Геотермальное отопление: принцип работы, возможности и эффективность
Первые дома, обогреваемые теплом Земли, стали появляться 50 лет назад; сегодня их можно встретить по всему миру, от Канады до Новой Зеландии.
Работа устройства, использующего тепловую энергию недр, основана на применении обратного цикла Карно, описывающего круговые процессы обмена теплом. Такая термодинамическая система функционирует благодаря разнице температур составных частей; принцип давно и успешно реализован в холодильниках и кондиционерах.
- В вертикальную скважину. Вариант, подходящий для небольших участков. Рядом с домом пробивают две геотермальные скважины по 80-90 м, в каждую помещают геотермальный зонд. Тепловой насос поднимает нагретую воду, она проходит через теплообменник и отдает тепло во внутренний контур дома. Вертикальный контур отличается наибольшей энергетической эффективностью и сроком эксплуатации.
- С устройством горизонтального коллектора. Метод подходит для участков большой площади. Чтобы получить исправно работающий коллектор, с помощью экскаватора подготавливают траншеи глубиной 2-2,5 м, куда укладывают ПНД (полиэтиленовые) трубы. Площадь участка, с которого будет собираться тепло, соизмерима с площадью жилья.
- На дне водоема. Горизонтальный коллектор (зонды горизонтального типа) устанавливают на дне, если водоем обладает достаточными габаритами (площадью и глубиной), и находится недалеко от дома. Способ также демонстрирует хорошую энергоэффективность.
- С использованием антифриза. На достаточную (75 м и более) глубину погружают емкость, заполненную антифризом. Нагретая жидкость поднимается тепловым насосом и отдает энергию теплообменнику, а затем возвращается под землю для следующего цикла.
Геотермальное отопление, по какому принципу оно работает, разновидности, их особенности и эффективность
Плюсы и минусы технологии
Геотермальное отопление дома, принцип работы которого не включает сжигание топлива, идеально с точки зрения современных представлений об экологической безопасности. Геотермальная отопительная система предоставляет своим владельцам следующие преимущества:
- Безопасность во всех сферах: отсутствие вредных выбросов, что важно для здоровья хозяев, их домашних животных, для окружающей среды, а также пожаробезопасность.
- С отсутствием топлива пропадает необходимость в его закупке (заготовке), доставке и хранении.
- Экономическая выгода. Силы природы работают бесплатно. Вы тратитесь только на приобретение и монтаж системы, а во время эксплуатации – на электроэнергию для теплового насоса. При этом в отрегулированной системе на каждые 1 кВт, затраченных на работу насоса, приходится около 3,5-4 кВт, добытых из-под земли.
- Компактные размеры. Основной по размеру контур прячется под землю (воду), в доме нужно будет установить только насос, и отдельная котельная для этого не нужна.
- Доступность. Оборудование можно установить где угодно. Единственное условие для начала работы – наличие электричества в доме.
- Многофункциональность. Когда холодно, система работает на обогрев, когда жарко – на охлаждение.
- Долгий срок эксплуатации. Технологически правильный монтаж станет гарантией длительного функционирования. Геотермальный контур надежно защищен толщей земли, а срок службы тепловых насосов составляет 25-30 лет.
Владельцы, не доверяющие геотермальному отоплению частного дома, выдвигают следующие аргументы:
- Приходится идти на значительные затраты, чтобы подготовить систему к работе: приобрести насос, дополнительные материалы, выполнить монтаж внешнего и внутреннего контура. Оборудование обойдется в 8-10 раз дороже, чем аналогичная газовая техника.
- Геотермальная система не является автономной. Чтобы она функционировала, на каждые 4 кВт тепловой энергии придется тратить 1 кВт электричества.
- Уровень теплоотдачи иже, чем у традиционных технологий. Например, контур, уходящий вглубь на 20-30 м, отдает только 40 Вт тепла с одного погонного метра.
- Длительный период окупаемости. В среднем он превышает 10-15 лет, тогда как среднему по мощности газовому котлу (до 12 кВт) понадобится примерно 5 лет, чтобы окупиться.
Применение одноконтурного котла с внешним бойлером косвенного нагрева
Данный вариант является наиболее оптимальным и часто используемым в случаях, когда заказчик предъявляет высокие требования к обеспеченности горячей водой. Иными словами потребление горячей воды у Вас — достаточно интенсивное.
Такие системы позволяют одновременно пользоваться двумя или более душевыми кабинами, ванной или джакузи. Для частных домов используют как правило бойлеры косвенного нагрева объемом 100 — 300 литров.
В такой системе вода нагревается в путем прохождения через бойлер (большой бак), в котором находится трубчатая спираль. По этой спирали циркулирует теплоноситель системы отопления, которая и нагревает воду находящуюся в бойлере. В этой системе, в отличие от системы с проточным или накопительным водонагревателям отопительный котел работает круглый год.
Рециркуляция системы горячего водоснабжения ГВС
Горячая вода из бойлера (накопителя) подается по системе внутренних трубопроводов к кранам наряду с холодной водой. Несмотря на обязательную теплоизоляцию труб с горячей водой, в течение 8-10 часов, пока Вы ей не пользуетесь, вода в трубах успевает остыть.
Если расстояние от бойлера до крана большое (например, верхний этаж), требуется слить воду из крана в течение 3-5 минут, пока она не станет теплой.
Если постоянно сливать воду, нет ни какого желания, то Вам необходимо выбрать систему с рециркуляцией горячей воды. В такой системе количество трубопроводов конечно же в 2 раза больше (подача и обратка), но комфорт того стоит.
Для того чтобы заставить горячую воду двигаться от бойлера по трубам и обратно, необходимо применить циркуляционный насос ГВС (насос для отопления использовать запрещено), например, Grundfos UP 15-14 B. Такой насос потребляет немного электроэнергии (до 100 Вт/час) и в сеть включен постоянно.
Работа насоса ГВС не сказывается на скорости вытекания воды из крана. Он только заставляет ее двигаться с небольшой скоростью от бойлера до конечной точки системы и обратно.
В системе с рециркуляцией ГВС, последовательно в цепь трубопровода подключают полотенцесушители. Это позволяет нагревать полотенцесушитель при отключенной системе отопления дома, но включенной системе горячего водоснабжения.
Некоторые модели бойлеров комплектуются электронагревательным тэном. При отключении газа или профилактике котла, такой бойлер может работать как накопительный электро-водонагреватель.
Трубопровод подачи холодной санитарной воды в бойлер должен присоединяться через группу безопасности, содержащую следующие устройства:
В противном случае, при потреблении горячей воды, через полотенцесушитель будет течь вода, что приведет к нагреву полотенцесушителя, вместе с окружающим его воздухом.
Как обеспечить дом горячей водой в летний период с твердотопливным котлом
Contents
