Геотермальне опалення приватного будинку і не тільки
Комфортність житла нерозривно пов'язана з використанням сучасних високоефективних систем опалення. У нашій країні, як правило, для обігріву приміщень використовуються традиційні природні енергоресурси, такі як дрова, газ чи вугілля. Але ціни них постійно зростають, крім того в істотному ступені від їх використання страждає сама природа. Тому багато хто замислюється про використання альтернативних джерел енергії для опалення власного житла.
Що таке геотермальне опалення?
Активний розвиток теплоенергетики на базі традиційних енергоресурсів в сучасному світі призвело до того, що навколишньому середовищу постійно наноситься істотної шкоди.
У зв'язку з цим сьогодні все частіше при облаштуванні систем опалення та кондиціонування використовується геотермальна енергія землі. Геотермальне опалення використовує природні фактори, які є основою для вироблення теплової енергії з метою обігріву будинків.
Як відомо, грунт на глибині понад півтора метрів ніколи не замерзає. А на глибині понад два метри температура залишається незмінною протягом усього року і становить +5. + 8ºС. Саме це тепло використовується при облаштуванні геотермальної системи опалення.
Принцип дії систем опалювання, використовуваних геотермальну енергію, дуже простий. Через прокладені трубопроводи, поглиблені в землю подається природний теплоносій, температура якого підвищується до певного рівня спеціальними тепловими насосами. Приміщення при цьому обігріваються, як правило, за допомогою використання контурів теплої підлоги або радіаторів.
Завдяки сучасним технологіям, які передбачають застосування в геотермальних системах опалення надійних компресорів, підземне «низькоякісне» тепло перетворюється в «високоякісну» теплову енергію, що використовується для опалення приміщень. Методи, що застосовуються для виготовлення рефрижераторних установок, дозволили розробити високотехнологічні теплові насоси, які є основними компонентами геотермальних систем опалення.
Главным достоинством геотермальной системы отопления является то, что она способна самовосстанавливаться. При этом не нарушается экологический и энергетический природный баланс. Використання для опалення геотермальної енергії - це реальний шлях збереження навколишнього середовища. Крім того повсюдне застосування даних систем дозволить значно скоротити споживання традиційних природних енергоресурсів.
Сплеск розвитку геотермального опалення зв'язується з енергетичними кризами в 1973 і 1978 роках. Перші системи були розроблені в США і відрізнялися високою вартістю, тому спочатку геотермальне обладнання встановлювалося в елітних котеджах. Але в зв'язку з розвитком нових технологій з'явилася можливість істотно знизити вартість геотермальних систем. Сегодня прогрессивный вид отопления доступен большинству американских семей и повсеместно используется для отопления частных домов и коттеджей.
Сучасні теплові насоси замінюють застарілі моделі котлів, що працюють на традиційних паливних енергоресурсах. Оскільки відбувається постійний розвиток геотермальних систем, то теплові насоси також постійно модернізуються, що сприяє збільшенню їх ефективності та економічності систем в цілому.
За статистикою до 1980 року налічувалося працюють теплових насосів:- В Японії - більше 1,5 млн. Шт;
- У країнах Західної Європи - близько 150 тис. Шт.
Основною відмінністю геотермальних систем опалення та кондиціонування є те, що вони використовують такий нетрадиційний екологічно чисте джерело, як невичерпну теплову енергію землі. В связи с этим нет необходимости приобретать, заниматься доставкой и хранить топливные энергоресурсы. Геотермальні системи створюють оптимально комфортну атмосферу в житлових приміщеннях протягом всього року, при цьому, не забруднюючи атмосферу планети шкідливими викидами.
Теплові насоси, які є основними компонентами геотермальних систем, повністю безпечні при експлуатації, при їх роботі не відбувається згоряння палива, а значить, виключається небезпека виникнення загоряння та вибуху. Дуже важливо, що сама система опалення не вимагає облаштування спеціальних витяжок і димоходів, які захаращують корисну площу житла. Серед інших достоїнств можна відзначити також безшумність роботи, відсутність будь-яких шкідливих випарів і неприємних запахів. Геотермальне обладнання відрізняється акуратним зовнішнім виглядом, тому його легко поєднувати з будь-яким дизайном інтер'єру.
І опалення, і кондиціонування жител проводиться за допомогою одного і того ж обладнання. Таким образом, при помощи геотермальной системы можно получить желаемую прохладу знойным летом и комфортное тепло в зимний период. За допомогою геотермального обладнання повністю вирішуються питання комфортного проживання.
Монтаж геотермальних систем значно дорожче, ніж облаштування традиційної системи опалення, наприклад, із застосуванням дизельного або газового котла. Але при такій системі експлуатації можна отримати суттєву економію, тому що тепловий насос відрізняється малим енергоспоживанням.
- Використання підземних зондів. В цьому випадку контур заповнюється антифризом і опускається на глибину до 60-100 м;
- Використання тепла грунтових вод. Для цього буриться свердловина, з якої насосом викачується вода з метою подальшого прогону через теплообмінник. Сбрасывается использованная вода в другую скважину, расположенную ниже по течению.
Принцип роботи всіх існуючих теплових насосів однаковий. Коефіцієнт енергозбереження також один і той же. Як правило, обладнання різних виробників відрізняється дизайном, способами відбору тепла з природного середовища і особливостями установки.
Геотермальне опалення найбільш ефективно працює з системою «тепла підлога». При цьому тепло розподіляється по всій площі підлоги рівномірно, а в приміщенні підтримується постійна комфортна для проживання температура.
Принцип роботи теплового насоса
Основним компонентом будь-якої геотермальної системи є тепловий насос. Він працює за принципом роботи холодильника, тільки «навпаки».
Антифриз, циркулюючи по встановленим в грунті вертикальним зондам (теплообмінникам) опускається під землю. При цьому він забирає природне грунтове тепло, після чого піднімається вгору в випарник. Хладагент (фреон), который содержится в испарителе, вбирает тепло от антифриза, разогревается до температуры 6-8ºС и превращается в пар. У пароподібному стані нагрітий фреон потрапляє в компресор, в якому відбувається стиснення пари і випадання гарячого конденсату з температурою до 65ºС. В теплообміннику конденсатора, вироблене холодоагентом тепло передається теплоносію, а сам холодоагент, проходячи через клапан, скидання швидко охолоджується до температури -15ºС і повертається в іспарітель.Далее починається новий цикл, тобто охолоджений антифриз опускається по теплообмінникам на певну глибину за черговою порцією природного тепла і т.д.
Нагріта рідина з конденсатора надходить в спеціальну буферну ємність, яка виконує функції теплового акумулятора, стабілізуючого роботу теплового насоса. Теплоносій потрапляє в контур опалювальної системи, а для забезпечення гарячого водопостачання в контурі встановлюється спеціальний нагрівальний прилад непрямого нагріву. Завдяки конструкції теплові насоси забезпечують стабільне і надійне опалення будинку та подачу гарячої води.
В летний период геотермальная система может использоваться в качестве кондиционера. У цьому випадку надлишок тепла в приміщенні від робочої рідини передається вглиб землі до ґрунтових зондам.
Сьогодні розроблені модифікації теплових насосів, які використовують теплову енергію повітря і води. Але геотермальні системи, що використовують теплову енергію грунтових шарів, залишаються найбільш затребуваними. Це пояснюється тим, що теплові насоси хоч і відносяться до дорогого обладнання, але при цьому не мають жодних технічних недоліків і є прийнятним варіантом для застосування у вітчизняних умовах.
Основні переваги геотермальних теплових насосів полягають в наступному:- В максимальної незалежності і автономності при експлуатації. Для роботи теплового насоса потрібно лише підключення до електромережі. Вам нема потреби закупівлі дорогого палива і вирішувати питання з його доставкою і зберіганням. Це дозволяє істотно заощадити кошти при експлуатації системи геотермального опалення.
- В высоком КПД. Більшість моделей виробляє близько 6 кВт теплоенергії або 4 кВт потужності системи кондиціонування при споживанні 1 кВт електроенергії.
- В економічності. Приміщення площею 350 кв. м можна обігріти тепловим насосом потужністю 17 кВт, використавши при цьому всього 5 кВт електроенергії на годину за 12 годин.
- У тривалому терміні експлуатації. Термін служби грунтових зондів - близько 50 років, компресор легко замінюємо, і може працювати приблизно 30 років. Конструкція теплового насоса проста, він невибагливий у використанні, при цьому не потрібно будь-якого дорогого обслуговування. Дуже зручно, що опалення відбувається без втручання людини.
- У максимально комфортних умовах, які забезпечує тепловий насос. Він працює безшумно і підтримує постійну температуру і вологість.
- В абсолютній безпеці теплових насосів при експлуатації. Вони не проводять ніяких шкідливих викидів і при їх роботі не використовуються вибухонебезпечні і пожежонебезпечні речовини.
- У можливості використання одного і того ж обладнання для систем кондиціонування та опалення.
- У простоті геотермальної системи, вона не вимагає установки димоходу або виділення спеціального приміщення. Система легко вписується в інтер'єр житла, а після установки грунтових зондів, немає ніяких обмежень на створення будь-якого ландшафтного дизайну.
Вартість облаштування системи геотермального обладнання
У таблиці наведено усереднені ціни на ринку геотермального обладнання.