Земные недра – известный с древнейших времен источник тепла. На глубине 6 метров от поверхности грунта начинается область стабильной температуры, которая круглогодично равняется средней годовой температуре атмосферы региона (примерно +15 ⁰С в умеренной климатической зоне). Поговорим про минусы геотермального отопления.
Сегодня тепло Земных недр активно используется для организации геотермального отопления.
Разумеется, несмотря на неиссякаемость тепловой энергии грунта, организация геотермального отопления сопряжена со множественными сложностями, как технического, так и экономического характера. С точки зрения финансовой выгоды, установка геотермальной системы уступает традиционному твердотопливному, газовому и электрическому обогреву.
Главные недостатки геотермального отопления
1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.
Забор тепла от грунта не происходит сам по себе. Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания.
2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.
Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать систему отопления мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода.
Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.
3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города точно не получится. Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.
Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.
4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.
Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.
Геотермальное отопление обходится очень дорого.
5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет. Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.
Для сравнения, традиционный бытовой газовый котел мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.
Вывод
Конечно, минусы данного типа отопления хорошенько компенсируются преимуществами геотермальных систем. Стоит отметить, что геотермальное отопление не наносит вреда экологии. Если вы приверженец “зеленой энергетики” и не сильно ограничены в бюджете, то грех не использовать геотермальную энергию.
Еще одним важным преимуществом геотермальных коммуникаций является неприхотливость к обслуживанию. Так же как и к хорошему холодильнику, к геотермальному насосу можно не подходить для сервиса на протяжении первых 30 лет точно.
Источник: otopleniesam.ru
Принцип функционирования
Такое явление, как геотермальное отопление, принцип работы которого напоминает обычный холодильник, только наоборот, — становится все популярнее. Земля сохраняет тепло постоянно, можно нагревать объекты, находящиеся на ее поверхности. Суть в том, что изнутри землю нагревает горячая магма, а сверху благодаря грунту она не промерзает.
Тепловую энергию, которая получается в процессе отопления, использует геотермальная система, основанная на специальном тепловом насосе.
И принцип функционирования здесь следующий: сверху ставится тепловой насос, в специальную земляную шахту опускается теплообменник. Грунтовая вода идет через насос и нагревается. Таким образом, тепло, которое получается при этом, используется для промышленных или бытовых целей. Так и работает отопление подземным теплом.
Заметим, что главным преимуществом такой системы является то, что при затратах электроэнергии в 1 кВт получаем полезную тепловую энергию в диапазоне от 4 до 6 кВт. Для сравнения, обычный кондиционер не способен преобразовать 1 кВт электроэнергии в 1 кВт тепловой энергии (закон сохранения энергии, т.к. потери при преобразовании одного вида энергии в другую, увы пока никто не отменял). Отопление за счет тепла земли окупится достаточно быстро при правильном подходе к реализации геотермального отопления.
Особенности системы
Конечно, не так-то и просто сделать геотермальное отопление своими руками, однако это вполне возможно. И для начала делается шахта. Параметры шахты рассчитываются для каждого случая отдельно. Ее габариты будут зависеть от климата в вашей местности, типа грунта, особенностей строения коры земли региона, домашней площади, где будет ставиться такая система. Как правило, глубина шахты составляет от 25 до 100 м.
Далее монтаж геотермального отопления подразумевает такой шаг, как опускание в земную шахту труб, поглощающих тепло. Функции этих труб заключаются в следующем: они будут подавать тепло в насос, который будет повышать температуру жидкости и выводить ее в отопление. Заметим, что если вы решили сделать геотермальные системы отопления своими руками, то вам потребуется помощник, ведь трубы бывают очень тяжелыми.
Заметим, что в летний период отопление от земли, работает в качестве кондиционера. Для этого нужно активировать обратный механизм. В процессе работы теплообменник будет брать охлаждающую энергию.
Способы работы системы
Это эффективная и экологичная система – термальное отопление, принцип работы ее может протекать в трех основных способах:
- Используется тепловая энергия глубоких грунтовых вод. Такая вода – высокой температуры, тепловой насос ее поднимает и нагревает. Далее вода идет через теплообменник, отдавая основную часть своей энергии.
- Данный способ требует от владельцев дополнительных расходов. В глубину грунта от 75 м и ниже спускают резервуар, в котором находится антифриз. Он нагревается и при помощи теплового насоса поднимается к теплообменнику. После того, как тепло отдается теплообменнику, антифриз идет обратно в резервуар.
- А для третьего способа работы системы вообще не требуется оборудовать грунтовую шахту. Такое отопление из земли подойдет для обогрева зданий, имеющих выход на водоем. Так, по дну водоема от теплообменника ставятся зонды горизонтального типа и преобразовывают тепло воды на дне.
Преимущества геотермальной системы отопления
Геотермальные системы отопления обладают несколькими преимуществами:
- Выделение тепловой энергии в несколько раз больше, нежели расход на электричество, которое требует насос.
- Экологическая безопасность больше, чем у других отопительных систем, так как геотермальные отопительные системы не производят никаких вредных выбросов.
- Для того чтобы геотермальная система функционировала, не требуется топлива или дополнительных химических средств. Поэтому она безопасна для владельцев и для окружения.
- В функционировании такого отопления нет риска взрыва или возгорания.
- При условии правильного монтажа отопительной системы она прослужит без техподдержки как минимум – 30 лет.
Устанавливаем геотермальное отопление самостоятельно
Сразу отметим такую особенность: тем, кто решится оборудовать отопление теплом земли, понадобится единожды вложить в это огромную сумму. Конечно, со временем эта стоимость окупится, так как жилье мы строим для себя не на год или два. Кроме того, каждый год стоимость на газ и электроэнергию повышается, а с геотермальной системой вы не узнаете, что такое эти ценовые скачки.
Заметим, что внутри помещения, которое вы хотите отопить, ставятся отопительные элементы, ничем не отличающиеся от водяного отопления. Ваше жилье будут обогревать радиаторы, а тепло в них будет идти по трубам.
Однако в данной системе основная ее часть будет скрыта под землей. Отопление энергией земли – это наличие скважины и теплообменника. В жилище потребуется только поставить прибор, который будет генерировать тепло – обычно он не занимает много места.
На таком устройстве пользователь сможет производить регулирование температуры и подачу тепловой энергии. Установка самой системы отопления в жилье делается, как обычно, — с разветвлением трубопровода и радиаторов. Если у вас частный дом, или же само здание небольшое, то в таком случае генератор системы выводится в отдельное помещение или в подвал.
Распространение геотермальной системы отопления
Отопление с помощью тепла земли стало распространяться еще в конце 80-х годов в городах США, которые особенно тяжело переживали кризис. Сначала такую систему применяли состоятельные люди, которые таким вот образом экономили на отоплении дома, однако скоро система стала дешеветь, и более бедные американцы заинтересовались ею. И вскоре использование тепла земли для отопления стало прерогативой большинства американцев, которые владели частными домами. В европейских странах 20 лет назад статистические данные отмечали, что геотермальные системы отопления использовали примерно 12 миллионов граждан. И в течение всего этого времени до сегодняшних дней эта цифра только возросла.
Тенденции распространения геотермального отопления являются понятными. Ведь отопление за счет энергии земли – это удобно, экономично и безопасно.
Газовая система отопления хоть и является самой популярной, но по этой же причине каждый год запасы природного газа уменьшаются, стоимость на него растет и растет. А применение для обогрева дома твердого топлива – это трудозатратно. Кроме этого, вследствие сжигания дров и угля выделяется вредный углекислый газ, образовывается сажа и смолы. Поэтому геотермальное отопление становится все более распространенным и в России.
Источник: otoplenie-doma.org
Земля поглощает и хранит около половины солнечной энергии. Из-за этой массивной абсорбции, земля поддерживает довольно постоянную температуру от 45 до 70 градусов по Фаренгейту на глубине 6 футов. Тем не менее, температура воздуха колеблется от зимы до лета, что делает традиционные системы отопления и охлаждения неэффективными в момент необходимости. Здесь происходит геотермическое отопление и охлаждение.
В принципе, геотермальные системы отопления и охлаждения работают намного иначе, чем традиционные системы. Традиционные системы включают в себя некоторую форму сгорания, как правило, природного газа, пропана или масла для получения тепла. Геотермические системы отопления и охлаждения не связаны с какими-либо формами сгорания; вместо этого они проникают в тепло под землей через ряд утопленных, высокоплотных полиэтиленовых труб, известных как система заземления, и перераспределяют их по всему зданию.
Все соединения и соединения системы заземления соединены тепловым соединением для создания единственного непрерывного канала трубы. Процесс термоплавления не требует применения клея, и это добавляет к усилению прочности системы петли. Система заземления очень выгодна, поскольку все петлевые трубопроводы имеют впечатляющую 50-летнюю гарантию.
Установка контуров заземления поставляется в широком диапазоне конфигураций в зависимости от выбранного сайта. Конфигурации включают в себя горизонтальные петли, вертикальные петли, петли для прудов, открытые петли.
Тепловой насос Геотермального используются , чтобы использовать геотермальную энергию внутри земли , чтобы осыпать наши дома или использовать это тепло для промышленных целей. Геотермальные тепловые насосы построены на одном и том же базовом помещении в качестве обычных тепловых насосов. Разница в том, что геотермальный тип выделяет тепло из земли вместо наружного воздуха. Тепло от земли считается стабильным и ровным. В дополнение к обеспечению отопления для вашего дома, этот вид энергии также может обеспечить кондиционирование воздуха и в большинстве случаев горячую воду.
Как работает геотермальная система отопления и охлаждения?
Не следует путать геотермальное отопление и охлаждение с геотермальной электростанцией. Геотермальная электростанция извлекает горячую воду из резервуара горячей воды ниже земной поверхности, преобразует горячую воду в пар и направляет пар для превращения турбины. Турбина подключается к генератору через вал. Поворот турбины запускает генератор для производства электроэнергии. Геотермическое отопление и охлаждение, как мы видели выше, врезаются в тепло в земле, чтобы нагревать и охлаждать дом. В геотермальном нагреве и охлаждении отсутствует генерация электричества.
Для полной работы любой геотермальной системы отопления и охлаждения должен быть установлен геотермальный тепловой насос, установленный в контурах зданий и грунтов. Геотермальной тепловой насос , называемый также наземного источника тепловой насос представляет собой централизованную систему отопления и охлаждения , установленная в зданиях и передает тепло и от земли. Его основным источником тепла зимой является земля, а летом; он отводит тепло от радиатора. Контуры заземления — это трубы, подвешенные под землей и соединенные с геотермальным тепловым насосом.
Как геотермальные системы отопления и охлаждения работают зимой
Подземные трубы или контуры заземления циркулируют по всем трубам, погребенным под землей. Вода поглощает тепло от земли через трубы. После того, как вода нагревается, она откачивается обратно в тепловой насос в здании. Затем геотермальный тепловой насос использует тепло от нагретой воды и распределяет его по всему дому в виде теплого воздуха. После того, как тепло извлекается из воды, он может вернуться обратно в подземные петли, чтобы снова нагреться, и цикл продолжается.
Как геотермальные системы отопления и охлаждения работают летом
Летом геотермальный тепловой насос работает как раз наоборот, как зима. Он извлекает горячий воздух из вашего дома и избавляется от тепла, оставляя за собой прохладный воздух, который циркулирует через вентиляционные отверстия, как кондиционер. Выделенное тепло из воздуха возвращается в землю через контуры заземления. Это означает, что когда вода покидает здание, он теплее, чем когда он откачивается, потому что из него извлекается тепло.
Весь этот процесс может казаться сложным, но это не так. Фактически, в большинстве европейских стран геотермальное отопление и охлаждение являются стандартной практикой. В таких странах, как Швейцария и Швеция, более 75% домов установили геотермальные системы отопления и охлаждения.
Источник: zen.yandex.ru