Геотермальное отопление дома
Геотермальное отопление дома
Причины, по которым владелец частного дома вбивает в поле для поиска интернет браузера запрос «геотермальное отопление дома» могут абсолютно любыми. Для большинства хозяев небольших загородных резиденций, применение такой системы, в долгосрочной перспективе, позволяет существенно сократить ежегодные эксплуатационные затраты на содержание дома. Для другой категории владельцев, собственность которых по тем или иным обстоятельствам не может быть подключена к газораспределительным системам, геотермальное отопление – это единственное экономически обоснованное решение проблемы отопления жилого дома. Есть и экологически обеспокоенные домовладельцы, которые попросту не хотят использовать органические виды топлив для отопления своего жилища.
Теплоизоляция превыше всего
Не углубляясь в подробности геотермального отопления дома, необходимо сразу отметить наиважнейшее условие, без выполнения которого невозможно эффективно использовать тепло земной коры – это практически полное отсутствие тепловых потерь в обогреваемом жилом доме. Именно проведение изолирующих работ в необходимом объеме, является первым этапом создания геотермальной системы отопления.
Увидеть наиболее «слабые» места в энергозащите дома, можно по средствам прибора в народе именуемого тепловизором. Статистические данные, собранные в результате теплоаудиторных исследований распределяют общие потери элементов дома в следующих пропорциях:
- стены, фасад здания – 60%;
- кровля всех видов – 20%;
- дверные и оконные конструкции – 20%;
- фундамент и цокольные помещения – 10%;
- неустранимые потери – 10%.
Как видно из приведенных выше данных, абсолютно избавиться от тепловых потерь в доме не возможно, но постараться свести их значение к минимуму вполне реально.
Основные элементы геотермального отопления
Предложенная еще в девятнадцатом веке лордом Кельвином концепция, стала по-настоящему революционной только в конце двадцатого столетия. К сожалению, Россия, с ее безграничными запасами органических топлив, не входит в когорту стран активно использующих геотермальные отопление для домов. Подавляющее большинство таких систем монтируемых в домах россиян, зарубежного производства.
В какой бы стране мира не была создана геотермальная установка для отопления, набор элементов в ее составе постоянен:
- парокомпрессионная теплонаносная установка (тепловой насос);
- бак-аккумулятор нагреваемой воды;
- система сбора низкопотенциальной энергии окружающей среды (внешний коллектор);
- насосное оборудование, измерительные приборы, система автоматики.
Коллектор геотермального тепла
Ничего сверхъестественного в этой важнейшем элементе системы нет. По сути, это банальный набор полиэтиленовых труб и запорной арматуры, предназначенный для отъема низкопотенциальной энергии от возобновляемого источника. Его типоисполнение в большей степени зависит от выбранного теплового «родника».
Наименее эффективным источником, существенно ухудшающим коэффициент полезного действия геотермальной установки, является окружающий воздух. Использовать его в домовых отопительных комплексах, крайне не выгодно, особенно в условиях влажного и теплого климата.
Земная кора способна подарить человечеству бесконечное количество бесплатных калорий. Одинаковую эффективность будет иметь как скважная укладка контура трубопровода, так и подпочвенный монтаж.
При бурении скважины и использовании коллектора стандартного диаметра 120 – 150 мм, предварительный расчет тепловой мощности полученного геотермального сооружения можно провести из соотношения 50-60 Вт с одного погонного метра трубопровода. В случае если, необходимое для отопления дома количество калорий требует создание очень глубоких скважин (более 150 метров), можно разделить общую величину на три равновеликих колодца. Такое решение, незначительно ухудшит работу системы, но существенно снизит затраты на ее монтаж. Наличие термальных грунтовых вод в значительной степени увеличит количества тепла получаемого с каждого метра скважины.
Тепловая мощность подземного коллектора, несколько ниже (30-40 Вт на метр). Однако и здесь решающей величиной, определяющей количество аккумулированных калорий, будет влажность грунта. Чем выше этот показатель, тем лучше для собственника.
Вообще, близлежащий водоем может стать оптимальным источником тепла для геотермальной отопительной системы дома. Постоянно положительная температура жидкости в любое время года в сочетании с высоким коэффициентом теплопроводности, наделяют коллектора смонтированные на дне водохранилищ высокими удельными показателями тепловой мощности (40-50 Вт/м).
Тепловая насосная установка
ТНУ — это сердце любой геотермальной системы отопления дома. Принцип ее действия не изменился за последнюю сотню лет. Тосол, заполняющий внешний коллектор, получает энергию от окружающей среды (грунт, вода, воздух) и по средствам циркуляционного насоса подается в теплообменный аппарат, который называют испарителем. В нем происходит передача накопленной тосолом энергии к жидкости, циркулирующей во внутреннем контуре системы теплового насоса. Как правило, это среда с высоким коэффициентом теплопередачи и низкой температурой кипения. Благодаря таким параметрам теплоноситель внутреннего контура в испарителе переходит в другое агрегатное состояние – насыщенный пар.
Далее газообразный хладагент сжимается в компрессоре, и повышая свою температуру поступает в теплообменник (конденсатор), где отдает накопленные калории сетевой воде. Затем охлажденный пар снижает свое давление в дросселирующем элементе и вновь попадает в испаритель ТНУ. Нагретая сетевая вода аккумулируется в специальных баках и используется непосредственно для обогрева жилых домов.
Насосы, компрессор и дополнительное оборудование для геотермального отопления дома
Длинные трубные конструкции имеют большое гидравлическое сопротивление. Поэтому исправное функционирование системы геотермального отопления не возможно без качественного насосного оборудования (циркуляционный насос, насос сетевой воды). Эти элементы имеют электрический привод, а значит, для их работы необходимо затратить не малое количество энергии.
Следующим узлом, значительно влияющим на общую эффективность теплонасосной установки для геотермального отопления дома , является компрессорный агрегат, который так же приводится в действие электрическим двигателем. Все параметры работы компрессора (степень сжатия, количество ступеней) тщательно рассчитываются. Его задача обеспечить требуемую величину давление на входе в конденсатор при любом режиме работы ТНУ.
Если тепловой насос, это «сердце» геотермальной системы для отопления, то микроконтроллер управляющий, всем процессом отопления – это ее мозг. Он получает информацию о физических параметрах сред (тосола, хладагента, грунта, комнатного воздуха) и в зависимости от этого изменяет режим работы всего отопительного комплекса.
Уникальность идеи геотермального отопления
На данный момент, ТНУ остаются единственными в своем роде агрегатами, которые могут генерировать в 5-7 раз больше тепловой энергии, чем потребляют электрической для обеспечения своей бесперебойной работы. В условиях постоянного удорожания органических топлив, геотермальное отопление дома является единственным экономически обоснованным вариантом создания комфортной среды внутри жилых помещений, в сложных климатических условиях умеренных широт.
Видео о геотермальном отоплении дома