Отопление из земли: Отопление дома за счет тепла и энергии земли

лучшие системы для загородного дома

Мы знаем, что геотермия – это тепло Земли, а понятие «геотермальный» зачастую ассоциируется у нас с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергетика используется преимущественно в промышленных масштабах, например, существуют дальневосточные электростанции, работающие на основе тепла нашей планеты.

Многие уверены, что сделать геотермальное отопление дома своими руками – это что-то из области фантастики. Не так ли? Но это совершенно не так! С развитием современных технологий бытовое использование “зеленой энергии” стало вполне реально.

Мы расскажем о принципах работы альтернативного отопления, его преимуществах и недостатках, сравним с традиционными системами обогрева. Также вы узнаете о способах расположения теплообменника и о том, как смонтировать геотермальное отопление своими руками.

Содержание статьи:

Несколько исторических фактов

Когда в 70-е годы прошедшего столетия разразился нефтяной кризис, на Западе возникла жгучая потребность в . Именно в тут пору и стали создаваться первые геотермальные отопительные системы.

Сегодня они получили широкое распространение в Соединенных Штатах, в Канаде и в западноевропейских государствах.

Галерея изображений

Фото из

Использование энергии земных недр обладает веским преимуществом: применяемые ресурсы достаются бесплатно и самопроизовольно восстанавливаются

Внутренний блок геотермальной системы занимает немного места, внешне напоминает привычную бытовую технику

Первоначальные вложения в устройство системы, использующей геотермальную энергию, выше, чем установка котла, но минимальные средства на содержание и эксплуатацию оправдывают и быстро окупают проект

Оборудование, перерабатывающее энергию земли в тепло, не выделяет продуктов горения, не сжигает безвозвратно дрова, уголь, торф, газ

Перспективы геотермального отопления

Габариты внутреннего блока геотермальной системы

Стоимость установки и эксплуатации теплового насоса

Экологические приоритеты теплонасосов

Например, в Швеции активно используют воду Балтийского моря, температура которой составляет +4°С. В Германии внедрение геотермальных отопительных систем даже спонсируется на государственном уровне.

При упоминании геотермальных источников энергии мы всегда представляем себе долину гейзеров или вулканы, но нужные нам источники гораздо ближе. И они помогут нам согреться зимой и охладиться летом

В России действуют Паужетская, Верхне-Мутновская, Океанская и другие геотермальные электростанции. Но фактов использования энергии Земли в нашем частном секторе очень мало.

Реальные преимущества и недостатки

Если в России геотермальное отопление частного сектора получило сравнительно малое распространение, значит ли это, что идея не стоит затрат на её воплощение? Может быть, и заниматься этим вопросом не стоит? Оказалось, что это не так.

Использование системы геотермального отопления жилища – решение выгодное. И тому есть несколько причин. В их числе и быстрая установка оборудования, которое способно длительное время работать без каких-либо перебоев.

Если использовать в отопительной системе не воду, а качественный антифриз, она не будет промерзать и её износ будет минимальным.

Перечислим и прочие преимущества этого вида отопления.

  • Исключена процедура сжигания топлива. Мы создаём абсолютно пожаробезопасную систему, которая, в процессе своей эксплуатации, не сможет нанести жилью никакого ущерба. Кроме того, исключается ряд других моментов, связанных с присутствием топлива: теперь не нужно искать место для его хранения, заниматься его заготовкой или доставкой.
  • Существенная экономическая выгода. В процессе эксплуатации системы не потребуется никаких дополнительных вложений. Ежегодный обогрев обеспечивают силы природы, которые мы не покупаем. Конечно, при функционировании теплового насоса затрачивается электрическая энергия, но при этом объём производимой энергии существенно превышает размеры потребления.
  • Экологический фактор. Геотермальное отопление частного загородного дома – это экологически безопасное решение. Отсутствие процесса горения исключает поступление в атмосферу продуктов сгорания. Если это осознают многие, и такая система теплоснабжения получит должное повсеместное распространение, негативное влияние людей на природу многократно уменьшится.
  • Компактность системы. Вам не придется организовывать в своём доме обособленное помещение котельной. Всё, что будет необходимо – это тепловой насос, который можно разместить, например, в подвале. Наиболее объёмный контур системы будет располагаться под землей или под водой, на поверхности вашего участка вы его не увидите.
  • Многофункциональность. Система может работать как на отопление в холодное время года, так и на охлаждение в период летней жары. То есть, по сути, она заменит вам не только обогреватель, но и кондиционер.
  • Акустический комфорт. Тепловой насос работает практически бесшумно.

Выбор геотермальной системы отопления экономически выгоден, несмотря на то, что придется потратиться на покупку и установку оборудования.

Кстати, в качестве недостатка системы упоминают именно затраты, на которые придется пойти, чтобы установить систему и подготовить её к работе. Нужно будет купить сам насос и некоторые материалы, выполнить работы по монтажу наружного коллектора и внутреннего контура.

Не секрет, что ресурсы дорожают год от года, поэтому автономная система отопления, которая способна окупиться в течение нескольких лет, всегда будет экономически выгодна для её владельца

Впрочем, эти расходы окупаются всего за несколько первых лет эксплуатации. Последующее использование уложенного в грунт или погруженного в воду коллектора позволяет сэкономить значительные средства.

К тому же, сам процесс монтажа не настолько сложен, чтобы приглашать для его выполнения сторонних специалистов. Если не заниматься бурением, то всё остальное можно сделать самостоятельно.

Галерея изображений

Фото из

Внутренний блок системы, использующей тепло недр земли, включает непосредственно сам тепловой насос, отдельно установленный или встроенный в насос водонагреватель и буферную емкость

Тепловой энергии горных пород и грунтовой воды вполне достаточно для организации отопления и горячего водоснабжения загородного дома

Несмотря на реальную выгоду эксплуатации тепловых насосов, обогрев дома с применением газового котла пока обходится дешевле, но геотермальную энергию все равно применяют, к примеру, для подогрева воды в бассейне

Однако в негазифицированных районах, местечках, в которые не проведено электричество, тепловой насос с забором энергии грунтов и воды способен стать агрегатом, обеспечивающим системы ГВС и отопления

Бесплатную энергию подземной воды и горных пород разумно использовать в обеспечении теплом бытовых построек, теплиц, спортивных комплексов

Теплонасосы с забором энергии из недр земли могут служить дополнительными источниками энергии, необходимыми на случай перебоев с подачей электроэнергии

В случае перехода дома полностью на геотермальное отопление чаще всего приходится сооружать несколько контуров, для обслуживания определенных колец, например, для радиаторного отопления и теплого пола лучше задействовать два теплонасоса, а для ГВС третий

Геотермальные схемы устройства отопления превосходно сочетаются как с традиционными вариантами, так и с другими видами альтернативных источников: солнечными батареями, ветрогенераторами и прочим

Внутренний блок геотермальной системы отопления

Геотермальные источники в отоплении частного дома

Теплонасос земля-вода для подогрева воды в бассейне

Геотермальные системы в обустройстве загородных построек

Устройство геотермального отопления в теплице

Теплонасос как дополнение к основной отопительной схеме

Многоконтурная геотермальная система в частном доме

Геотермальное отопление в паре с солнечными батареями

Надо отметить, что некоторые умельцы, в стремлении сэкономить научились собирать геотермальный .

Об источниках геотермального отопления

Для геотермального отопления можно использовать следующие источники земной тепловой энергии:

  • высокотемпературные;
  • низкотемпературные.

К высокотемпературным относятся, например, термальные источники. Использовать-то их можно, но область их применения ограничивается фактическим местом нахождения таких источников.

Если в Исландии этот вид энергии активно применяется, то в России термальные воды находятся далеко от населенных пунктов. Максимально они сконцентрированы на Камчатке, где подземную воду применяют в качестве теплоносителя и поставляют в системы ГВС.

Для эффективного использования тепловой энергии земли не нужен вулкан. Достаточно использовать те ресурсы, которые находятся всего в 200 метрах от земной поверхности

Зато для применения низкотемпературных источников у нас имеются все необходимые предпосылки. Для этой цели подойдут окружающие воздушные массы, земля или вода.

Для извлечения нужной энергии используют тепловой насос. С его помощью происходит процедура преобразования температуры окружающей среды в тепловую энергию не только отопления, но и горячего водоснабжения частного домовладения.

Галерея изображений

Фото из

Забор бесплатного тепла грунтовой воды и горных пород

Наружный теплообменник системы земля-вода

Наружный теплообменник в естественном водоеме

Геотермальная скважина теплового насоса

Принцип работы такого отопления

Если вы знакомы с тем, как работает или , то схожесть этих процессов с принципом функционирования геотермального отопления очевидна. Основу системы составляет тепловой насос, который включается в два контура – внешний и внутренний.

Чтобы организовать традиционную систему отопления в любом доме, необходимо смонтировать в нем трубы для транспортировки теплоносителя, и радиаторы, при нагревании которых тепло будет поступать в помещения. В нашем случае трубы и радиаторы тоже нужны. Они и образуют внутренний контур системы. В схему могут быть добавлены .

Внешний контур выглядит гораздо масштабнее внутреннего, хотя его размеры можно оценить только в период планировки и монтажа. В процессе эксплуатации он невиден, поскольку находится под землей или под водой. Внутри этого контура циркулирует обычная вода или антифриз на основе этиленгликоля, что гораздо предпочтительнее.

В состав геотермальной системы отопления входят два контура – внутренний и внешний, а так же сердце отопительной системы – тепловой насос, который, сжимая теплоноситель, повышает его температуру (+)

во внешнем контуре прогревается до состояния среды, в которую он погружен, и отправляется в «подогретом» виде в тепловой насос. Через него сконцентрированное тепло сообщается внутреннему контуру, в результате чего вода в трубах, радиаторах и теплых полах нагревается.

Таким образом, ключевым элементом, оживляющим всю систему, является тепловой насос. Если в вашем доме есть обыкновенная стиральная машинка, то знайте: этот насос займет приблизительно аналогичную площадь.

Для работы ему нужна электроэнергия, но, потребляя всего 1 кВт, он обеспечивает выработку 4-5 кВт тепла. И это не чудо, поскольку источник «добавочной» энергии известен – это окружающая среда.

Два вида расположения теплообменника

Имеются два варианта отопления частного дома с использованием низкотемпературной энергии элементов окружающей среды. Основу системы во всех трех случаях составляет геотермальный насос.

Внутренний контур остаётся без изменений для любого способа отопления, а основное различие заключается в расположении внешнего контура.

Геотермальное отопление бывает с теплообменником, расположенным:

  • вертикально – располагаются в скважинах, вскрывающих или не вскрывающих водоносный пласт;
  • горизонтально – теплообменники систем укладывают в котлован или открытый водоем в виде своеобразного змеевика.

Каждый из приведенных здесь видов отопления характеризуется своими особенностями, недостатками и преимуществами.

Если вы намерены создать такую систему отопления собственными руками, вам будет интересно узнать о каждом из видов подробнее.

Галерея изображений

Фото из

Вертикальный способ размещения коллектора

Группа вертикальных петель коллектора теплонасоса

Внешний коллектор теплового насоса для большого дома

Горизонтальный теплозаборник насоса земля-вода

Укладка коллектора наружного блока в траншею

Установка теплообменника в виде группы корзин

Укладка трубопровода по стенкам и дну котлована

Соркращение площади зачет дополнения скважинами

Вариант #1. Вертикальное размещение внешнего коллектора

Этот вид отопления основан на интересном природном явлении: на глубине 50-100 м и более от своей поверхности земля круглогодично имеет одинаковую и постоянную температуру 10-12°С.

Чтобы иметь возможность использовать эту энергию земли, необходимо . Технология практически аналогична с подготовкой водозаборного источника.

С целью максимального сохранения ландшафта можно пробурить несколько труб с одной исходной точки, но под разными углами.

Внешний контур системы будет смонтирован непосредственно в этих скважинах. Это позволит эффективно отобрать у земли её тепло. Разумеется, этот способ трудно назвать простым и малобюджетным.

Для создания вертикальной системы геотермального отопления нужно использовать оборудование для бурения скважин, без применения буровой установки решение задач по устройству системы будет довольно трудоемким (+)

Актуален он в том случае, когда прилегающая к дому территория уже обустроена, и нарушение её ландшафта нецелесообразно. Глубина бурения скважины может достигать от 50 до 200 метров.

Конкретные параметры скважины зависят от геологической обстановки на участке и параметров будущего сооружения. Срок службы такой конструкции составляет примерно 100 лет.

Для устройства вертикального варианта системы с теплообменником, извлекающим энергию подземной воды, потребуется пробурить две водоносные скважины.

Из одной из них, именуемой дебетовой, с помощью насоса производится забор воды, которая после передачи тепла сливается во вторую, приемную выработку.

Минус геотермальной системы с двумя скважинами в недостаточной эффективности для обогрева загородного дома. Слишком много энергии тратит циркуляционный насос. Зато для поставки теплоносителя контуру теплого пола получаемой тепловой энергии вполне достаточно

Вариант #2. Горизонтальное расположение грунтового коллектора

Чтобы уложить внешний контур при горизонтальном виде отопления, нужно знать, на какую глубину промерзает земля в вашей местности.

Трубы укладывают ниже уровня промерзания в заранее подготовленные траншеи, захватывая при этом довольно большое пространство: чтобы отопить дом, площадь которого составляет 200-250 кв. м, нужно использовать примерно 600 кв. м теплообменника. То есть шесть соток.

Недостатком этой конструкции является большая площадь, которую она занимает. Если вам нужна на участке лужайка, покрытая травой и цветами – это ваш вариант. А от плодоносящих деревьев трубы коллектора лучше держать подальше (+)

Понятно, что при таких условиях, объём земляных работ будет значительным. Кроме того, нужно учесть в плане расположение деревьев и прочей растительности на участке, чтобы не заморозить их. Например, нельзя располагать трубы коллектора ближе, чем в полутора метрах от деревьев.

Этот способ монтажа используют, как правило, в тех случаях, когда участок только осваивается под строительство. Все расчеты и планы по постройке коттеджа, организации его отопления и планировке земельного участка лучше всего выполнять одновременно.

Галерея изображений

Фото из

Укладка теплозаборного коллектора в котлован

Подсоединение коллектора к трубам выхода и входа в дом

Подключение к накопительному водонагревателю

Обустройство площадки с внешним коллектором

Погружение горизонтального теплообменника в водоём

Этот способ требует особого расположения домовладения – на расстоянии примерно в 100 м от водоёма, имеющего достаточную глубину. Кроме того, указанный водоём не должен промерзать до самого дна, где и будет расположен внешний контур системы. А для этого площадь водоёма не может быть меньше 200 кв. м.

Этот вариант размещения теплообменника считается наименее затратным, но подобное расположение домовладения все-таки встречается не часто. Кроме того, могут возникать сложности, если водоём относится к объектам общего пользования

Очевидным преимуществом этого метода является отсутствие обязательных трудоёмких земляных работ, хотя с подводным расположением коллектора все-таки придется повозиться. И специальное разрешение на проведение таких работ тоже понадобится.

Впрочем, геотермальная установка, использующая энергию воды, все-таки является наиболее экономичной.

Своими руками: что и как

Если уж и монтировать геотермальное отопление своими руками, то внешний контур лучше все-таки купить в готовом виде. Конечно, мы рассматриваем лишь способы горизонтального расположения внешнего теплообменника: под поверхностью почвы или под водой.

Скважинный вертикальный коллектор смонтировать самостоятельно гораздо сложнее, если вы не обладаете оборудованием и навыками бурения.

Тепловой насос – не слишком габаритное оборудование. В вашем доме он не займет много места. Ведь по размеру он сопоставим, например, с обычным твердотопливным котлом. Подключить к нему внутренний контур вашего дома – задача несложная.

Вообще-то делается всё точно так же, как и при организации и с использованием традиционных источников тепла. Главная трудность – устройство внешнего контура.

Такое расположение дома относительно пруда встречается чаще. Главное, чтобы водоём был не дальше, чем в 100 метрах от коттеджа

Лучшим вариантом будет использование водоёма, если такой найдется на расстоянии не более 100 м. Необходимо, чтобы его площадь превышала 200 кв. м, а глубина – 3 м (средний параметр промерзания). Если этот водоём вам не принадлежит, то проблемой может стать получение разрешения на его использование.

Если же водоём – это пруд, который находится у вас в собственности, то дело упрощается. Воду из пруда можно временно откачать. Тогда работы на его дне можно будет выполнять легко: нужно будет уложить трубы по спирали, закрепив их в этом положении.

Земляные работы понадобятся только для рытья траншеи, которая нужна будет для присоединения внешнего контура к тепловому насосу.

После выполнения всех работ, пруд может быть снова заполнен водой. В ближайшие лет сто внешний теплообменник должен работать исправно и не доставлять хлопот его владельцу.

Если в вашем распоряжении оказался земельный участок, на котором вам только предстоит возводить жильё и растить сад, имеет смысл распланировать горизонтальный теплообменник грунтового типа.

Для этого следует сделать предварительный расчет площади будущего коллектора, исходя из параметров, которые уже указаны выше: 250-300 кв. м коллектора на 100 кв. м отапливаемой площади дома.

Если вам достался участок без строений и растительности, которую бы хотелось сохранить, грунт при сооружении внешнего горизонтального почвенного контура можно просто снять: это легче, чем выкапывать траншеи

Траншеи, в которые предстоит укладывать трубы контура, нужно выкапывать ниже уровня промерзания почвы.

А ещё лучше – просто снять грунт на глубину его промерзания, уложить трубы, а после вернуть грунт на место. Работа трудоёмкая, сложная, но, имея большое желание и целеустремленность, вы сможете её выполнить.

Затраты и перспективы окупаемости

Расходы на оборудование и его монтаж в процессе сооружения геотермального отопления зависят от мощности агрегата и от производителя.

Производителя каждый выбирает, руководствуясь собственными соображениями и сведениями о репутации и надежности того или иного бренда. А вот мощность зависит от площади помещения, которое предстоит обслуживать.

В этом рисунке кратко отражена вся суть выгоды, получаемой от применения геотермальной отопительной системы. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет система сначала быстро окупиться, а потом и экономить средства своего владельца (+)

Если брать в расчет именно мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:

  • на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
  • на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
  • на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.

Если к этой сумме мы прибавим затраты, которые нужны на выполнение монтажных работ (20-40%), то мы получим сумму, которая для многих покажется абсолютно нереальной.

Но все эти затраты окупятся за вполне приемлемые сроки. В дальнейшем же вам придется оплачивать лишь незначительные расходы на электричество, необходимое для работы насоса. И это всё!

Из-за недостаточной для обогрева жилых строений эффективности геотермальных систем их используют в качестве дополнения к основным отопительным сетям или сооружают комплексно с двумя и более теплообменниками

Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов, общая отапливаемая площадь которых составляет 150 кв. м. За пять-восемь лет все затраты на обустройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.

Если геотермальное отопление не особо востребовано среди собственников частных домов, то эффективность гелеосистем уже оценили жители южных регионов. Технология  достаточна проста, а ее экономичность и практичность подтверждена многолетним опытом использования западными странами и нашими соотечественниками.

Дополнительная информация об альтернативных источниках энергии представлена в .

Выводы и полезное видео по теме

Если вам проще воспринимать наглядную информацию, то этот видеоролик позволит вам своими глазами увидеть, как именно функционирует геотермальная система, а также больше узнать о том, кому и почему этот вид отопления выгоден.

Предлагаем вам посмотреть небольшой видеоролик, в котором владелец горизонтального подпочвенного коллектора, расскажет о своих впечатлениях от его эксплуатации. Кроме того, посмотрев это видео, вы узнаете о текущих расходах, связанных с эксплуатацией системы геотермального отопления.

Каждый владелец частного дома выбирает сам, покупать ли ему услуги ресурсоснабжающих организаций или надеяться только на себя самого. При этом он руководствуется целым списком соображений.

Цель, которую мы перед собой поставили, заключается не в том, чтобы подтолкнуть вас к готовому выводу, а в том, чтобы поделиться информацией о вариантах решения стоящей перед вами задачи.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме геотермального отопления частного дома? Можете оставлять комментарии к публикации. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Компания «Тепло Земли» — Обогрев домов теплом, накопленным в недрах

Проектирование, подбор и монтаж геотермального отопления

Наши предки давно научились использовать тепло земли, сначала — живя в пещерах, где зимой значительно теплее, чем на открытом воздухе, а затем, обустраивая погреба и подвалы, где круглый год плюсовая температура. Современные технологии позволяют нам использовать эту энергию на новом уровне.

Мы производим расчет, подбор и монтаж систем геотермального отопления и горячего водоснабжения загородных домов.

Капитальные затраты сопоставимы с затратами на врезку в существующий газопровод, проходящий по границе участка. Затраты на обогрев при помощи теплового насоса сравнимы с затратами на  обогрев природным газом.

Геотермальное отопление — это отопление дома теплом, накопленным в грунте за счёт энергии Солнца и энергии, поступающей из земных недр.

Все мы в школе проходили второй закон термодинамики, но большинство его забыли за ненадобностью применения в повседневной жизни. А звучит он так: «Передача тепла от менее нагретого тела к более нагретому без совершения работы — невозможна». Можно сказать другими словами: «Чтобы передать тепло от менее нагретого тела — более нагретому, нужно совершить работу». Для этого и нужен тепловой насос, чтобы эту работу совершать. В результате, на 1 киловатт затраченной электрической энергии мы можем получить до 5,2 киловатт тепловой.

Не требуется никаких согласований в газовых, противопожарных и прочих службах. Технология не разрушает существующего ландшафта (отсутствует необходимость прокладки траншей, установки столбов и проч.).
Не требуется периодического подвоза какого либо топлива (угля, сжиженного газа, дров). Ввиду отсутствия источников огня, продуктов горения — не требует обустройства дымоходов, периодической выгрузки и утилизации золы.
В стоимость входит оборудование и монтаж системы «под ключ» без разводки по дому. Т.е. результатом является установленное в техническом помещении дома оборудование, готовое к подключению к внутренним сетям дома. Монтаж сетей внутри дома оговаривается дополнительно.

что такое система с внешним земляным контуром

Вы просматриваете раздел Геотермальное, расположенный в большом разделе Виды.

Геотермальным называется способ обогрева помещений за счет энергии, полученной из недр земли.

В 70-х годах XX века разразился нефтяной кризис. Промышленники стали искать способ замены топлива альтернативным источником.

Так появилось первое геотермальное отопление.

Сегодня подобный вид получения тепла распространен в Северной Америке и Западной Европе.

Геотермальное отопление из-под недр земли: что это такое, принцип работы

Геотермальное отопление работает как холодильник, только для нагрева. На поверхности земли устанавливается тепловой насос, из которого опускают теплообменник в шахту.

Через устройство наверх поступает грунтовая вода, по пути нагреваясь. Прогретая жидкость используется для обогрева помещений.

Расход энергии на нагрев воды меньше, чем получаемая теплоотдача.

Принцип работы

Коллектор поставляет теплую воду в испаритель. Хладагент, нагреваясь, испаряется. Пар прогревается компрессором за счет электричества. Конденсатор охлаждает пар, вызывая выброс теплой энергии и возвращение хладагента в начальное жидкое состояние.

Для прогрева воды требуется электроэнергия. Каждый затраченный кВт приносит, в среднем, 5 полезных кВт энергии.

Список оборудования

Для создания геотермальной установки требуются 4 устройства:

  • коллектор;
  • испаритель с хладагентом;
  • компрессор;
  • конденсатор.

Среди перечисленных компонентов два требуют подключения электричества: компрессор и конденсатор.

Достоинства

Геотермальное отопление имеет преимущества над прочими типами обогрева:

  • Полученная энергия применяется для любых целей.
  • Длительность подачи топлива к конкретному участку не ограничена.
  • Его использование экологически безопасно.
  • Установка не требует частого обслуживания.
  • Система окупается с течением времени.
  • Геотермальная установка занимает немного места: не больше, чем холодильник.
  • При необходимости система легко перенастраивается.
  • Совместимо с другими типами отопления.

Недостатки

Хотя геотермальное отопление имеет много преимуществ, у него есть и недостатки:

  • Дорогостоящая система и монтаж.
  • Окупается примерно через 10 лет.
  • Систему нельзя использовать в районах с температурой, опускающейся ниже 20 градусов.
  • Вне зависимости от типа установки, требуются масштабные земельные работы с использованием арендованных устройств.

Внутренний и внешний виды земляных контуров

Основа системы — тепловой насос, подключенный к двум контурам: внешнему и внутреннему.

Внутренний контур состоит из труб и радиаторов, передающих энергию нагретой воды в помещение. Их может дополнять подогрев полов.

Внешний контур — система, занимающаяся подачей тепла к внутреннему. По контуру циркулирует вода, дополненная незамерзающим компонентом. В геотермальном отоплении жидкость называется теплоносителем. Так теплоноситель поступает в тепловой насос, нагреваясь за счет повышения давления. Прогретая жидкость поступает во внутренний контур, передавая тепло в помещение. Затем остывшая вода уходит на глубину, где прогревается. Таким образом, цикл повторяется.

Тепловой насос воздух-вода: схема

Тепловой насос — оборудование, применяемое для отопления. Устройство собирает тепло из воздуха, перерабатывая в энергию. С её помощью насос греет воду, которая отдает тепло в помещение. Принцип работы насоса воздух-вода заключается в обратном цикле Карно. Устройства способны функционировать пока на улице температура превышает 20—25 градусов ниже нуля.

Фото 1. Схема строения теплового насоса воздух-вода. В данном случае тепло, собранное из воздуха перерабатывается в энергию.

Система состоит из четырех компонентов. По внешнему контуру циркулирует фреон, преобразующийся в пар в испарителе. Далее газ сжимается в компрессоре и переходит в конденсатор. Пар конденсируется в воду, которая возвращается в цикл, а тепло, выделенное в процессе, нагревает воду внутреннего контура. Таким образом, происходит два цикла: циркуляция воды с хладагентом через землю; обогрев помещений через радиаторы.

Теплонасосы типа воздух-вода зависят от внешней температуры. При сильных морозах обогрев работает проблемно, поскольку фреон во внешнем контуре замерзает. Этим обусловлено использование систем в теплых странах, где температура редко падает ниже -10. В подобных районах геотермальное тепло позволяет провести не только отопление, но и горячее водоснабжение.

Если на улице температура упала до предельного уровня работы фреона, система автоматически подключает альтернативное отопление за счет электричества или газа. С повышением температуры и возобновлением работы геотермальной установки, альтернативный источник отключается.

Вам также будет интересно:

Горизонтальная установка системы, работающей за счет тепла земли

Горизонтальная укладка внешнего контура используется в районах, где земля ежегодно промерзает на определенную глубину. Трубы размещают ниже этого уровня в траншею, протянувшуюся параллельно земле.

Фото 2. Установка геотермальной отопительной системы по горизонтальному принципу. Для подобной конструкции необходим большой котлован.

Циркулируя по прогретой земле, вода нагревается, поступает в тепловой насос, затем нагревает жидкость во внутреннем контуре. Отдав тепло, жидкость возвращается на новый круг по траншее.

В земле прокапывают траншеи, прокладывают трубы. Закончив с внешним контуром, специалист монтирует насос, затем прокладывает внутренний контур.

Важно! Землю, в которой расположены трубы, лучше засеивать овощами и плодовыми кустарниками. Деревья, при наличии, следует пересадить.

Преимущество заключается в вариативности создания системы. Она подходит для осваиваемых участков земли, на которых только завершили строительство дома или загородного коттеджа.

Недостатки заключаются в большом объеме работ по прокладыванию труб; в невозможности использования в холодных районах планеты. Горизонтальное геотермальное отопление ограничивает посадку деревьев на участке.

Вертикальная установка

Вертикальное тип используется в местах, где горизонтальное невозможно. Для установки бурят несколько скважин, в которые устанавливают внешний контур. Скважины бурят из одной точки, немного отклоняя угол от вертикали, так получается больше тепла.

Вода греется при путешествии через глубины земли, поступает в испаритель, преобразуется в пар. Воздух сжимается компрессором и резко выбрасывает энергию в конденсаторе.

Выделившееся тепло нагревает внутренний контур, обогревающий помещение, а жидкость отправляется на новый круг по трубам.

В земле бурят скважины, прокладывают трубы. Создав внешний контур, строители устанавливают насос, затем прокладывают внутренний контур.

Внимание! Бурение требует аренды специальной установки, что увеличивает затраты на строительство. Необходимо пробурить от 50 до 200 метров вглубь земли, в зависимости от местности.

Преимущество заключается в возможности не нарушать ландшафт обустроенного участка.

Недостатки: для циркуляции требуется больше электроэнергии, чем для горизонтальной системы; использование парных скважин для поступления и сброса воды обратно недостаточно эффективно.

Монтаж геотермального отопления для частного загородного дома

Процесс установки выглядит следующим образом:

  • подготовка, включающая замер и подбор компонентов для работы;
  • установка внешнего контура системы;
  • установка внутреннего контура;
  • налаживание работы и пуск отопления.

Скважины — внешний контур, а циркуляционный насос и батареи — внутренний. Тепловой насос устанавливается в доме.

Внешний контур располагается в непосредственной близости к отапливаемому строению, не далее, чем в 10 метрах. Соединения, расположенные в контуре, завальцовывают.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс монтажа теплообменника для геотермально системы отопления.

Окупаемость, количество производимой энергии

За один израсходованный кВт электроэнергии система производит 5 и более кВт бесплатной тепловой энергии. По расчетам специалистов, геотермальное отопление окупается примерно за 1 десяток лет. Эта величина уменьшается с увеличением площади отапливаемого помещения.

Геотермального отопления частного дома с установкой под ключ. Монтажные работы.


Сегодня вопрос устройства высокоэффективной отопительной системы для частного домовладения является одним из самых важных. Тарифы на природный газ и электроэнергию для населения и предприятий постоянно повышаются, что заставляет задуматься об использовании альтернативных источников энергии. Также большинство традиционных источников отопления, способных выделять тепло только при горении, являются небезопасными с точки зрения экологии и пожароопасности.

К категории современных альтернативных отопительных систем относится геотермальное отопление, которое сравнительно недавно появилось на белорусском рынке. Из-за планов правительства привести к 100% уровень оплаты населением затрат газ и электроэнергию, системы отопления на основе теплового насоса становятся весьма привлекательным альтернативным вариантом в сравнении с морально устаревшими классическими решениями. И хоть сегодня на геотермальное отопление цена значительно упала, основным фактором, сдерживающим рост популярности подобных систем, все еще является их высокая стоимость. За последние 2-3 года, мы констатировали снижение стоимости установки теплового насоса на 30-40%. Основными драйверами снижения стоимости в последнее время выступили буровые работы — в связи с общим кризисом в строительной отрасли стоимость бурения снизилась в 2-2,5 раза. Также нам удалось снизить уровень изначальных капиталовложений для наших клиентов за счет заключение долгосрочных договоров с поставщиками на оборудование и материалы по более приемлемым ценам, без потери их качества. Проблема стоимости постепенно решается с выходом на рынок тепловых насосов российского и китайского производства, несравнимых, конечно, по качеству с европейскими производителями, но гораздо ниже их по цене. Также многих отпугивает сложность проектирования и установки теплового насоса, особенно для решившихся на монтаж геотермальной системы самостоятельно.

Плюсы и минусы отопления тепловым насосом.


Новые технологические разработки позволили эффективно эксплуатировать энергопотенциал земли даже частным домовладениям. Сегодня каждый хозяин частного дома способен отказаться от системы отопления, функционирующей за счет сжигания топлива, в пользу более экологичных и экономичных технических решений. В настоящее время геотермальное отопление может быть оборудовано практически для любого загородного дома. Объем аккумулируемой грунтом энергии Солнца составляет почти 98%. По этой причине даже зимой в глубинах недр сохраняются большие объемы тепла, которое может быть направлено на обогрев здания. Необходимо лишь располагать специальной техникой, чтобы «доставить» тепло в нужное место.


Главными элементами системы являются теплонасос и наружный коллектор. Стоит данное оборудование недешево. Решившись монтировать дома такую систему, следует быть готовым к тому, что окупится она после 4-5 лет эксплуатации. Данное обстоятельство является основным сдерживающим фактором для многих домовладельцев. Не смотря на то что дом строиться с перспективой минимум на 20-30 лет проживания, далеко не все готовы к серьезным капитальным тратам. Хотя с точки зрения экономики нужно понимать, что по прошествии 4-5 лет тепловой насос (имеющий срок эксплуатации 15 лет) по сути «отбивает» свою стоимость три раза, и это при сегодняшних, крайне низких ценах на природный газ.


Средняя стоимость оборудования варьируется, безусловно, от площади обогреваемых строений, их утепления, географического расположения, вида коллектора и прочих факторов. Особенно важная составляющая, которую стоит отметить отдельно, это наличие, тип и качество теплоизоляционных материалов. Например, утепление 40 см кирпичной стены 100 мм каменной ваты способно уменьшить теплопотери через ограждающую конструкцию в 3 раза! Это позволить значительно снизить требуемую мощность системы геотермального отопления, и как следствие сократить первоначальные вливания. Для своих заказчиков, мы всегда стараемся найти «некий экономический баланс» между масштабом утепления дома и мощностью тепловой машины.

Преимущества геотермального отопления дома:

    • Отсутствие необходимости согласований, наличия специального помещения топочной;
    • Полная пожаро- и врывобезопасность;
    • Полностью автоматическая работы, не требующая вмешательства человека;
    • Возможность удаленного (со смартфона или компьютера) управления системой;
    • Низкий уровень эксплуатационных расходов.


    • Энергия, полученная из недр земли, является совершенно бесплатной и не облагается никакими налогами и пошлинами. Право на ее использование закреплено в Земельном кодексе РБ. Однако деньги приходится тратить на электричество, которое необходимо для работы компрессора теплонасоса. Соотношение затраченной электрической и полученной тепловой энергии составляет примерно 1 к 5, то есть Вы заплатите за 1 кВт, а остальные 4 кВт получите бонусом. Как бы не повышались тарифы на энергоносители в будущем, все равно 80% энергии будет оставаться бесплатной.

      ООО «Нова Грос» — Официальный дистрибьютор тепловых насосов Stiebel Eltron

      Связаться с нами
      Связаться с нами

      Описание и механизм работы.


      Геотермальная система для частных домов функционирует практически на тех же принципах, что и классическое оборудование для кондиционирования воздуха. Главная составляющая системы – тепловой насосный агрегат к которому подключены 2 контура. Один из них является внутренним (располагается в отапливаемом здании), второй – внешним (собирает тепло окружающей среды). Контур внутри здания является по сути привычной разводкой по дому теплых полов, радиаторов и другие элементов. Внешний контур аккумулирует рассеянное тепло, его располагают на некоторой глубине в почве, либо воде. В контуре циркулирует жидкость – антифриз (водный раствор этилен или пропиленгликоля с массовой концентрацией до 33%). Предпочтительнее выглядит использование пропиленгликоля, так как является более экологически безопасным.


      Температура антифриза, находящегося внутри внешнего контура, достигает уровня температуры среды, после чего он подается в тепловой насос. Там происходит его охлаждение до отрицательных температур, а высвободившееся тепло передается внутреннему контуру. Далее антифриз попадает снова во внешний контур, и цикл повторяется. Перенос и трансформирование низкопотенциального тепла осуществляется согласно цикла Карно (использование двух теплообменников, компрессора, фреонового контура), который можно встретить практически во всех холодильниках, кондиционерах и др. Фактически тепловой насос тратит энергию не на выработку тепла, а на его ассимиляцию, перенос и трансформацию в дом из окружающей среды.

      Оборудование можно смонтировать таким образом, что оно будет функционировать в отопительный период в режиме обогрева помещений, а в летний – в режиме кондиционирования. Тепло, которое аккумулирует насос в режиме охлаждения, передается на внешний контур. Если же оборудование функционирует в режиме обогрева, тепло уходит на внутренний контур.

      Способы устройства контуров


      Часто некоторые организации не имея опыта и знаний в области геотермального отопления вынашивают планы наладить альтернативное отопление своими силами. Но реализовать на практике такой проект затруднительно. Нужно обладать не только знаниями, но и дорогостоящей техникой, инструментами. С этой целью недалеко от здания сооружается конструкция, которая будет располагаться на большой глубине (в некоторых случаях более 100 м) и состоять из труб, замкнутых в единую систему. Также необходимо продумать габариты коллектора, определиться с конструкцией теплообменника. При этом нужно учесть массу факторов. Прежде всего, нужно определиться с глубиной залегания и установить уровень теплопроводности почвы.


      В настоящий момент альтернативное отопление с помощью теплового насоса может быть реализовано по одной из трех схем. Выбор схемы влияет на то, каким образом будет устроен наружный контур, собирающий тепловую энергию, а так же на стоимость геотермальной системы отопления.

      • Наибольшую эффективность показывают вертикальные теплообменники. Их монтаж возможен только с использованием спецтехники. Устройство системы сопряжено с серьезными тратами на бурение скважин, глубина которых может достигать 150 метров. Однако конечный результат в итоге позволит оправдать затраты, т.к. скважина может прослужить 100 лет. Для определения примерной глубины и количества скважин, проводят предварительный расчет, ориентируясь на соотношение 40-50 Вт тепловой энергии на один метр коллектора. Исходя из этого, если мощность теплонасоса составляет 10 кВт, то для него должна быть пробурена скважина, имеющая протяженность 160-200 метров. В некоторых случаях рациональнее сделать несколько скважин с меньшей глубиной, в сумме дающих нужный результат. Такое решение позволит сэкономить деньги.
      • Более простым и экономичным вариантом является размещение теплообменника на дне озера или реке, где вода не будет промерзать в зимний период. Обустроить такую конструкцию сравнительно просто. Не нужно проводить дорогостоящие земляные работы. Если необходимо наладить геотермальное отопление дома под ключ, то именно такой проект реализовать проще всего. Однако здесь есть определенные условия. Водоем должен располагаться минимум в 100 метрах от строения, существует риск повреждения теплообменника третьими лицами, требуется согласование государственных контролирующих органов.

      • Конструкция с горизонтальным теплообменником также является сравнительно простой. В этом случае трубы ведутся под землей. При этом глубина должна быть такой, чтобы почва не промерзала. Основной недостаток этого варианта состоит в необходимости обустройства довольно большой территории под коллектор. К примеру, для дома площадью 200 кв.м. необходимо организовать коллектор на 500 кв.м. Помимо этого, трубы должны находится в некотором удалении от крон деревьев (не менее 1,5 м), а это часто создает дополнительные трудности. На территории, где располагается коллектор данного типа, нельзя сооружать другие строения, асфальтировать, либо укладывать плитку, сажать крупномерные деревья.

      • Каждый из приведенных видов контуров имеет свои достоинства и недостатки. Но как показывает статистика нашей организации примерно 90% заказчиков, несмотря на более высокую стоимость, выбирают именно вертикальный теплообменник. Он позволяет сэкономить пространство, обеспечить стабильную работу на протяжении всего года, сохраняет существующее благоустройство, не ограничивает в использовании землю, отведенную под горизонтальный коллектор.


        Если вас заинтересовала эта статья, вы хотите получить больше информации — связывайтесь с нашими специалистами (044) 765 29 58, либо приходите в наш офис в Минске.

        Возможна организация посещения действующих объектов!


    Геотермальное отопление принцип действия

    Земля бесконечный экологический источник, который люди все более успешно осваивают. Существует общее понятие распределенная (малая) энергетика, в него входят все известные способы получения возобновляемой энергии.
    Но нас сейчас интересуют две разновидности:

    • Термальные электростанции по всему миру успешно вырабатывают электричество, используя гейзеры и подземные горячие источники. Пар крутит турбины и бла-бла-бла…. Дальше думаю объяснять не нужно.
    • Геотермальное отопление, еще одна разновидность. В этом случае гейзеры и вулканы не требуются, в ход идет тепло накопленное землей за лето.

    Грунт ниже точки промерзания, всегда прогрет до +8 С. Понятно, что этого не достаточно для обогрева дома. На помощь приходят «холодильники наоборот», которые извлекают +8 и преобразуют в +55.

    Принцип работы.

    Чтобы не утомлять читателя терминами и незнакомыми словами, попробуем объяснить суть происходящего простым языком. Нужно подойти к холодильнику, потрогать его с обратной стороны. Правильно, она горячая! Так морозильная камера избавляется от тепла полученного при заморозке продуктов. Принцип работы отопления тот же, только земляной контур охлаждает почву, а полученную энергию, геотермальный насос преобразуя перекачивает в дом.

    Геотермальное отопление надежно?

    У ваших друзей или родственников наверняка сохранились древние холодильники с разваливающимися корпусами, но компрессор при этом отлично работает. Отопление применяет компрессор более высокой мощности.
    Грунтовый коллектор выполнен из пластиковой трубы заполненной теплоносителем, выйти из строя там просто нечему.

    Отопление дома и экономия.

    Геотермальное отопление частного дома экономичнее в 4-5 раз, по сравнению с обычным электрическим котлом. Окупаемость в среднем наступает на пятый год эксплуатации. Это зависит от многих факторов, способы и стоимость инсталляции могут отличаться.

    Геотермальное отопление дома безопасно?

    Геотермальное отопление абсолютно пожаро-взрыво безопасно! Фреон используемый в тепловом насосе не несет в себе ни каких угроз. Вам не страшны  взрыв и пожар. Нет необходимости выполнять требования газового и пожарного надзора. Собирать разрешения и согласования контролирующих органов. Годами ждать подключения газа.
    Геотермальное отопление потребует от вас только заявки, и неделю терпения на монтаж оборудования.

    Экологичность геотермального отопления.

    Только 1/5 часть составляет электричество, остальное аккумулированное солнце. При правильном расчете и подборе оборудования, внешний грунтовый коллектор отогревается за пару летних месяцев. Цикл охлаждение-отогрев повторяется бесконечно. На поверхности будут прекрасно себя чувствовать клумбы, кустарники, плодовые деревья. Можно устанавливать теплицы, парники, одним словом полноценно обрабатывать землю.

    Откуда «дровишки»?


    • Вертикальное подключение применяют при плотной застройке участка, в вертикальные скважины опускается геотермальный зонд.
    • Горизонтальный контур подразумевает укладку труб в траншеи. Из за отсутствия буровых работ существенно дешевле предыдущего.
    • Переливная система геотермального отопления. Вода прогоняется через тепловой насос, там она охлаждается и сбрасывается.
    • Воздушный блок в Сибири применяется как вспомогательный из за низких температур зимой.

    Водяные теплые полы, наиболее полно реализуют потенциал геотермального отопления. С теплыми полами соотношение составляет; 1 kw потраченной электроэнергии, к 5 kw приобретенного тепла. С обычными приборами отопления, вы получите 3,5 kw. Чем ниже для отопления требуется температура теплоносителя, тем выше коэффициент преобразования теплового насоса.

    Геотермальное отопление дома — теплом земли, видео

    В настоящее время много владельцев частных и загородных домов считают, что геотермальное отопление дома – это что-то из области заморской фантастики, а установить такое чудо можно только там, где есть некоторая вулканическая активность или горячие источники. А так как такого рода явления не характерны для России, то и о геотермальном отоплении дома знают мало, а знания эти – лишь поверхностные.
    Однако такое мнение является ошибочным, так как на самом деле насос довольно успешно образует тепло, даже если температура невысокая. Поэтому такой пока еще альтернативный источник отопления можно использовать при умеренном климате. Можно ли самостоятельно оборудовать геотермальное отопление? Ответ на этот вопрос – положительный, однако перед этим стоит изучить дополнительный материал об особенностях системы, ее преимуществах, а также – о «подводных камнях», которые в данном случае касаются только финансовых ресурсов.

    Геотермальное отопление дома

    Виды по типу конструкции

    Геотермальное отопление в коттедже работает по принципу, немного схожему с холодильником. Основным элементом здесь выступает тепловой насос, который включается в два контура одновременно. Внутренний контур представляет собой традиционную систему отопления, состоящую из трубопровода и радиаторов. А внешний – представляет собой большой теплообменник, который размещают или под толщей воды, или под землей.

    Обычно внутри теплообменника циркулирует жидкость, в составе которой есть антифриз. Такого рода теплоноситель принимает на себя температурный режим среды, который впоследствии, уже подогретый, идет в тепловой насос. Аккумулированное ранее тепло идет во внутренний контур, после чего и нагревается вода в трубах и радиаторах.

    Составные части системы геотермального отопления

    Таким образом, геотермальное отопление дома под ключ включает в системе один важнейший элемент – тепловой насос. Это компактное устройство, которое занимает немного места.

    Заметим, что система является довольно дорогостоящей и трудоемкой в плане установки. Чтобы купить специальную аппаратуру и провести масштабные земляные работы, потребуется немало финансовых средств.

    Что и говорить, а монтаж такой системы будет также стоить дорого. Поэтому многие владельцы частных и загородных домов решают сделать отопление частного дома теплом земли самостоятельно.

    Рекомендуем к прочтению:

    Прежде всего, необходимо учитывать, что теплообменники бывают трех типов – горизонтальные, вертикальные и водоразмещенные.

    • Горизонтальный теплообменник. Такой вид достаточно часто используется. При его применении трубы кладутся в специально сделанные траншеи на такую глубину, которая немного превышает уровень промерзания почвенного покрова в местности. Однако данная система имеет один недостаток – это то, что нужна большая площадь для того чтобы расположить коллектор, а не каждый может позволить себе такую конструкцию. А если на вашей территории произрастают деревья, то оборудование нужно ставить от них примерно на расстоянии 1,5 метра.

    Геотермальная система отопления с горизонтальным теплообменником

    • Вертикальный теплообменник. Такое устройство является более компактным, но при этом – и более дорогим. Для того чтобы оборудовать геотермальное отопление дома своими руками с таким устройством, не потребуется большая площадь, однако вам понадобится бурильная аппаратура. Ведь в данном случае глубина скважины обязательно должна быть от 50 до 200 метров. Заметим, что это самый дорогой способ, но прослужить он может целых 100 лет! Если вы хотите сделать гео отопление дома, который размещен за городом, то система подойдет. И ландшафт при этом остается в нетронутом состоянии.

    Геотермальная система отопления с вертикальным теплообменником

    • Водоразмещенный теплообменник. Такой вид является самым экономичным, так как здесь применяется тепло воды. Рекомендуют устанавливать систему на расстоянии до водоема не более чем 100 метров. Контур трубопровода кладется на дно в виде спирали, а глубина залегания должна быть не более 3 метров. Что касается водоема, то рекомендуется, чтобы его площадь была не меньше 200 квадратных метров. При такой системе не требуется трудоемких работ и разрешения.

    Тепловой насос типа земля-вода

    Таким образом, можно отметить, что сделать геотермальное отопление загородного дома самостоятельно – это довольно сложно. Однако, можно осуществить задуманное, имея хотя бы одного помощника. Оптимальным вариантом является третий способ, однако есть несколько необходимых моментов, без которых он не будет работать, а в частности, – водоем.

    Заметим, что, несмотря на то, что обустройство системы, которая получает тепло земли для отопления дома, является довольно дорогостоящим, все-таки, не экономьте на монтаже. Ведь именно от качества монтажа будет зависеть эффективность отопления.

    Чем так хорошо геотермальное отопление

    Преимущества геотермального отопления включают несколько пунктов, которые обусловливают распространение такой системы:

    • Энергия земли для отопления дома не может быть исчерпана.
    • Здесь не существует риска возгорания.
    • Покупать топливо и хранить его – не требуется.
    • Система полностью экологична и безопасна.
    • Работает автономно.
    • На обслуживание отопления не приходится тратиться.
    • Производительность высокая.

    Отопление дома энергией земли прекрасно сочетается с теплым полом. Если использовать такое сочетание двух отопительных систем, то у вас будет равномерно распределенная температура по всем помещениям, не будет зон перегрева. Если изучить отзывы, то можно отметить, что затраты на монтаж системы окупаются, в среднем, через три года.

    Рекомендуем к прочтению:

    В геотермальной системе отопления часто используют теплые полы

    Нюансы при установке

    Несмотря на то, что термальное отопление дома в России является пока еще лишь дополнительным или альтернативным источником получения тепловой энергии, такая система получает свое распространение. Хоть метод отопления дома и довольно непривычен для нас, однако элементы системы очень напомнят вам водяное отопление. Ведь помещение также будет топиться радиаторами, куда по трубопроводу будет идти тепло.

    Монтаж горизонтального теплообменника геотермальной системы отопления

    Геотермальное отопление частного дома в обязательном порядке предполагает то, что основная часть системы будет размещена под землей, когда вы используете вертикальный или горизонтальный теплообменники. А в помещениях ставится сам прибор, генерирующий тепловую энергию.

    Подводим итоги

    Отопление дома от земли можно установить и самостоятельно, на это способен практически каждый владелец частного или загородного дома, который в состоянии приобрести оборудование. Отопление загородного дома из земли становится все более распространенным в настоящее время. И сегодня можно встретить даже специально созданные университеты, которые изучают такую систему для ее последующей модернизации.

    Геотермическое отопление дома – это своего рода инновационный способ отопить свой дом, который, однако, существует уже относительно давно.

    Сегодня же подземное отопление частного дома совершенствуется, разрабатывается максимально простой, но при этом – функциональный способ монтажа. В данном случае предполагается возможность самостоятельного расчета всех параметров и так далее. Земляное отопление загородного дома очень скоро превратится в основной способ обогреть свое жилище, а видео по монтажу такой системы вы можете найти ниже.

    Отопление за счет недр земли

    Отопление дома от земли-оптимальный вариант для Вашего дома

    Отопление энергией земли осуществляется при помощи тепловых насосов, которые переносят тепло внутрь здания из недр земляного покрова, при этом возвращая холод из помещения обратно в землю. Энергия в этом случае затрачивается только на перемещение тепла, но не на его выработку, в результате чего максимально экономится электричество.

    Отопление за счет энергии земли используется не только для наилучшего обогрева помещения, но и также для получения горячей воды. Основной источник тепла для насоса — это воздух, тепло почвы, энергия артезианских и грунтовых вод. Отопление за счет тепла земли организуется, как правило, еще на предварительном этапе строительства здания, во время его проектирования — только в этом случае гарантирована оптимальная установка теплового насоса.

    Преимущества теплового насоса

    Тепловой насос работает по достаточно простому принципу: в нем предусмотрен испаритель, тепло в который отбирается из грунта, а затем передается низкокипящему элементу – хладагенту или фреону. После этого полученный пар сжимается компрессором, который и повышает его температуру. Затем тепло передается в систему горячего водоснабжения и отопления дома. При использовании тепла земли для отопления дома владельцы здания получают максимум преимуществ, среди которых:

    • эргономичность,
    • максимальная производительность,
    • высокая теплоотдача при низком потреблении энергии,
    • экологическая чистота.

    Также организовать отопление теплом можно при помощи коллектора, который предварительно зарывается в грунт. Благодаря такому коллектору у Вас появится возможность получить максимальный эффект от небольшой площади. Более того, в качестве источника энергии можно использовать и водоем, только в данном случае коллектор будет опускаться на дно пруда или бассейна, а тепло будет поступать из него даже в зимние дни.

    Установив в свой дом подобную систему Вы будуте экономить достаточное колличество денег каждый год. А наши специалисты помогут Вам с выбором и установкой оборудования.

    10 мифов о геотермальном отоплении и охлаждении

    Иллюстрация геотермальной системы отопления и охлаждения, которая обрабатывает несколько нагрузок для сообщества. Иллюстрация Сары Чейни.

    Иллюстрация Сары Чейни.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Представьте себе дом, в котором всегда комфортно, но система отопления и охлаждения находится вне поля зрения. Эта система работает эффективно, но не требует обширного обслуживания или знаний со стороны владельцев.

    В воздухе пахнет свежестью; Вы можете слышать щебетание птиц и ленивое шуршание ветра в деревьях. Дом делится энергией с землей, подобно тому, как корни деревьев обменивают жизненно важные элементы на свои листья и ветви. Звучит комфортно, не правда ли?

    Геотермальное отопление и охлаждение делает эту мечту реальностью. Геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (отопление, вентиляция и кондиционирование) приводит здание в гармонию с землей под землей, используя преимущества подземных температур для обеспечения отопления зимой и охлаждения летом.

    Как работает геотермальное отопление и охлаждение

    Наружная температура колеблется в зависимости от времени года, но подземные температуры меняются не так сильно, благодаря изоляционным свойствам земли. На глубине 4–6 футов под землей температура остается относительно постоянной круглый год. Геотермальная система, которая обычно состоит из внутреннего блока обработки и заглубленной системы труб, называемой контуром заземления, и / или насоса для обратной закачки, использует эти постоянные температуры для обеспечения «бесплатной» энергии.

    (Обратите внимание, что геотермальную систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не следует путать с «геотермальной энергией», процессом, при котором электричество вырабатывается непосредственно из тепла внутри земли. Это происходит в масштабах коммунальных предприятий и использует различные процессы, обычно путем нагрева воды для кипячение.)

    Трубы, образующие контур заземления, обычно изготавливаются из полиэтилена и могут быть закопаны под землей горизонтально или вертикально, в зависимости от характеристик участка. Если водоносный горизонт доступен, инженеры могут предпочесть разработать систему «разомкнутого цикла», в которой скважина пробурена в подземных водах.Вода накачивается, проходит мимо теплообменника, а затем возвращается в тот же водоносный горизонт посредством «обратной закачки».

    Схема работы геотермальных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

    Иллюстрация из Modern Geothermal HVAC.

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Зимой жидкость, циркулирующая через контур заземления или колодец системы, поглощает накопленное тепло от земли и переносит его в помещение. Внутренний блок сжимает тепло до более высокой температуры и распределяет его по всему зданию, как если бы это был кондиционер, работающий в обратном направлении.Летом геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха забирает тепло из здания и переносит его через контур заземления / насос в скважину обратной закачки, где оно передает тепло в более холодную землю / водоносный горизонт.

    В отличие от обычных систем отопления и охлаждения, геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла; они просто передают тепло к Земле и от нее. Обычно электроэнергия используется только для работы вентилятора, компрессора и насоса агрегата.

    Геотермальная система охлаждения и обогрева состоит из трех основных компонентов: теплового насоса, жидкого теплоносителя (открытый или закрытый контур) и системы подачи воздуха (воздуховод) и / или лучистого отопления (в этаж или в другом месте).

    Геотермальные тепловые насосы, как и все другие типы тепловых насосов, имеют КПД, определяемую в соответствии с их коэффициентом полезного действия, или COP. Это научный способ определить, сколько энергии перемещает система по сравнению с тем, сколько она потребляет. Большинство геотермальных тепловых насосных систем имеют КПД от 3,0 до 5,0. Это означает, что на каждую единицу энергии, используемую для питания системы, от трех до пяти единиц выдается в виде тепла.

    Геотермальные системы не требуют значительного обслуживания. При правильной установке, что очень важно, скрытый контур может прослужить несколько поколений.Вентилятор, компрессор и насос агрегата размещены в помещении, защищены от суровых погодных условий, поэтому они, как правило, служат в течение многих лет, а зачастую и десятилетий. Как правило, единственное необходимое техническое обслуживание — периодические проверки и замена фильтров, а также ежегодная очистка змеевика.

    Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

    Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используются более 60 лет в США и за их пределами.

    Они работают с природой, а не против нее, и не выделяют парниковых газов. (Как упоминалось ранее, они потребляют меньшее количество электроэнергии для работы, потому что они связаны со средней температурой Земли.)

    Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха становятся обычным явлением в экологически чистых домах в рамках растущего движения за экологичное строительство. В прошлом году на экологические проекты приходилось 20 процентов всех новостроек в США. К 2016 году в статье Wall Street Journal предсказывалось, что экологическое жилье вырастет с 36 миллиардов долларов в год до 114 миллиардов долларов. Это приближается к 30-40 процентам всего рынка жилья.

    Но большая часть имеющейся информации о геотермальном отоплении и охлаждении основана на устаревшей информации или откровенных мифах.В нашей новой книге «Современные геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха» (Egg / Cunniff / Orio -McGraw-Hill 2013) соавторы Грег Каннифф, Карл Орио и я опровергают многие из этих мифов.

    Разрушенные мифы о геотермальных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

    1. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не считаются возобновляемой технологией, поскольку они используют электричество.

    Факт: геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют только одну единицу электроэнергии для перемещения до пяти единиц охлаждения или обогрева с земли в здание.

    2. Фотоэлектрическая и ветровая энергия являются более предпочтительными возобновляемыми технологиями по сравнению с геотермальными системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

    Факт: геотермальные системы HVAC удаляют в четыре раза больше киловатт-часов потребления из электрической сети на каждый потраченный доллар, чем фотоэлектрическая и ветровая энергия добавляют в электрическую сеть. Эти другие технологии, безусловно, могут сыграть важную роль, но геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто являются наиболее экономически эффективным способом снижения воздействия кондиционирования помещений на окружающую среду.

    3. Геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха требует много двора или недвижимости для размещения контуров заземления полиэтиленовых трубопроводов.

    Факт: В зависимости от характеристик площадки, контур заземления может быть заглублен вертикально, что означает, что надземной поверхности не требуется. Или, если есть доступный водоносный горизонт, который можно использовать, потребуется всего несколько квадратных футов недвижимости. Помните, что вода возвращается в водоносный горизонт, откуда она попала после прохождения теплообменника, поэтому она не «используется» или не подвергается иным негативным воздействиям.

    4. Геотермальные тепловые насосы HVAC издают шум.

    Факт: системы работают очень тихо, и на улице нет оборудования, которое беспокоило бы соседей.

    Техник осматривает геотермальный кондиционер HVAC.

    Фотография любезно предоставлена ​​Jay Egg

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    5. Геотермальные системы со временем «изнашиваются».

    Факт: петли заземления могут прослужить несколько поколений. Теплообменное оборудование обычно служит десятилетиями, так как оно защищено в помещении.Когда его действительно нужно заменить, затраты будут намного меньше, чем установка всей новой геотермальной системы, поскольку установка петли или колодца является наиболее дорогой в установке. Новые технические инструкции устраняют проблему удержания тепла в земле, поэтому тепло может обмениваться с ней бесконечно. В прошлом некоторые системы ненадлежащего размера действительно перегревали или переохлаждали землю с течением времени до такой степени, что у системы больше не было достаточного температурного градиента для функционирования.

    6. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха работают только в режиме отопления.

    Факт: они так же эффективно работают при охлаждении и могут быть спроектированы так, чтобы при желании не требовать дополнительного резервного источника тепла, хотя некоторые клиенты считают более экономичным иметь небольшую резервную систему только на самые холодные дни, если это означает, что они петля может быть меньше.

    7. Геотермальные системы HVAC не могут одновременно нагревать воду, бассейн и дом. Факт: системы могут быть спроектированы для одновременной обработки нескольких нагрузок.

    8. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха прокладывают трубопроводы хладагента в землю.

    Факт: в большинстве систем в контурах и линиях используется только вода.

    9. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют много воды.

    Факт: геотермальные системы фактически не потребляют воду. Если водоносный горизонт используется для обмена теплом с землей, вся вода возвращается в тот же водоносный горизонт. В прошлом проводились некоторые операции «насос и сброс», при которых вода расходилась впустую после прохождения через теплообменник, но сейчас они чрезвычайно редки. При коммерческом применении геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха фактически устраняют миллионы галлонов воды, которые в противном случае испарились бы в градирнях традиционных систем.

    10. Геотермальная технология HVAC финансово неосуществима без федеральных и местных налоговых льгот.

    Факт: Федеральные и местные льготы обычно составляют от 30 до 60 процентов от общей стоимости геотермальной системы, что часто может сделать начальную цену системы конкурентоспособной по сравнению с обычным оборудованием. Стандартные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха стоят около 3000 долларов за тонну тепловой или охлаждающей мощности во время нового строительства (дома обычно используют от одной до пяти тонн). Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха начинаются от 5000 долларов за тонну и могут доходить до 8000 или 9000 долларов за тонну.Однако новые методы установки снижают затраты до такой степени, что цена приближается к обычным системам при правильных условиях.

    Факторы, способствующие снижению затрат, включают экономию от масштаба для общественных, коммерческих или даже крупных жилых помещений и рост конкуренции за геотермальное оборудование (особенно со стороны таких крупных брендов, как Bosch, Carrier и Trane). Открытые контуры с использованием насоса и скважины обратной закачки дешевле в установке, чем закрытые.

    Спасибо за тысячи лайков и сотни комментариев! National Geographic закрыл комментарии для этого блога.Пожалуйста, продолжите разговор и получите ответы, которые вам нужны для геотермального отопления и охлаждения, в блоге Джея Эгга «Геотермальное отопление и охлаждение: вопросы и ответы».

    Джей Эгг является соавтором новой книги Modern Geothermal HVAC Engineering and Control Applications (McGraw -Hill 2013), с Грегом Канниффом и Карлом Орио. В 2010 году он вместе с Брайаном Кларком Ховардом из National Geographic написал книгу «Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, экологичное отопление и охлаждение». Джей консультируется с геотермальной отраслью HVAC. Ранее он работал установщиком технологии через свою компанию EggGeothermal.Часто задаваемые вопросы о геотермальных тепловых насосах

    — Dandelion Energy

    Что такое геотермальный тепловой насос?

    Геотермальный тепловой насос (также называемый геотермальным тепловым насосом) является возобновляемой альтернативой печи или котлу. Это важный компонент геотермальной системы.

    Геотермальная система состоит из двух основных частей:

    1. Геотермальный тепловой насос, который находится внутри вашего дома (обычно там, где раньше находилась печь)
    2. Подземные трубы, называемые контурами заземления, проложенные в вашем дворе ниже линии замерзания

    Ключевое различие между печами и геотермальными тепловыми насосами заключается в том, какой источник тепла используется для обогрева дома.Типичная печь создает тепло за счет сжигания нефти или газа в своей камере сгорания, тогда как геотермальный тепловой насос просто отводит тепло от земли, которая уже существует.

    Кроме того, хотя печи и котлы могут только нагревать, многие геотермальные тепловые насосы (например, Dandelion Geothermal) могут нагревать и охлаждать.

    Как работают геотермальные системы?

    Проще говоря, геотермальная система забирает тепло из земли, чтобы обогревать ваш дом зимой, и отводит тепло из вашего дома в землю, чтобы охлаждать его летом.Это объяснение может показаться немного научной фантастикой, но геотермальные системы работают так же, как холодильник на вашей кухне.

    Всего в нескольких футах ниже линии замерзания, температура земли составляет ~ 50 градусов по Фаренгейту круглый год. Раствор на водной основе циркулирует по подземным трубам, где он поглощает тепло земли и переносится в геотермальный тепловой насос.

    Раствор обменивается теплом с жидким хладагентом внутри теплового насоса. Затем хладагент испаряется и проходит через компрессор, где его температура и давление повышаются.Наконец, горячий пар поступает в теплообменник, где передает свое тепло воздуху. Этот горячий воздух распространяется по воздуховодам в доме и нагревается до температуры, установленной на термостате.

    Эффективны ли геотермальные тепловые насосы в холодном климате?

    Да, геотермальные тепловые насосы могут отлично работать в холодном зимнем климате. Хотя люди могут испытывать сезонные изменения над землей, земля ниже линии замерзания не изменяется при температуре 50 градусов.

    Насколько эффективны геотермальные тепловые насосы?

    На каждую 1 единицу энергии, используемую для питания вашей геотермальной системы, приходится 4 единицы тепловой энергии. Это примерно 400% эффективности! Геотермальные тепловые насосы могут достичь такой эффективности, потому что они не выделяют тепло, а просто передают его. Только от одной трети до одной четвертой энергии, поставляемой при отоплении с помощью геотермальных систем, приходится на потребление электроэнергии. Остальное извлекается из земли.

    Напротив, новая высокоэффективная печь может иметь КПД 96% или даже 98%.На каждые 100 единиц энергии, использованной для питания вашей печи, поставляется 96 единиц тепловой энергии, а 4 единицы теряются в виде отходов.

    Некоторая часть энергии всегда теряется в процессе производства тепла. ВСЯ энергия, доставляемая топкой, работающей на сжигании, создается за счет сжигания источника топлива.

    Используют ли геотермальные тепловые насосы электричество?

    Да, есть (как и печи, котлы и кондиционеры). Они не будут работать в случае отключения электроэнергии без резервного генератора или аккумуляторной системы хранения.

    Каков срок службы геотермальных тепловых насосов?

    Геотермальные тепловые насосы служат значительно дольше обычного оборудования. Обычно они длятся 20-25 лет.

    Напротив, обычные печи служат от 15 до 20 лет, а центральные кондиционеры служат от 10 до 15 лет.

    Геотермальные тепловые насосы служат долго по двум причинам:

    1. Внутри помещения оборудование защищено от непогоды и вандализма.
    2. Отсутствие возгорания (пожара!) Внутри геотермального теплового насоса означает отсутствие связанного с пламенем износа и более умеренных температур внутри оборудования, что защищает от внутренних экстремальных ситуаций.

    Геотермальные контуры заземления служат даже дольше, обычно более 50 лет и даже до 100!

    Какого рода обслуживание требуется геотермальным тепловым насосам?

    Геотермальная система Dandelion требует минимального обслуживания. Однако есть несколько ключевых моментов, которые помогут обеспечить нормальную работу системы.

    Каждые три-шесть месяцев: заменять воздушные фильтры. Если вы постоянно включаете вентилятор, заводите домашних животных или живете в пыльной среде, вам придется чаще менять воздушные фильтры.

    Каждые пять лет: попросите квалифицированного специалиста по обслуживанию провести базовую проверку системы.

    В чем разница между геотермальным тепловым насосом и воздушным тепловым насосом?

    Геотермальный тепловой насос извлекает тепло из земли, где температура составляет ~ 50-55 градусов, всего в нескольких футах ниже линии замерзания.Тепловой насос с воздушным источником извлекает тепло из наружного воздуха.

    Земной тепловой насос обычно более эффективен, чем воздушный тепловой насос, потому что под землей колебания температуры меньше, чем у воздуха снаружи. Это означает, что геотермальные тепловые насосы потребляют меньше энергии для обогрева и охлаждения.

    Подумайте об этом так — вы хотите, чтобы внутри вашего дома было около 70 градусов. Температура грунта около 50 градусов. Геотермальному тепловому насосу достаточно повысить начальную температуру на 20 градусов, чтобы в вашем доме круглый год было комфортно.

    А на улице температура может быть от 10 до 90 градусов! Тепловому насосу с воздушным источником намного сложнее поднять или опустить температуру в вашем доме до 70 градусов, когда он запускается из экстремального места.

    Могу ли я получить какие-либо налоговые льготы или другие льготы за установку геотермального теплового насоса?

    Да! Ознакомьтесь с нашим подробным руководством по федеральному налоговому кредиту на геотермальную энергию и узнайте, какие еще доступны государственные и коммунальные льготы.

    Сколько стоит установка геотермальной системы отопления и охлаждения?

    Стоимость

    Dandelion Geothermal начинается примерно с 18 000–25 000 долларов США за 3–5-тонную систему теплового насоса, которая включает все затраты на установку после применения государственных и федеральных стимулов.

    Также доступны варианты финансирования с нулевым снижением стоимости от 150 долларов в месяц. Около половины наших клиентов предпочитают финансировать систему и сразу же начинают экономить.

    Цена может увеличиваться в зависимости от дополнительных сложностей, таких как зонирование и модернизация электрооборудования.Интересно, какие еще факторы могут повлиять на окончательную стоимость? Мы составили самый полный справочник цен на геотермальную энергию в Интернете.

    Сколько стоит замена геотермального теплового насоса?

    Средний геотермальный тепловой насос стоит от 1500 до 2500 долларов за тонну. Хотя точный размер теплового насоса определяется потребностями дома в отоплении и охлаждении, для стандартного дома на одну семью площадью 2000 квадратных футов обычно требуется 5-тонный тепловой насос (от 7500 до 12500 долларов).

    Срок службы геотермального теплового насоса обычно составляет 20-25 лет.

    Сколько денег я могу сэкономить с геотермальным тепловым насосом?

    Большинство домовладельцев видят существенное снижение счетов за топливо для отопления и умеренное увеличение их счетов за электроэнергию, что приводит к общему сокращению ежемесячных счетов за электроэнергию. В зависимости от типа топлива, используемого в вашей старой печи, и ваших потребностей в отоплении, общая экономия может составить тысячи долларов в течение срока службы вашей геотермальной системы Dandelion.

    Эту экономию можно понять с помощью простого уравнения:

    Затраты на отопление и экономия, связанная с геотермальной системой, относятся к ценам на энергию.Поскольку цены на природный газ, пропан и топочный мазут растут по сравнению с ценой на электроэнергию, экономия, связанная с получением геотермальной энергии, увеличивается.

    Хотите узнать, подходит ли вам геотермальная энергия? Щелкните ссылку, чтобы пройти короткую квалификационную викторину!

    Стоит ли геотермальное отопление для дома? Что идет не так?

    Геотермальные системы отопления для домов

    Бытовые геотермальные системы отопления могут быть отличным способом обогреть дом, заменить печь и помечены как средства экономии.Вопрос в том, стоят ли они шумихи? Вот краткий обзор того, как они работают.

    Начиная с глубины от 6 до 10 метров, температура земли больше не зависит от колебаний температуры поверхности и остается относительно постоянной на уровне от 8 до 10 C. Таким образом, основной принцип геотермального отопления и охлаждения заключается в использовании этого постоянная внутренняя температура земли для уравновешивания сильно колеблющихся температур поверхности в Северной Америке и Канаде.

    С помощью тепловых насосов геотермальные системы отопления и охлаждения извлекают тепловую энергию и передают ее в здания, экономя примерно от 50 до 60% затрат на отопление и охлаждение, в зависимости от сравниваемого топлива.

    В летние месяцы геотермальное охлаждение работает аналогично стандартному кондиционированию воздуха, только тепло не просто выбрасывается в наружный воздух, а откладывается глубоко в земле для использования в будущем. Результатом является безупречное кондиционирование воздуха, потому что тепло, извлекаемое в летние месяцы, фактически используется для обогрева земли глубоко под землей, тепла, которое повысит эффективность теплового насоса из источника тепла в зимние месяцы.

    Геотермальные системы отопления дома:

    Вертикальные геотермальные системы с замкнутым контуром имеют герметичную U-образную трубу из полиэтилена высокой плотности, по которой переносится теплоноситель (обычно смесь воды и метанола) в непрерывно циркулирующем контуре, обеспечивающем теплопроводный обмен.Когда жидкость возвращается на поверхность, нагревается или охлаждается в зависимости от сезона, дополнительное или уменьшенное количество тепла в воде используется для кондиционирования дома. Требуемая глубина для этой системы обычно составляет 300 футов или более, а стоимость рассчитывается в футах. Через нос, но ногой.

    Геотермальная вертикальная петельная система © Alexandre Gilbert

    Горизонтальные замкнутые геотермальные системы работают так же, как и вертикальные системы, за исключением того, что трубы проходят вперед и назад на глубине от 6 до 10 футов под землей.Установка предполагает вырытие траншей (по крайней мере, 300 футов из них), а не рытье колодца.

    Горизонтальные системы тепловых насосов с грунтовым источником могут быть дешевле в установке, но требуют значительного пространства и наносят довольно серьезный ущерб любым экосистемам, которые лежат на предполагаемом пути. Для данной длины трубы системы с горизонтальным контуром немного менее эффективны, чем системы с вертикальным контуром, поскольку на них легче воздействовать температурой поверхности. Другой недостаток заключается в том, что при возникновении утечки в контуре при использовании горизонтального коврика или системы решетчатого типа всю территорию сада придется снова выкапывать в поисках крошечной утечки, которая теряет давление в системе.

    Геотермальная система с горизонтальным контуром © Alexandre Gilbert

    Геотермальные системы с открытым контуром используют грунтовые воды, закачиваемые непосредственно из подающей скважины (глубиной от 75 до 100 футов) для забора и нагнетания тепла. Вода откачивается из первой скважины, а после теплообмена закачивается во вторую скважину.

    Геотермальная система с открытым контуром © Alexandre Gilbert

    Системы с открытым контуром имеют очень высокий термический КПД, и их установка может быть на 50% дешевле, чем вертикальные системы с обратной связью.Однако условия, необходимые для правильного функционирования этих систем, редко встречаются в городских районах, поскольку они требуют обильного источника грунтовых вод и высокого уровня грунтовых вод.

    Сэкономит ли геотермальное отопление мне деньги?

    Это действительно зависит от размера объекта отопления. Никакая геотермальная система не обходится дешево в установке, и поскольку она предлагает только сокращение потребления, окупаемость инвестиций действительно возможна только для больших зданий. По этой причине геотермальная энергия больше подходит для коммерческих или многоквартирных жилых проектов значительного размера.

    Дом должен быть довольно большим и иметь несколько плохую изоляцию, чтобы фактически окупить себя в разумные сроки. Во многих случаях, особенно при строительстве новых домов среднего размера, такие крупные финансовые вложения в энергоэффективность могут принести гораздо большую прибыль, если вместо этого они будут направлены на удержание тепла — более качественные окна, дополнительную изоляцию дома в новом строительстве, изоляцию существующих стен от снаружи во время ремонта дома, а лучше ленты и мембраны для герметизации воздуха и т. д.

    Цены Ball park на геотермальную систему: для дома среднего размера (2000 кв. Футов) установка GSHP легко будет стоить 30 000 долларов, и это в обмен на ежемесячную экономию около 50% на счетах за отопление. Таким образом, окупаемость среднего дома для одной семьи слишком далека, чтобы сделать его финансово конкурентоспособным вариантом для всех домов, кроме самых потребляющих, — и даже тогда только тогда, когда котел или печь вышли из строя и нуждаются в замене.

    Те же самые инвестиции в размере 25 000 долларов (или, возможно, меньше) в лучшую тепловую оболочку, вероятно, легко сократят счета за отопление на 70 или 80%, а может, и больше.Геотермальная энергия — отличная глобальная технология, но дома с плохой изоляцией для одной семьи получат гораздо больше прибыли, если вместо этого деньги будут вкладываться в изоляцию или баланс между энергосберегающими ремонтами и высокоэффективными тепловыми насосами.

    Земляной тепловой насос | Институт физики

    Чтобы обогреть здание и сделать его пригодным для проживания или работы людей, обычно нужно тратить деньги на топливо, которое, в зависимости от вида топлива, выбрасывает углерод в окружающую среду и способствует изменению климата.Но что, если бы мы могли получить бесплатное отопление, заглянув под землю?

    Когда вы уходите под землю и уходите вглубь Земли, на глубине около шести метров земля имеет стабильную температуру около 12⁰C круглый год. Хотя это звучит не очень тепло, мы можем использовать технологию, называемую геотермальным тепловым насосом, чтобы использовать температуру почвы для поддержания комфортной температуры внутри зданий.

    Что такое геотермальный тепловой насос?

    Земной тепловой насос очень похож на холодильник.В холодильнике жидкость, проходящая по трубам, идущим как внутри, так и снаружи холодильника, сжимается с помощью электродвигателя и перекачивается так, что она переходит из жидкости в газ и обратно. Благодаря этому трубы снаружи холодильника остаются горячими, а внутри — холодными; охлаждение внутри и обогрев снаружи.

    Летом так же работает тепловой насос. Трубы, идущие внутри здания, охлаждают его, а трубы, идущие снаружи здания, нагревают землю. Зимой тепловой насос работает в обратном направлении.Земля охлаждается, а внутри утепляется.

    Устойчивая энергия из-под земли

    В Лондоне температура глины и почвы на глубине нескольких метров под землей остается стабильной на уровне 12⁰C круглый год, а над землей температура может колебаться от ниже 0 fromC зимой до выше 30⁰C летом. Постоянная температура под землей позволяет геотермальному тепловому насосу работать предсказуемо и эффективно круглый год.

    Хотя тепловым насосам для работы требуется электричество, использование энергии, хранящейся под землей, позволяет им быть более эффективными и экологически безопасными, чем более традиционные системы отопления и охлаждения.Зимой тепловой насос может обогреть здание так же эффективно, как электрический обогреватель, но потребляет лишь четверть мощности.

    Летом в долгий солнечный день можно управлять тепловым насосом, используя только электроэнергию, вырабатываемую солнечными панелями на крыше, что снижает общие выбросы углекислого газа в здании за счет снижения зависимости от электроэнергии, вырабатываемой электростанциями.

    Узнать больше

    • Консультации для домовладельцев по геотермальным тепловым насосам от Energy Saving Trust.
    • Информация от Ассоциации наземных тепловых насосов.
    • Узнайте больше о физике, лежащей в основе дома IOP’s King’s Cross, в статье из Physics Review (PDF, 1 МБ). (Первоначально опубликовано в ноябре 2019 г. и воспроизведено с любезного разрешения Hodder Education)

    Геотермальный контур заземления | Геотермальное отопление | Международный наземный тепловой насос

    СИСТЕМЫ ГЕОТЕРМИЧЕСКОГО КОНТУРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ

    Геотермальные системы отопления и охлаждения, также называемые «грунтовыми источниками»,
    «заземленные» или «земные» тепловые насосы «… Автономный, с электрическим приводом
    системы, которые используют относительно постоянную умеренную температуру Земли для
    обеспечивать отопление, охлаждение и горячее водоснабжение более эффективно и дешевле, чем
    станет возможным с помощью других традиционных технологий нагрева и охлаждения «, согласно
    IGSHPA, Международная ассоциация наземных тепловых насосов.

    Введение
    В геотермальных системах с замкнутым контуром используются пластиковые трубы и фитинги, которые закапываются в землю в
    различные конфигурации, либо погруженные в воду.Сеть труб и фитингов, иногда
    называемый теплообменником с заземлением или просто контур заземления, обычно подключается
    к механическому тепловому насосу с жидкостным источником. Теплообменник с заземлением передает тепловую энергию
    источник во время циклов нагрева и теплоотвод во время циклов охлаждения. Тепловой насос передает
    тепловая энергия в контур заземления или из него для обогрева или охлаждения здания по мере необходимости.

    Материалы
    Типичные пластиковые материалы для трубопроводных систем контура заземления:

    • HDPE: полиэтилен высокой плотности
    • PEX: сшитый полиэтилен
    • PE-RT: Полиэтилен повышенной температуры

    В дополнение к этим материалам трубопроводов контура заземления, ХПВХ
    (хлорированный поливинилхлорид) и PP (полипропиленовая напорная труба)
    также может использоваться для внутренних трубопроводов, таких как коллекторы и коллекторы, если они одобрены.В некоторых случаях полипропиленовая труба может также использоваться в качестве заглубленных системных коллекторов.

    Приложения
    Геотермальная система с обратной связью обычно включает:

    1. Механические компоненты: механический тепловой насос в корпусе со встроенным электронным управлением, циркуляционные насосы и клапаны, обычно устанавливаемый в помещении
    2. Трубопровод теплообменника с заземлением: Пластиковая труба и фитинги:
    • Похоронен в горизонтальной плоскости (напр.грамм. траншеи),
    • Падение вертикально (например, из скважин),
    • Устанавливается в вертикальное отверстие большого диаметра (например, спирали),
    • Просверлено или вставлено под углом (например, наклонно),
    • Погружен в поверхностный водоем (например, пруд, озеро), или
    • Заключены в конструкционные свайные системы зданий (например, энергетические сваи)
  1. Жидкий теплоноситель: вода, вода / раствор антифриза (напр.грамм. гликоль) или солевой раствор
  2. Другие термины для теплообменника с заземлением — это «контур заземления» или «исходный теплообменник».

    Проектирование системы для конкретного применения, включая выбор подходящих материалов для трубопроводов.
    и метод установки контура заземления, является важной частью установки успешной системы.
    Особенности участка (почвенный материал, расстояние до коренных пород, уровень грунтовых вод,
    наличие пруда или водоудерживающего устройства) может быть доминирующим фактором в системе
    дизайн.В любой конфигурации имеется соответствующий пластиковый материал трубопровода, отвечающий требованиям
    сайт нуждается и может быть включен в успешный проект системы для приложения.

    Преимущества
    Выбор материала трубопровода имеет решающее значение для общего успеха замкнутого цикла.
    заземленная система и должна обеспечивать коррозионную стойкость, химическую стойкость, гибкость,
    ударопрочность, устойчивость к медленному росту трещин, длительная гидростатическая прочность
    (способность к давлению) и термостойкость.Кроме того, контур заземления нагревается
    материалы теплообменника должны обеспечивать подходящую способность к теплопередаче.

    Перечисленные выше материалы трубопроводов контура заземления BCD удовлетворяют этим требованиям.
    Хотя один материал может иметь преимущество в определенных приложениях, каждый
    материал следует рассматривать как часть общего процесса проектирования.

    См. Также
    PPI TN-55 Пластиковые трубопроводные материалы для геотермального отопления и охлаждения наземных источников
    PPI Справочник по полиэтиленовым трубам (гл.13) Применение систем отопления, вентиляции и кондиционирования для полиэтиленовых труб
    ANSI / CSA / IGSHPA C448 Проектирование и установка систем тепловых насосов с грунтовым источником для коммерческих и жилых зданий
    Международная ассоциация тепловых насосов с грунтовым источником IGSHPA
    Организация по геотермальному обмену GEO
    Программы сертификации NSF 358 для геотермальных трубопроводов Системы

    Meline / Kavanaugh Paper: Геотермальные тепловые насосы — просто эффективные

    Направляющая для наземного теплового насоса

    Наземные тепловые насосы могут показаться сложными, но знаете ли вы, что у вас дома уже есть такая же технология в холодильнике или морозильной камере?

    Энергоэффективные, надежные и возобновляемые наземные тепловые насосы могут многое предложить, когда мы переезжаем из дома, полагаясь на энергию ископаемого топлива.Тепловые насосы также подпадают под действие растущего числа государственных схем, направленных на более широкое внедрение этих систем экологического отопления, включая программу поощрения за использование возобновляемых источников тепла (RHI) и грант на строительство зеленых домов, а также предлагаемый грант на экологически чистое тепло.

    Однако это не универсальное решение по обеспечению домов зеленым отоплением. Мы подробно рассмотрим эту технологию возобновляемых источников, от того, как работают геотермальные тепловые насосы до финансовых последствий и пригодности вашего дома.

    (ПОДРОБНЕЕ: получите расценки на свой тепловой насос)

    Что такое наземный тепловой насос?

    Земляные тепловые насосы (GSHP) — это способ обогрева вашего дома солнечной энергией, но совсем другим способом, чем солнечные панели.В GSHP используется серия заглубленных в землю труб, которые извлекают энергию солнца, нагревая землю. Затем тепловой насос преобразует эту энергию в тепло, используемое в доме.

    Есть два основных элемента системы теплового насоса с грунтовым источником:

    • Наземный массив, который может быть либо горизонтальной сеткой труб, которые должны быть на 1,2 м ниже уровня земли, либо двумя или тремя вертикальными скважинами, которые вероятно, будет более 70 м в глубину. В любом случае протяженность массива грунта будет определяться размером теплового насоса и условиями почвы.
    • Сам тепловой насос, установленный в доме.Некоторые из них включают в себя водонагреватель с горячей водой и могут быть размером с большой шкаф для хранения документов. Самые маленькие насосы, например, из линейки тепловых насосов Kensa, можно установить в кухонном шкафу под раковиной.

    Земельные тепловые насосы используют электрическую энергию высокоэффективным способом для производства тепла.

    В результате значительно снижаются эксплуатационные расходы на отопление, а также сокращаются выбросы CO2.

    Сколько стоит наземный тепловой насос?

    Стоимость установки типичной системы теплового насоса с грунтовым источником в доме площадью 240 м2 будет начинаться от 12 000 фунтов стерлингов, в зависимости от типа и качества системы теплового насоса.

    Общепринятая «бюджетная» цифра составляет от 1000 до 1200 фунтов стерлингов за кВт мощности, в зависимости от производителя и особенностей установки.

    Дом с четырьмя спальнями площадью 200 м2, построенный в соответствии со стандартами Строительных норм, вероятно, потребует теплового насоса мощностью 8 кВт, стоимостью около 6000–7000 фунтов стерлингов, а остальная часть — это стоимость установки, которая может значительно варьироваться в зависимости от условий грунта.

    (БОЛЬШЕ: объяснение затрат на наземные тепловые насосы)

    Примечание редактора: Homebuilding.co.uk сотрудничает с лучшими британскими специалистами по тепловым насосам, чтобы удовлетворить ваши требования в отношении их продуктов и услуг.Просто ответьте на несколько вопросов о том, что вам нужно от теплового насоса, и мы свяжем вас с подходящим партнером.

    Сколько стоит эксплуатация наземного теплового насоса?

    Для дома с четырьмя спальнями, вероятно, потребуется около 11 000 кВт / ч тепла для отопления помещений и 4 000 кВт / ч для горячего водоснабжения.

    Если мы предположим, что сезонный коэффициент полезного действия (SCoP) равен 4,5, то для работы собственности потребуется (11,000 + 4,000) / 4,5 = 3,334 кВтч электроэнергии.

    Электроэнергия по цене около 15 фунтов за кВтч (включая НДС, постоянные платежи и т. Д.) Дает текущие расходы в размере 500 фунтов стерлингов в год.Это сопоставимо с 890 фунтами стерлингов в год для эксплуатации газового котла и около 750 фунтов стерлингов для теплового насоса с воздушным источником.

    Скважинный грунтовый тепловой насос идеально подходит для компактных площадок, но для его установки требуется специальное землеройное оборудование. (Изображение предоставлено Kensa Heat Pumps)

    Сколько денег я могу сэкономить, установив наземный тепловой насос?

    Эксплуатационная стоимость геотермального теплового насоса будет составлять около 3,4 пенсов / кВтч, газового котла — около 6 пенсов / кВтч (поскольку они будут различаться у разных поставщиков и при условии эффективности 90%), а теплового насоса с воздушным источником тепла — быть около 5 пенсов / кВт · ч.

    Фактическая экономия, очевидно, будет зависеть от того, сколько тепла нужно дому.

    На какие гранты могут претендовать наземные тепловые насосы?

    Наземные тепловые насосы соответствуют критериям государственного стимулирования использования возобновляемых источников тепла, которые в настоящее время планируется закрыть для новых заявителей 31 марта 2022 года.

    По этой схеме те, кто использует технологии производства тепла из возобновляемых источников, получают компенсацию за произведенное тепло.

    Схема RHI будет платить 21,16 пенсов за кВт за каждый кВтч тепла, произведенного тепловым насосом (за вычетом электроэнергии, использованной для его производства), по сравнению с 10.85p для источника воздуха и, конечно, ничего для газового или масляного котла.

    Они также имеют право в качестве основной меры по гранту «Зеленые дома». Это означает, что правительство предлагает ваучеры на сумму до 5000 фунтов стерлингов (или 10000 фунтов стерлингов для некоторых домохозяйств с низким доходом) на покрытие затрат на установку ряда зеленых домов, включая тепловые насосы с грунтовым источником.

    Хотя и RHI, и грант Green Homes Grant могут использоваться на одной и той же установке наземного теплового насоса, стоимость любых ваучеров GHG будет вычтена из последующих выплат RHI.

    Как работают геотермальные тепловые насосы?

    Смесь воды и антифриза перекачивается вокруг массива земли для поглощения низкопотенциального тепла, выделяемого солнечной энергией и хранящегося в земле.

    В тепловом насосе используется технология сжатия и расширения (как и в вашем холодильнике), чтобы извлекать и усиливать это тепло, повышая температуру и делая его полезным в доме.

    Количество тепла, которое может быть собрано, будет определяться условиями почвы — например, глина удерживает больше тепла, чем песок, — и количеством доступной незатененной земли.

    Являются ли грунтовые тепловые насосы шумными?

    Самый громкий из них будет около 42 децибел, что эквивалентно морозильному ларьку.

    Как показывает практика, на каждый 1 кВт тепловой мощности требуется площадь 50 м2; тепловому насосу мощностью 8 кВт потребуется 400 м2, если принять во внимание влажную глинистую почву (размер теннисного корта — 260 м2).

    Хороший установщик рассчитает точное количество тепла, необходимое для дома, чтобы определить размер необходимого теплового насоса.

    Они также будут исследовать грунтовые условия, чтобы определить тип грунта, достаточно ли места для горизонтальной установки или потребуется ли бурение скважин.

    Наземный тепловой насос какого размера мне нужен?

    Достаточно большой, чтобы отапливать дом, и не более того. В современном доме с 4 спальнями, вероятно, потребуется источник тепла мощностью 8 кВт, но часто может быть установлен бойлер на 20 кВт.

    У такого завышения есть коммерческие и технические причины, но тепловой насос — это не то же самое.

    В этой ситуации мощность теплового насоса должна быть не более 8 кВт для достижения максимальной эффективности.

    Как устанавливаются геотермальные тепловые насосы?

    Пример горизонтального наземного массива.(Изображение предоставлено Worcester Bosch)

    Горизонтальный массив заземления будет состоять либо из прямых, либо из спиральных труб (так называемых обтяжек). Между ними нет технической разницы или разницы в эффективности, и установщик (вместе с производителем) посоветует, что лучше всего подходит для вашей ситуации.

    Пример вертикальной или скважинной группы. (Изображение предоставлено Worcester Bosch)

    Вертикальный массив будет иметь скважины, просверленные в земле и соединенные поперек их вершин.

    Количество и глубина скважин будет зависеть от размера теплового насоса и геологических условий.

    Например, для теплового насоса мощностью 8 кВт, вероятно, потребуется как минимум три скважины глубиной около 70 м. Им не нужна большая площадь земли, и при подходящей цене вертикальный массив — хороший вариант.

    Однако цена на скважины может сильно различаться по стране и может быть непомерно высокой.

    (БОЛЬШЕ: Установка теплового насоса с грунтовым источником)

    Пример установки водяного теплового насоса. (Изображение предоставлено: Тепловые насосы Kensa)

    Хотя это гораздо реже, вы также можете использовать водные объекты, такие как озера, реки, пруды и ручьи, с помощью системы тепловых насосов с грунтовым источником.Известные как водяные тепловые насосы, трубы устанавливаются через маты для пруда, погруженные в воду.

    Это не только устраняет необходимость в рытье грунта, но и энергия, возвращаемая тепловому насосу, обычно на 5-6 ° C выше, чем у стандартных коллекторов, что повышает эффективность теплового насоса.

    Тепловые насосы обычно устанавливаются рядом с внешней стеной, чтобы обеспечить легкий доступ к трубам массива заземления. Также потребуется место для водонагревателя, но, поскольку они работают очень тихо, они обычно удобно размещаются в подсобном помещении.

    Насколько глубоко нужно проложить трубы в земле?

    Спиральные трубы (или гибкие трубы) в траншее для геотермального теплового насоса. (Изображение предоставлено: Kensa Heat Pumps)

    Могу ли я самостоятельно установить наземный тепловой насос?

    Нет, это не рекомендуется по двум причинам. Установка как теплового насоса, так и наземного массива — технически сложная задача, которую лучше доверить должным образом обученным и опытным людям. А для получения права на участие в программе RHI система должна быть установлена ​​поставщиком, аккредитованным MCS.

    Для горизонтального массива грунта:

    Трубы в земле (массив заземления) могут быть прямыми или спиральными (гибкие). Между ними нет разницы в технических характеристиках или эффективности, и выбор будет продиктован практическими проблемами на месте.

    В любом случае трубы должны быть на 1,2 м ниже уровня земли. Расстояние между трубами не менее важно, чем глубина.

    Поскольку горизонтальный массив грунта собирает тепло, поступающее в землю от солнца, трубы необходимо располагать достаточно далеко друг от друга, чтобы они не забирали больше тепла, чем следовало бы, и охлаждали землю.

    То есть 3 м для прямых труб и 5 м для обтяжек (с учетом глинистой почвы, шире для других типов почвы). Кроме того, трубы должны находиться на расстоянии не менее 5 м от границы с любым прилегающим участком.

    Требуется специальное буровое оборудование для создания скважин для вертикальной установки. (Изображение предоставлено: Kensa Heat Pumps)

    Для вертикальной или скважинной системы:

    Глубина может быть от 70 до 120 м, в зависимости от грунтовых условий и размера теплового насоса.Как и количество необходимых скважин.

    Поскольку температура почвы повышается с увеличением глубины, часто бывает выгодно иметь меньшее количество более глубоких скважин, но это не всегда возможно.

    Требуется ли разрешение на проектирование для установки геотермального теплового насоса?

    Внешне ничего не видно, и обычно это считается Разрешенной разработкой, поэтому разрешение на планирование не требуется.

    Если объект находится в заповедной зоне или не входит в список объектов собственности, рекомендуется проконсультироваться с соответствующими органами.

    (Изображение предоставлено Nibe)

    Каковы плюсы и минусы наземных тепловых насосов?

    Плюсы

    • Эксплуатационные расходы, вероятно, будут примерно на 45% ниже, чем для газового котла
    • Если вы подпишетесь на поставщика электроэнергии, работающего только на возобновляемых источниках энергии, тогда выбросы CO2 для всего дома, а не только для системы отопления, будет фактически нулевым
    • Как только начальные проблемы будут решены, у вас будет система отопления, которая будет столь же надежна, как газовый котел, и, вероятно, прослужит вдвое дольше

    Минусы

    • Этап установки и начало с высокими капитальными затратами — вероятно, будет от 8 000 до 10 000 фунтов стерлингов для типичного дома с 3 или 4 спальнями
    • Нарушение сада при установке горизонтального или вертикального массива грунта.
    • Стоимость и сбои при модернизации радиаторов

    Насколько эффективны геотермальные тепловые насосы?

    Эффективность указывается как SCoP, и типичный показатель для геотермального теплового насоса будет чем-то выше 4,0.

    Это означает, что на каждый 1 кВт электроэнергии, использованной для привода теплового насоса, он будет производить 4,0 кВт тепла. В первую очередь, эта эффективность делает тепловые насосы хорошей идеей.

    Ключевые факторы, влияющие на низкие эксплуатационные расходы и высокую эффективность:

    • Хорошо изолированный дом потребует меньшего теплового насоса, меньшего массива заземления (или меньшего количества скважин) и меньшего количества электроэнергии, что снижает капитальные и эксплуатационные расходы.Таким образом, эффективность системы начинается с минимизации количества тепла, необходимого в доме.
    • Хорошо спроектированная система — определение теплового насоса сложнее, чем определение газового котла. Обычно размер вашего газового котла завышают «на всякий случай», это не лучшая идея, когда речь идет о тепловых насосах. Система большого размера стоит дороже и работает менее эффективно, чем система нужного размера.

    Установка горизонтального массива заземления с тонкими трубами для системы теплового насоса с грунтовым источником (Изображение предоставлено: Kensa Heat Pumps)

    Следует признать, что установка теплового насоса с грунтовым источником не является самостоятельным проектом.

    Это технически сложная задача, требующая обученных и опытных людей. Кроме того, для получения права на участие в программе RHI установщик и оборудование должны быть сертифицированы MCS.

    Ключом ко всему этому является поиск надежного установщика, который спроектирует и размер вашей системы, и хорошей отправной точкой является выбор члена ассоциации GSHP . Признак хорошего установщика — это тот, кто проверяет состояние почвы и предлагает качественное оборудование.

    Но обычно все сводится к должной осмотрительности: проверке истории установщика и предоставленных им рекомендаций.

    Можно ли использовать наземный тепловой насос с радиаторами?

    Короткий ответ — да.

    Радиаторы разработаны для работы с высокой температурой потока, доступной от газового или масляного котла — обычно около 70 ° C. Тепловые насосы наиболее эффективны при температуре подачи ниже 45 ° C.

    Системы отопления обычно работают в цикле — включаются и выключаются — по мере того, как комната остывает и требуется больше тепла.Общепринятое решение — увеличить размер радиатора (возможно, вдвое), чтобы комната обогревалась за разумный промежуток времени.

    Существует школа мысли, которая сейчас набирает обороты, которая предполагает, что даже при 45 ° C радиатор в конечном итоге согреет комнату, и что если система отопления работает круглосуточно, комната не будет охлаждаться, а радиаторы большего размера будут не требуется.

    И поскольку система по-прежнему выделяет такое же количество тепла, это не влияет на эксплуатационные расходы.

    (ПОДРОБНЕЕ: Как заменить радиатор)

    Какое обслуживание требуется для наземного теплового насоса?

    Тепловые насосы не требуют технического обслуживания, но, поскольку они представляют собой герметичные системы, затраты на техническое обслуживание довольно низки.

    Как и любая система отопления, они нуждаются в ежегодной проверке основных компонентов — насосов и двигателей — и на предмет утечки хладагента.

    Стоимость, вероятно, составит от 100 до 150 фунтов стерлингов в год.

    Подходит ли геотермальный тепловой насос для моего дома?

    Если вы планируете использовать геотермальный тепловой насос, имейте в виду:

    • Тепловой насос лучше всего работает в хорошо изолированном доме.Тепловой насос по-прежнему будет работать в доме с высокими требованиями к теплу, но будет дороже. Дело в том, что разница в цене между, скажем, газовым котлом мощностью 15 и 30 кВт может составлять 1000 фунтов стерлингов, включая установку. Разница между тепловым насосом 10 кВт и 20 кВт может составлять 10 000 фунтов стерлингов плюс дополнительные затраты на установку. Инвестиции в изоляцию существенно влияют на стоимость GSHP.
    • Для горизонтального массива требуется достаточно места в саду. Тем не менее, установка в скважину — вариант для тех, у кого мало места.Вам также необходимо предусмотреть доступ к строительной площадке для землеройной техники.
    • Она должна быть подключена к подходящей системе отопления и наиболее эффективно сочетается с напольным отоплением , поскольку для этого требуется гораздо более низкая температура воды, чем для радиаторов. Альтернативой является модернизация существующих радиаторов, чтобы они могли работать с более низкой температурой подачи.

    Они предлагают высокий возврат RHI, низкие эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание, а системы более надежны, чем газовые котлы, и имеют более длительный срок службы.Вопрос, возможно, не в том, «подходит ли мой дом для теплового насоса», а скорее в том, «как мне сделать мой дом подходящим»?

    Стоят ли геотермальные тепловые насосы?

    Зависит от вашей точки зрения. Многим неприятны высокие капитальные затраты. Другие находят очень привлекательными низкие эксплуатационные расходы, высокие платежи RHI, долговечность и низкие выбросы CO2.

    Разумно предположить, что при правильной установке в правильной ситуации нет лучшей альтернативы.


    Месяц зеленых домов

    Чтобы совпасть с Днем Земли 2021 года, Homebuilding & Renovating и более широкая сеть Future Homes Network объединили свои усилия для запуска Месяца зеленых домов, где мы поделимся всеми лучшими советами, идеями и продуктами, которые помогут вам сократить выбросы углекислого газа и сделать свой дом зеленее.


    Понимание геотермальных систем отопления и охлаждения

    Геотермальные системы отопления и охлаждения стали популярными среди домовладельцев по всей территории США, поскольку в центре внимания уделяется сокращению выбросов энергии и углеродному следу. Геотермальные системы существуют с 1940-х годов, начиная с обеспечения основного нагрева воды. Со временем внедрение новых технологий и достижений в системах обработки воздуха сделало геотермальные системы пригодными в качестве коммерчески жизнеспособной альтернативы более традиционным системам HVAC.

    Геотермальные системы отопления и охлаждения, также называемые геотермальными тепловыми насосами (GSHP), обеспечивают нагрев и охлаждение путем обмена теплом с землей. В этих системах используется то обстоятельство, что температура почвы остается относительно постоянной в течение года, в пределах от 45 o до 75 90 649 o F. В зависимости от сезона земля может служить источником тепла или радиатором.

    Внедрение геотермальных систем кондиционирования позволяет сэкономить от 20% до 60% счетов за коммунальные услуги.Кроме того, даже несмотря на то, что первоначальные затраты на установку могут быть высокими, относительно короткий период окупаемости, составляющий 6-7 лет, компенсирует первоначальные вложения. По истечении этого срока это не требует особого обслуживания и становится энергосберегающей системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для вашего дома.

    Все геотермальные системы охлаждения и отопления имеют несколько общих компонентов. К ним относятся механизм для передачи теплоносителя на землю и обратно, тепловой насос для перемещения жидкости и распределительную систему.

    Давайте взглянем на каждую из этих подсистем и их роли.

    Геотермальные петлевые системы

    Все виды геотермальных систем используют сеть соединенных между собой труб, используемых в качестве теплообменников, размещенных под землей. Зимой, когда воздух холодный, а земля теплая, хладагент в этих змеевиках поглощает тепло от земли и передает его в здание. Этот же процесс меняется на противоположный летом, когда тепло поглощается из здания и отводится в землю.

    Эта система контура подключается к геотермальному тепловому насосу.Он включает компрессор, насос и дополнительный блок обработки воздуха, если система нагревает воздух. Затем этот воздух циркулирует по всему дому с помощью системы воздуховодов и вентиляционных отверстий.

    Геотермальные системы классифицируются в зависимости от конструкции теплообменников. Это могут быть закрытые петли, открытые петли, вертикальные, горизонтальные петли, петли для пруда или узкие петли. Системы с замкнутым контуром рециркулируют уже имеющийся в системе хладагент. С другой стороны, системы с открытым контуром постоянно обновляют хладагент, используя пресноводное озеро или подземный водоносный горизонт, так как в этом случае хладагентом в основном является вода.

    Геотермальные системы с замкнутым циклом

    Системы с замкнутым контуром обычно используются для геотермальных систем. Вода, смешанная с антифризом или другим подходящим хладагентом, используется в змеевиках теплообменника в качестве теплоносителя. Нет необходимости постоянно пополнять жидкость в системе. Эта система может быть дополнительно разделена в зависимости от ориентации контуров теплообменника в земле.

    Вертикальные петли

    Как видно, теплообменники этого типа ориентированы вертикально.Отверстия просверливаются на глубину до 400 футов, и в них помещаются U-образные трубы. Затем несколько U-образных трубок в разных отверстиях соединяются, образуя замкнутую сеть, которая затем соединяется с насосом и компрессором (если таковой имеется).

    Затем скважина заполняется цементным раствором, чтобы обеспечить лучшую теплопроводность между U-образными трубками и землей. Количество скважин, расстояние между ними, глубина и объем жидкости в U-образных трубках зависят от характеристик почвы, потребностей дома в отоплении и охлаждении, колебаний температуры.

    Преимущество такой конструкции в том, что ее можно разместить на небольшой площади по сравнению с горизонтальными петлями. Это делает его идеальным для небольших домовладельцев или школ в застроенных районах, где недвижимость часто может быть премиум-класса. Но нужно принимать профилактические меры, чтобы скважины были достаточно прочными, чтобы не обрушиться. Более того, пробуренный грунт должен по-прежнему удерживать здания в непосредственной близости.

    Горизонтальные петли

    Система горизонтальных петель состоит из труб, расположенных горизонтально вдоль земли.Выкапывается неглубокая и длинная траншея глубже линии промерзания, в которую помещаются U-образные трубы. Обычно глубина составляет от 1 до 3 метров. Длина может достигать 400 футов, в зависимости от конкретных требований.

    Глубина может иметь сильное влияние на характеристики нагрева и охлаждения горизонтальной петлевой системы. Если петли слишком мелкие, они могут поглощать тепло от солнца во время перехода с зимы на лето, когда земля еще сравнительно холодная. Это увеличивает тепловую мощность системы.Но отрицательным эффектом является то, что в зимние месяцы петли будут охлаждаться с большей скоростью из-за их близости к поверхности.

    Эту проблему можно устранить, увеличив глубину петель, при этом повышенная стоимость установки компенсируется экономией энергии. Другое решение — использовать теплопроводящий верхний слой над петлями. Это предотвращает воздействие на петли верхнего слоя почвы или атмосферных изменений температуры.

    Горизонтальные петлевые системы больше подходят для участков с большим количеством грунта, который можно откопать, например, в больших фермерских домах, загородных усадьбах и т. Д.

    Обтягивающие петли

    Подобно горизонтальным петлям, узкие петли используются там, где необходимо использовать горизонтальные петли, но недостаточно места. Змеевидные трубы укладывают в неглубокие траншеи, похожие на горизонтальные петли. Эти петли накладываются друг на друга при размещении на дне траншеи. Это обеспечивает такое же расстояние, на которое жидкость может проходить внутри труб, но с укороченной длиной охвата всей системы.

    Петли для пруда

    Эти системы используются там, где поблизости есть подходящий водоем.Петли можно погружать под воду или ставить на дно водоема. Такая система не требует затрат на копание или бурение, а в случае неисправности или утечки обеспечивает легкое извлечение петлевой системы. Водоем должен быть достаточно глубоким, чтобы поверхностные эффекты температуры не переходили в петли.

    Геотермальные системы открытого цикла

    Системы с открытым контуром — самые простые из всех форм геотермальных систем отопления.Труба с открытым концом используется для забора воды из подземного водоносного горизонта, горячего источника или другого подходящего источника воды. Затем эта вода проходит через теплообменники теплового насоса. Затем использованная вода сбрасывается в том же источнике воды на подходящем расстоянии от водозабора. Однако у систем с разомкнутым контуром есть несколько проблем.

    Необходимо тщательно следить за тем, чтобы входящая вода была достаточно чистой и имела подходящий минеральный состав, чтобы не повредить тепловой насос или теплообменники.Растворенные химические вещества или твердые вещества в воде могут вступать в реакцию с материалом теплообменника и служить ускорителем коррозии. Известковый налет может образовываться внутри труб, уменьшая тем самым поток воды.

    Более того, экологические нормы в некоторых местах требуют, чтобы выходящая вода была обработана перед сбросом. Даже более строгие правила могут полностью запретить слив воды, что потребует использования замкнутых систем.

    Геотермальные тепловые насосы

    Почти каждый тип геотермальной системы имеет тепловой насос.Обычно его устанавливают в шкафу, где-то вне поля зрения. Геотермальный тепловой насос состоит из компрессора, теплообменника и других связанных систем управления. Если система отопления и охлаждения использует воздух для кондиционирования внутренних помещений, то в комплект поставки также входит установка кондиционирования воздуха.

    Тепловые насосы работают за счет обмена теплом между хладагентом (обычно водой) в контурах заземления и средой внутри воздуховодов. В зимние месяцы вода поглощает тепло от земли и направляется к теплообменнику теплового насоса.Затем хладагент сжимается, повышая его температуру и превращая его в газ. Затем тепло из хладагента извлекается с помощью теплообменников и проходит через систему каналов или труб по всему дому. Последний шаг обычно делается с приточно-вытяжными установками, если воздух используется для распределения тепла.

    В летние месяцы этот процесс меняется на противоположный. При геотермальном охлаждении хладагент поглощает тепло из помещения и отводит его на землю через подземные контуры.

    Геотермальная распределительная система

    Как и канальные системы кондиционирования воздуха, геотермальные системы также используют систему воздуховодов. Это делает геотермальные системы особенно подходящими для проектов ремонта в домах с уже установленными воздуховодами. Затем для этой цели можно использовать существующие воздуховоды.

    Это справедливо для систем, передающих тепло по всему зданию с помощью воздуха, называемых системами жидкость-воздух. Приточно-вытяжные установки, представляющие собой большие вентиляторы, перемещают большие объемы воздуха по воздуховодам.Но в некоторых системах вода напрямую перекачивается по всему дому с использованием труб, встроенных в основную конструкцию дома, или через радиаторные обогреватели — такое устройство называется водо-водяным.

    Водопроводные системы можно также использовать в качестве водонагревателей для бытовых нужд. Геотермальный тепловой насос может поддерживать в проточной воде комфортную температуру 120 o F, что меньше, чем требуемые 150-200 o F, достигаемые с помощью бойлеров. Но предварительный нагрев воды через геотермальную систему приводит к экономии энергии с помощью котла.

    Схема «вода-вода» — популярный вариант в системах распределения воды для отопления и охлаждения. Петли встраиваются под пол или в стены. Эти петли остаются вне поля зрения и не издают шума, но при этом обеспечивают нагрев и охлаждение. Другой вариант — использовать системы отопления плинтусов в сочетании с геотермальными системами. Но будьте осторожны с этим вариантом и проконсультируйтесь со специалистом по поводу правильного определения размера вашего дома и требований к отоплению.

    Затраты на установку геотермального отопления и охлаждения

    Геотермальные системы представляют собой более высокие первоначальные инвестиции, чем современные системы отопления и охлаждения домов, хотя эти затраты постепенно снижаются.При темпах роста рынка геотермальных систем около 12% в год, все больше и больше производителей усиливают конкуренцию и снижают цены.

    В среднем домашние геотермальные системы могут стоить от 10 000 до 30 000 долларов. Точное количество зависит от характеристик почвы, площади, которую предстоит выкапывать, будь то система с вертикальной или горизонтальной петлей, зоны кондиционирования в доме, предшествующей системы воздуховодов и качества установки. Более дорогие версии могут стоить даже дороже.

    Кроме того, выбор между водой-воздухом и водой-водой также может повлиять на стоимость. Тепловые насосы типа вода-воздух — более экономичный выбор между ними.

    Бурение и земляные работы могут составлять более половины общей стоимости установки геотермальной системы. Установка геотермального теплового насоса для всей системы также может быть дорогостоящей. По данным Министерства энергетики США, геотермальное отопление и охлаждение обходятся в среднем в 2500 долларов за тонну.

    Преимущества геотермальных систем отопления и охлаждения

    Геотермальные системы обладают многочисленными преимуществами.Давайте посмотрим на некоторые из них:

    Что касается эффективности, геотермальные системы отопления и охлаждения намного превосходят традиционные системы кондиционирования воздуха. Основная причина этого в том, что система геотермального теплового насоса не выбрасывает тепло в горячую окружающую среду, а скорее передает его в прохладную среду.

    Как обсуждалось ранее, геотермальная система может обеспечить экономию энергии до 50%. В жаркие летние месяцы это может показаться находкой. Частично это связано с высоким коэффициентом энергоэффективности геотермальных систем, достигающим 25 по сравнению с 15 для обычных систем.Следовательно, геотермальное охлаждение может иметь большое влияние на ваши летние счета.

    В геотермальной системе не так много деталей, о которых нужно заботиться, как в обычной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Нет воздуховодов; нет заслонок и жалюзи; нет необходимости держать топливо под контролем. Вам не нужно обслуживать печь зимой и тепловой насос летом. Двумя основными компонентами геотермальных систем являются контуры заземления и тепловой насос. Контуры заземления устанавливаются в самом начале и редко нуждаются в повторном уходе.

    Средний срок службы обычного кондиционера составляет около 10-15 лет. Но это только после должного ухода и ухода. Если вы пренебрегаете надлежащим уходом за HVAC, срок службы может сократиться.

    С другой стороны, геотермальная система отопления или охлаждения может прослужить от 20 до 50 лет. Требуется минимальное обслуживание. Контуры заземления не нужно периодически проверять, и система может работать долгое время. Это связано с тем, что геотермальная система не подвергается воздействию агрессивных элементов круглый год.Обычная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха подвержена воздействию ветра и перепадов температуры, а также вредных загрязнителей, присутствующих в воздухе.

    Экономия за счет геотермальной системы отопления и охлаждения

    Довольно затрат, поговорим об экономии! В настоящее время дома с установленными геотермальными системами имеют право на получение федерального налогового кредита в размере 30%. В дополнение к этому, большинство штатов или электроэнергетических компаний предоставляют скидки или субсидии домам, использующим геотермальные энергетические системы. Это также может значительно снизить затраты на геотермальный тепловой насос.Чтобы узнать, имеете ли вы право на скидку, перейдите в базу данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности.

    Ваши счета за электроэнергию также резко упадут. По оценкам, 42% энергии в доме используется для отопления. Использование геотермальных систем может сократить это использование на 50%, в зависимости от специфики участка. То же самое и с выбросами парниковых газов.

    При среднем сроке службы 20-25 лет геотермальные системы отопления и охлаждения могут привести к экономии энергии до 75 000 долларов в течение всего срока службы.