Главная › Новости

Геотермальное отопление дома - принцип работы и эффективность

Опубликовано: 04.09.2018

Развитие принципиально новых источников тепловой энергии стало очень актуальным в последнее время. Стоимость традиционных теплоносителей растет с каждым годом, что сказывается на семейном бюджете. В связи с этим, применение альтернативных способов отопления становится все популярнее. Помимо солнечных батарей немалый интерес представляет геотермальное отопление. Но действительно ли оно эффективно и рентабельно? Для ответа на эти вопросы необходимо разобраться во всех нюансах проектирования и практической реализации.

Содержание статьи

Что такое геотермальное отопление

Работа этой системы основана на обмене тепловой энергией между несколькими теплоносителями.

В качестве примера можно рассмотреть самый распространенный вид подобной установки. Она состоит из трех замкнутых контуров, которые объединяются между собой системой теплообменников:

Наружный контур производит забор тепла из внешней среды. Тепловой насос . С его помощью преобразовывается энергия из наружного контура и передается внутреннему. Внутренний контур отопления располагается непосредственно в доме и выполняет функцию обогрева помещений.

Принцип действия геотермальной установки во многом подобен работе обычного кондиционера. Жидкость в наружном контуре имеет температуру выше 6°С, так как была предварительно нагрета от внешнего природного источника тепла. При прохождении через теплообменник насоса она передает большую часть своей энергии хладагенту, у которого температура испарения колеблется в пределах 6-8 °С.

Испаряясь, хладагент поступает в компрессор, где происходит сжатие пара. При этом повышается его температура – до 65-70 °С. И уже с помощью второго теплообменника происходит передача энергии во внутренний контур отопления. Далее охлажденный хладагент проходит через редукционный клапан и стабилизирует свое давление до нормального. И снова поступает в 1-й теплообменник, где процесс повторяется.

Преимуществами этого вида отопительной системы являются:

Отсутствие расхода какого-либо вида топлива. Необходимо лишь периодически пополнять объем хладагента и энергоносителей. Для работы нужно подключить электропитание. Работа в автономном режиме. Летом может функционировать в качестве системы охлаждения дома. Полностью безопасна для окружающей среды. Высокий показатель эффективности. При профессиональном проектировании на 1 кВт затраченной энергии для обеспечения работы установки приходится до 10 кВт тепловой мощности.

Недостатками являются высокая стоимость и относительно большая площадь для расположения наружного контура. Данный вид отопления может применяться только для низкотемпературных систем, где Δt не более 30 °С. Это объясняется максимальной температурой хладагента.

Виды конструкций геотермальных систем

Важным моментом при проектировании геотермальной системы является выбор способа получения тепловой энергии от внешней среды. Существует 3 основных типа конструкций:

Горизонтальные. Вертикальные. Водоемные.

Выбор каждой из них зависит от параметров земельного участка – площади, рельефа местности, состава грунта.

Горизонтальные

Один из самых распространенных способов, так как для его реализации необходимы относительно небольшие денежные затраты.

Трубопровод закладывается на глубину ниже уровня промерзания почвы. При этом в качестве теплоносителя может использоваться как обычная вода, так и специальная незамерзающая жидкость. Характерным недостатком для нее является обязательное наличие больших площадей для монтажа – не менее 300 м².

Вертикальное

В отличие от рассмотренного типа, это более затратный способ установки первичного контура.

Трубы наружного контура монтируются вертикально. Для этого бурят скважины глубиной до 50 метров и в них устанавливают трубопроводы. Процесс бурения происходит с помощью специальных установок. Но благодаря этому достигается максимальная эффективность – по мере увеличения глубины растет температура внешней среды.

Применение этого способа существенно экономит площадь, поэтому он может быть использован для небольших земельных участков.

Водоемное

Магистраль прокладывается по дну озера или реки.

Метод не требует особых усилий, но не всегда есть возможность реализовать его физически — как видим, требуется наличие рядом с домом водоема средней величины — мелкий пруд не подойдет.

Глубина закладки труб должна быть не менее 2 м. В противном случае сезонные колебания температуры в водоеме приведут к неэффективной работе системы.

Выгодно или нет?

Но перед тем, как устанавливать подобный тип отопления следует рассчитать – будет ли оно экономически выгодным или нет. Основными статьями расходов по его созданию являются:

Тепловой насос. В зависимости от мощности его стоимость колеблется от 90 до 400 тыс. руб. Например – оборудование с тепловой мощностью 14 кВт будет стоить около 230 тыс. руб. При этом максимальная площадь отопления составит 200 м². Сложность монтажных работ. При вертикальном способе следует учитывать состав грунта и возможность бурения скважин. На скальных породах это довольно проблематично, займет много времени и денежных расходов. Материал трубопровода внешнего контура. Чаще всего используют гибкие полимерные трубы . Они хорошо подходят для горизонтальной и водоемной систем, так как укладываются в несколько слоев в непосредственной близости друг от друга. Но их коэффициент теплопроводности довольно низок, что говорит о невысокой эффективности передачи тепла. Поэтому лучше всего использовать стальные тонкостенные трубопроводы. Однако стоимость этих изделий отличается от полимерных на порядок.

Для жилого дома площадью 200 м² общая стоимость установки геотермального отопления составляет около 620 тыс. руб. Поэтому зачастую его делают при отсутствии газовой магистрали.