o využívaní energie Zeme v našom súkromnom sektore.

Skutočné výhody a nevýhody

Ak sa geotermálne vykurovanie v súkromnom sektore dostalo v Rusku relatívne málo, znamená to, že tento nápad nestojí za náklady na jeho realizáciu? Možno sa neoplatí zaoberať sa týmto problémom? Ukázalo sa, že to tak nie je.

Použitie geotermálneho vykurovacieho systému pre váš dom je ziskové riešenie.A má to viacero dôvodov. Medzi ne patrí rýchla inštalácia zariadení, ktoré môžu pracovať dlhú dobu bez prerušenia.

Ak do vykurovacieho systému použijete skôr kvalitnú nemrznúcu zmes ako vodu, nezamrzne a jej opotrebovanie bude minimálne.

Uvádzame ďalšie výhody tohto typu vykurovania.

• Proces spaľovania paliva je vylúčený. Vytvárame absolútne ohňovzdorný systém, ktorý počas svojej prevádzky nemôže spôsobiť žiadne poškodenie krytu. Okrem toho odpadá množstvo ďalších problémov súvisiacich s prítomnosťou paliva: teraz už nie je potrebné hľadať miesto na jeho uskladnenie, riešiť jeho prípravu či dodávku.
• Významný ekonomický prínos. Počas prevádzky systému nebudú potrebné žiadne ďalšie investície. Ročné vykurovanie zabezpečujú prírodné sily, ktoré nekupujeme. Pri prevádzke tepelného čerpadla sa samozrejme spotrebúva elektrická energia, no množstvo vyrobenej energie výrazne prevyšuje množstvo spotrebovanej energie.
• Environmentálny faktor. Geotermálne vykurovanie súkromného vidieckeho domu je ekologickým riešením. Neprítomnosť spaľovacieho procesu eliminuje uvoľňovanie produktov spaľovania do atmosféry. Ak si to mnohí uvedomia a takýto systém zásobovania teplom sa rozšíri, negatívny vplyv ľudí na prírodu sa mnohonásobne zníži.
• Kompaktnosť systému. Vo svojom dome nemusíte organizovať samostatnú kotolňu. Stačí tepelné čerpadlo, ktoré je možné umiestniť napríklad do pivnice.Najobjemnejší obrys systému sa bude nachádzať pod zemou alebo pod vodou, na povrchu vášho webu ho neuvidíte.
• Multifunkčnosť. Systém môže fungovať ako na vykurovanie v chladnom období, tak aj na chladenie počas letných horúčav. To znamená, že v skutočnosti nahradí nielen váš ohrievač, ale aj klimatizáciu.
• Akustický komfort. Tepelné čerpadlo pracuje takmer ticho.

Výber geotermálneho vykurovacieho systému je nákladovo efektívny, napriek tomu, že budete musieť minúť peniaze na nákup a inštaláciu zariadenia.

Mimochodom, ako nevýhodu systému uvádzajú práve náklady, ktoré bude treba vynaložiť na inštaláciu systému a jeho prípravu na prevádzku. Budete si musieť kúpiť samotné čerpadlo a niektoré materiály a vykonať inštaláciu vonkajšieho rozdeľovača a vnútorného okruhu.

Tieto náklady sa však vyplatia len v prvých rokoch prevádzky. Následné použitie zakopaného alebo ponoreného kolektora môže ušetriť značné peniaze.

Okrem toho samotný proces inštalácie nie je taký zložitý, že si vyžaduje pozvanie špecialistov tretích strán na jeho vykonanie. Ak nevŕtate, všetko ostatné zvládnete sami.

Treba poznamenať, že niektorí remeselníci sa v snahe ušetriť peniaze naučili zbierať geotermálnu energiu DIY tepelné čerpadlo.

O geotermálnych zdrojoch vykurovania

Na geotermálne vykurovanie možno využiť tieto zdroje pozemskej tepelnej energie:

• vysoká teplota;
• nízka teplota.

Medzi vysokoteplotné patria napríklad termálne pramene. Môžu byť použité, ale ich rozsah je obmedzený skutočným umiestnením takýchto zdrojov.

Kým na Islande sa tento druh energie aktívne využíva, v Rusku sa termálne vody nachádzajú ďaleko od obývaných oblastí. Sústreďujú sa čo najviac na Kamčatke, kde sa podzemná voda používa ako chladivo a dodáva sa do teplovodných systémov.

Ale máme všetky potrebné predpoklady na používanie nízkoteplotných zdrojov. Na tento účel sú vhodné okolité vzduchové hmoty, zem alebo voda.

Na získanie potrebnej energie sa používa tepelné čerpadlo. S jeho pomocou sa vykonáva postup na premenu okolitej teploty na tepelnú energiu nielen na vykurovanie, ale aj na dodávku teplej vody do súkromnej domácnosti.

Princíp fungovania takéhoto vykurovania

Ak ste oboznámení s tým, ako to funguje klimatizácia alebo chladnička, potom je zrejmá podobnosť týchto procesov s princípom fungovania geotermálneho vykurovania. Základom systému je tepelné čerpadlo, ktoré je napojené na dva okruhy – vonkajší a vnútorný.

Na usporiadanie tradičného vykurovacieho systému v každom dome je potrebné nainštalovať potrubia na prepravu chladiacej kvapaliny a radiátorov, pri zahriatí bude teplo prúdiť do priestorov. V našom prípade sú potrebné aj potrubia a radiátory. Tvoria vnútorný obrys systému. Možno pridať do schémy teplá podlaha.

Vonkajší obrys vyzerá oveľa väčší ako vnútorný, hoci jeho rozmery možno posúdiť až pri plánovaní a inštalácii. Počas prevádzky je neviditeľný, pretože je pod zemou alebo pod vodou. Vo vnútri tohto okruhu cirkuluje obyčajná voda alebo nemrznúca zmes na báze etylénglykolu, čo je oveľa výhodnejšie.

Chladiaca kvapalina vo vonkajšom okruhu sa ohrieva na stav prostredia, v ktorom je ponorený, a v „ohriatej“ forme sa posiela do tepelného čerpadla. Prostredníctvom nej sa prenáša koncentrované teplo do vnútorného okruhu, v dôsledku čoho sa ohrieva voda v potrubí, radiátoroch a vyhrievaných podlahách.

Kľúčovým prvkom, ktorý oživuje celý systém, je teda tepelné čerpadlo. Ak máte doma obyčajnú práčku, vedzte: toto čerpadlo zaberie približne rovnakú plochu.

Na prevádzku potrebuje elektrickú energiu, no pri spotrebe len 1 kW vyrobí 4-5 kW tepla. A to nie je zázrak, pretože zdroj „dodatočnej“ energie je známy - to je prostredie.

Dva typy umiestnení výmenníkov tepla

Existujú dve možnosti vykurovania súkromného domu pomocou nízkoteplotnej energie z prvkov životného prostredia. Základom systému vo všetkých troch prípadoch je geotermálne čerpadlo.

Vnútorný okruh zostáva nezmenený pri akomkoľvek spôsobe vykurovania a hlavným rozdielom je umiestnenie vonkajšieho okruhu.

Geotermálne vykurovanie je vybavené výmenníkom tepla umiestneným:

• vertikálne — umiestnené v studniach, ktoré prenikajú alebo neprenikajú do vodonosnej vrstvy;
• horizontálne — výmenníky tepla systémov sú umiestnené v šachte alebo otvorenom zásobníku vo forme cievky.

Každý z tu uvedených typov vykurovania sa vyznačuje svojimi vlastnosťami, nevýhodami a výhodami.

Ak máte v úmysle vytvoriť takýto vykurovací systém vlastnými rukami, budete mať záujem dozvedieť sa viac o každom type.

Možnosť 1. Vertikálne umiestnenie vonkajšieho kolektora

Tento typ vykurovania je založený na zaujímavom prírodnom jave: v hĺbke 50-100 m a viac od svojho povrchu má zem po celý rok rovnakú a stálu teplotu 10-12°C.

Aby sme mohli využívať túto zemskú energiu, je to nevyhnutné vŕtať vertikálne studne. Technológia je takmer podobná príprave zdroja príjmu vody.

Aby sa krajina čo najviac zachovala, je možné vŕtať niekoľko rúr z rovnakého východiskového bodu, ale pod rôznymi uhlami.

Vonkajší okruh systému bude inštalovaný priamo v týchto studniach. To vám umožní efektívne odoberať jej teplo zo zeme. Samozrejme, túto metódu možno len ťažko nazvať jednoduchou a nízkorozpočtovou.

Je to relevantné v prípade, keď je územie susediace s domom už rozvinuté a narušenie jeho krajiny je nepraktické. Hĺbka vŕtania studne môže dosiahnuť od 50 do 200 metrov.

Konkrétne parametre vrtu závisia od geologickej situácie v lokalite a parametrov budúcej stavby. Životnosť tohto dizajnu je približne 100 rokov.

Na inštaláciu vertikálnej verzie systému s výmenníkom tepla, ktorý odoberá energiu podzemnej vody, budete musieť vyvŕtať dve studne.

Z jednej z nich, nazývanej debetná, sa pomocou čerpadla čerpá voda, ktorá sa po odovzdaní tepla odvádza do druhého, zberného výtoku.

Možnosť #2. Horizontálne usporiadanie pôdneho kolektora

Ak chcete položiť vonkajší okruh pre horizontálne vykurovanie, musíte vedieť, do akej hĺbky zamrzne zem vo vašej oblasti.

Rúry sú položené pod úrovňou mrazu vo vopred pripravených zákopoch, ktoré pokrývajú pomerne veľký priestor: na vykurovanie domu, ktorého plocha je 200 - 250 metrov štvorcových. m, potrebujete použiť približne 600 m2. m výmenník tepla. To je šesťsto metrov štvorcových.

Je jasné, že za takýchto podmienok bude objem výkopových prác značný. Okrem toho musíte vo svojom pláne vziať do úvahy umiestnenie stromov a inej vegetácie na mieste, aby ste ich nezmrazili. Napríklad kolektorové potrubia by nemali byť umiestnené bližšie ako jeden a pol metra od stromov.

Tento spôsob inštalácie sa spravidla používa v prípadoch, keď sa miesto práve pripravuje na výstavbu. Všetky výpočty a plány na výstavbu chaty, organizovanie jej vykurovania a plánovanie pozemku sa najlepšie vykonávajú súčasne.

Ponorenie horizontálneho výmenníka tepla do zásobníka

Táto metóda vyžaduje špeciálne umiestnenie domácnosti - vo vzdialenosti asi 100 m od nádrže dostatočnej hĺbky. Okrem toho by špecifikovaná nádrž nemala zamrznúť až na samé dno, kde bude umiestnený vonkajší obrys systému. A preto plocha nádrže nemôže byť menšia ako 200 metrov štvorcových. m.

Zjavnou výhodou tejto metódy je absencia povinných prác náročných na výkopové práce, aj keď sa stále musíte zaoberať podvodným umiestnením kolektora. Na vykonanie takejto práce sa bude vyžadovať aj osobitné povolenie.

Geotermálne zariadenie využívajúce vodnú energiu je však stále najekonomickejšie.

Urobte to sami: čo a ako

Ak sa chystáte inštalovať geotermálne vykurovanie sami, potom je lepšie kúpiť vonkajší okruh hotový. Samozrejme, uvažujeme len o spôsoboch horizontálneho umiestnenia externého výmenníka tepla: pod povrchom pôdy alebo pod vodou.

Je oveľa ťažšie nainštalovať vertikálny kolektor studní sami, ak nemáte vybavenie a zručnosti na vŕtanie.

Tepelné čerpadlo nie je príliš veľké zariadenie. Vo vašej domácnosti nezaberie veľa miesta. Veď veľkosťou je porovnateľný napríklad s klasickým kotlom na tuhé palivo. Pripojenie vnútorného okruhu vášho domova k nemu nie je náročná úloha.

V skutočnosti sa všetko robí úplne rovnako ako pri organizovaní a rozvody vykurovania pomocou tradičných zdrojov tepla. Hlavným problémom je návrh vonkajšieho obvodu.

Najlepšou možnosťou by bolo použiť nádrž, ak sa nachádza vo vzdialenosti nie väčšej ako 100 m. Je potrebné, aby jej plocha presahovala 200 m2. m, a hĺbka je 3 m (priemerný parameter mrazu). Ak vám táto vodná plocha nepatrí, získanie povolenia na jej používanie môže byť problém.

Ak je nádržou rybník, ktorý sa nachádza na vašom pozemku, záležitosť sa zjednoduší. Vodu z jazierka je možné dočasne odčerpať. Potom sa práca na jeho dne dá ľahko vykonať: budete musieť položiť rúry do špirály a zaistiť ich v tejto polohe.

Výkopové práce budú potrebné len na kopanie výkopu, ktorý bude potrebný na napojenie vonkajšieho okruhu na tepelné čerpadlo.

Po dokončení všetkých prác je možné jazierko opäť naplniť vodou. V nasledujúcich sto rokoch by mal externý výmenník tepla fungovať správne a nespôsobovať svojmu majiteľovi problémy.

Ak máte k dispozícii pozemok, na ktorom si stačí postaviť bývanie a pestovať záhradu, má zmysel plánovať vodorovný zemný výmenník.

Na tento účel by ste mali urobiť predbežný výpočet plochy budúceho kolektora na základe parametrov, ktoré už boli uvedené vyššie: 250 - 300 m2. m kolektora na 100 m2. m vykurovanej plochy domu.

Výkopy, v ktorých sa majú položiť okruhové potrubia, musia byť vykopané pod úrovňou zamrznutia pôdy.

Ešte lepšie je jednoducho odstrániť pôdu do hĺbky zamrznutia, položiť potrubie a potom vrátiť pôdu na svoje miesto. Práca je náročná a zložitá, ale s veľkou túžbou a odhodlaním ju môžete dokončiť.

Náklady a vyhliadky na návratnosť

Náklady na zariadenie a jeho inštaláciu počas výstavby geotermálneho vykurovania závisia od výkonu jednotky a výrobcu.

Každý si vyberá výrobcu na základe vlastných úvah a informácií o reputácii a spoľahlivosti konkrétnej značky. Výkon však závisí od oblasti miestnosti, ktorá sa má podávať.

Ak vezmeme do úvahy výkon, náklady na tepelné čerpadlá sa pohybujú v nasledujúcich rozsahoch:

• pri 4-5 kW – 3000-7000 konvenčných jednotiek;
• pri 5-10 kW – 4000-8000 konvenčných jednotiek;
• pri 10-15 kW – 5000-10000 konvenčných jednotiek.

Ak k tejto sume pripočítame náklady, ktoré sú potrebné na realizáciu inštalačných prác (20-40%), dostaneme sumu, ktorá sa mnohým bude zdať absolútne nereálna.

Všetky tieto náklady sa však vrátia vo veľmi rozumnom časovom rámci. V budúcnosti budete musieť platiť len menšie výdavky za elektrickú energiu potrebnú na prevádzku čerpadla. A to je všetko!

Ako ukazuje prax, geotermálne vykurovanie je obzvlášť výhodné pre domy s celkovou vykurovanou plochou 150 metrov štvorcových. V priebehu piatich až ôsmich rokov sa všetky náklady na inštaláciu vykurovacích systémov v týchto domoch úplne vrátia.

Ak medzi majiteľmi súkromných domov nie je geotermálne vykurovanie obzvlášť žiadané, potom obyvatelia južných regiónov už ocenili účinnosť solárnych systémov. Technológia solárne vykurovacie konštrukcie je pomerne jednoduchý a jeho efektívnosť a praktickosť potvrdzujú dlhoročné skúsenosti s používaním v západných krajinách a u našich krajanov.

Viac informácií o alternatívnych zdrojoch energie nájdete na tento článok.

Závery a užitočné video na túto tému

Ak je pre vás jednoduchšie vnímať vizuálne informácie, potom vám toto video umožní na vlastné oči presne vidieť, ako geotermálny systém funguje, ako aj dozvedieť sa viac o tom, kto a prečo profituje z tohto typu vykurovania.

Pozývame vás pozrieť si krátke video, v ktorom majiteľ horizontálneho kolektora podložia porozpráva o svojich dojmoch z jeho prevádzky.Okrem toho sa sledovaním tohto videa dozviete o priebežných nákladoch spojených s prevádzkou geotermálneho vykurovacieho systému.

Každý majiteľ súkromného domu si sám vyberie, či si kúpi služby organizácií zásobujúcich zdroje alebo sa spolieha len na seba. Pri tom sa riadi celým zoznamom úvah.

Cieľom, ktorý sme si stanovili, nie je dotlačiť vás k hotovému záveru, ale zdieľať informácie o možnostiach riešenia problému, ktorý pred vami stojí.

Máte čo dodať alebo máte otázky ku geotermálnemu vykurovaniu súkromného domu? K publikácii môžete zanechať komentár. Kontaktný formulár sa nachádza v dolnom bloku.