Геотермальне опалення своїми руками покрокова інструкція по організації системи
Значні початкові витрати поки не дають геотермальному опалення перетворитися у нас в «товар широкого споживання».
Але ідея отримувати тепло безкоштовно виявилася настільки привабливою, що багато наших співвітчизників намагаються освоювати її всіма силами, мінімізуючи витрати де тільки можливо.
Найбільш ефективний спосіб знизити вартість системи - виготовити всі її компоненти самостійно.
Далі ми подивимося, як можна організувати геотермальне опалення своїми руками, і з якою сумою доведеться при цьому розлучитися.
Як працює геотермальне опалення?
Даний вид опалення у нас поки вважається новинкою, але ж нічого надзвичайного в ньому немає.
Це просто новий спосіб застосування старого доброго теплового насоса, який є в кожному холодильнику.
Рідним братом системи геотермального опалення можна вважати кондиціонер, що працює в режимі «зима». Адже цей пристрій гріє повітря зовсім не за допомогою ТЕНів, як думають деякі.
Кондиціонер, так би мовити, перекачує тепло, що добувається їм з вогкого осіннього повітря зовні приміщення. Ту ж задачу виконує тепловий насос в геотермальної установки, тільки в якості джерела тепла використовується грунт або вода з температурою +5 - +7 градусів.
Як же виходить, що крижана на дотик середовище виступає в ролі джерела тепла? Це стає можливим завдяки чудовій здатності газів нагріватися при стисненні і остигати при розширенні.
Якщо порції газу дати нагрітися від одного середовища, а потім перенести в іншу і там стиснути, він стане ще більш гарячим і буде віддавати теплову енергію цієї другої середовищі, навіть якщо вона має більш високу температуру, ніж перша. Тепер знову повернемо газ до первісного тиску, одночасно перенісши його в першу середу.
Геотермальне опалення - принцип роботи
Його температура впаде нижче за первинну, адже частина внутрішньої енергії була віддана в вигляді тепла на етапі стиснення. Отже, газ знову почне нагріватися від першої середовища.
Повторюючи операцію знову і знову, ми будемо «перекачувати» тепло з одного середовища в іншу в протилежному природному теплообміну напрямку. Цей процес називається «циклом Карно» і саме на ньому заснований принцип роботи теплового насоса в системі геотермального опалення.
Класифікація за конструкционному типу
Останній циркулює по так званому зовнішньому контуру, який представляє собою довгу трубу.
Саме ця труба і поміщається в середу джерело.
По виду зовнішнього контуру розрізняють три виконання систем геотермального опалення:
- З горизонтальним контуром: труба укладається «змійкою» (в грунті) або у вигляді спіралі (на дні водойми) нижче глибини промерзання, тобто приблизно в парі метрів від поверхні землі. Такий контур займає велику площу, але зате його може спорудити сам власник.
- З вертикальним контуром: труби опускаються в глибокі свердловини. Більш зручний варіант, тому що не вимагає значного простору, але для будівництва свердловини доведеться наймати фахівців з спеціальним обладнанням.
- Комбінований варіант: ще один тип контуру, який можна побудувати самостійно, при цьому він займає менше місця, ніж горизонтальний. Використовується полімерна труба, яка укладається в грунт у вигляді циліндричної пружини. Виходить щось середнє між вертикальним і горизонтальним контурами з ухилом в бік останнього.
Про альтернативні джерела енергії розповімо в цій темі. Енергія вітру і сонця, а також тепло землі в якості джерел тепла.
Особливості опалювальної системи
На відміну від газового котла, теплового насосу не потрібно нагрівати теплоносій системи опалення до високої температури, так як утворення конденсату при холодній «обратке» йому не загрожує. До того ж робота в низькотемпературному режимі зажадає менших енерговитрат.
Щоб компенсувати низьку температуру теплоносія, поверхня радіаторів довелося б сильно збільшувати, тому замість них краще використовувати систему «тепла підлога». Цей вид опалення є і найбільш раціональним, так як нагрівається повітря в першу чергу надходить, так би мовити, в зону проживання, а не під стелю.
Ще один аргумент на користь «теплої підлоги» - мінімальні тепловтрати. Адже їх величина залежить, в першу чергу, від перепаду температур, а він при низькотемпературному режимі є найменшим. Другий фактор - площа контакту нагрітого повітря з зовнішніми стінами. Піднімається від «теплої підлоги» повітря зовнішніх стін не стосується (при використанні звичайних радіаторів він буквально омиває скління вікна і прилеглі ділянки зовнішньої стіни).
Основний недолік «теплої підлоги» - енергозалежність - в даному випадку неактуальне, оскільки тепловий насос теж не зможе працювати без електрики.
Небезпека прихованої протікання також можна не брати до уваги, якщо контур робити цільним з гнучких полімерних труб.
Переваги та недоліки системи
Впроваджуючи геотермальне опалення, ми виграємо в наступному:
- Отримуємо дармове тепло: 1 кВт витраченої електроенергії приносить в середньому 3, а іноді і 5 кВт тепла.
- Обходимося без будівництва димоходу і утомливих робіт по його обслуговуванню.
- Чи не забруднюємо атмосферу і економимо невідновлювані ресурси.
Тепер про недоліки:
- Система без електроживлення непрацездатна.
- Зовнішній контур має дуже великі розміри.
Безпечна геотермальна система
Продуктивність системи по теплу обмежена. По-перше, зовнішній контур не може мати скільки завгодно велику довжину, так як зі збільшенням тривалості значно зростає його гідравлічний опір. По-друге, при інтенсивній викачування тепла грунт буде перемерзати, що при вертикальному розташуванні зовнішнього контуру (в свердловинах) може привести до негативних наслідків для місцевої екології.
Геотермальна система опалення своїми руками - покрокова інструкція
Розглянемо спорудження геотермального опалення будинку своїми руками з горизонтальним зовнішнім контуром (укладання в грунті). Роботи розіб'ємо на два етапи.
Виготовлення теплового насоса
На стіні слід закріпити компресор від кондиціонера або холодильника.
При наявності слабкої проводки використовуйте два компресори з меншою потужністю - це дозволить зменшити пусковий струм (компресори будуть включатися послідовно).
Конденсатор, в якому буде стискатися холодоагент, виготовляємо з сантехнічної мідної труби зовнішнім діаметром близько 12 мм і товщиною стінки 1 - 1,2 мм. Вона намотується на циліндричну болванку, так щоб вийшов змійовик.
Випарник робиться з того ж матеріалу.
Саморобний тепловий насос
Як теплообмінників слід використовувати дві ємності: для системи опалення - нержавіючу (тут встановлюється конденсатор), для зовнішнього контуру - пластикову (в ній встановимо випарник).
Конденсатор встановлюємо так, щоб фреон в ньому рухався зверху вниз. Завдяки цьому при його конденсації ні утворюватися бульбашки. У випарнику газ повинен рухатися в протилежному напрямку.
Один кінець конденсатора приєднується до виходу компресора, на іншому - встановлюється редукційний клапан. До вихідного отвору цього клапана приєднується випарник, другий кінець якого слід підключити до входу компресора.
Кожну ємність за допомогою штуцерів слід врізати в відповідний контур.
Будівництво зовнішнього контуру
Контур являє собою пластикову трубу, покладену в траншею нижче глибини промерзання грунту у вигляді "змійки". Відстань між сусідніми ділянками має становити близько 70 см.
Довжина контуру буде залежати від вологості грунту. При сухому грунті з кожного метра труби вдається зняти 10 Вт тепла, у вологих глинистих ґрунтах цей показник зростає до 35 Вт. Таким чином, на кожен кВт теплової потужності знадобиться контур площею від 25 до 50 кв. м.
При виготовленні теплового насоса потужністю 9 кВт по теплу доведеться витратити:
- на вироби та матеріали для конденсатора: 163 долара;
- для випарника: 206 доларів;
- на б / у компресор і фреон: близько 50 доларів.
При наявності автоматики загальна вартість саморобного теплового насоса складе приблизно 500 доларів.
Поліпропіленова труба марки PN10 діаметром 50 мм для зовнішнього контуру буде коштувати по 193 руб. за погонний метр.
Принцип дії теплового насоса для опалення будинку розберемо в цій статті.