Принцип работы геотермального отопления дома с тепловым насосом. Геотермальное отопление что это.

Большая часть почвенной влаги прогревается, и затем стекает по подземным каналам в резервуар. В результате этого процесса в пришедшей в эту область земли зимой накапливается значительное количество геотермальной энергии, что может быть полезно для обогрева зданий и других нужд.

Геотермальное отопление: что это такое?

Геотермальное отопление — это система, использующая тепловую энергию, заключённую в недрах земли, с целью обогрева помещений. Эта технология впервые стала доступна в нашей стране, хотя в других государствах она используется уже давно. Геотермальные системы допускают разнообразные подходы к отоплению частных домов и имеют возможность применяться для различных типов зданий, независимо от их размеров. Специалисты утверждают, что использование геотермального отопления является экономически выгодным, современным, разумным и безопасным выбором.

Поскольку эта технология постепенно внедряется в России, важно рассмотреть, насколько она эффективна, и пригодна ли для эксплуатации в нашей стране в условиях различных климатических зон.

Принцип работы геотермального отопления

Геотермальные источники энергии, такие как земля, вода и воздух, уже давно нашли применение в различных областях, особенно в сельском хозяйстве и жилищно-коммунальном хозяйстве в таких странах, как Исландия, США и Канада. Исландия, обладая большими запасами гейзеров и вулканов, использует геотермальную энергию как основной источник тепла. В то же время, в Соединённых Штатах и Канаде местное население перешло на геотермальные системы в ответ на экономические вызовы, возникшие в конце 1970-х годов, когда произошёл первый нефтяной кризис. Американцы, стремясь сократить свои расходы, начали использовать тепло из земли, доступное им на их участках.

Во многих странах Европы, таких как Швеция, Германия и Дания, государственные программы субсидируют геотермальное отопление частных домов, продвигая переход на альтернативные источники энергии для снижения зависимости от ископаемых ресурсов, запасы которых истощаются.

В России геотермальное отопление — это ещё относительно новое направление. Множество фирм предлагают проектирование и установку таких систем, а частные домовладельцы активно переходят с традиционных видов отопления, таких как газ и электричество, на геотермальное отопление в своих дачах и загородных домах.

Хотя некоторые ресурсы предлагают советы по самостоятельной установке системы, следует понимать, что это задача не из простых. Геотермальное отопление включает в себя высокотехнологичные и дорогие элементы, такие как трубопроводы, нагреватели, коллекторы и тепловые насосы. Потребуются также обширные геодезические и земляные работы, которые невозможно выполнить без участия опытных специалистов.

Структурно система геотермального отопления состоит из двух основных контуров: внешнего и внутреннего.

• Внутренний контур включает в себя оборудование, установленное внутри здания: это могут быть трубы, радиаторы, системы «тёплого» пола или стен во избежание холодных участков.
• Внешний контур отвечает за забор, передачу и преобразование низкопотенциальной тепловой энергии, содержащейся в земле (или воде), в высокопотенциальную энергию, используемую для отопления и горячего водоснабжения здания. Тепловой насос играет ключевую роль в этой системе, обеспечивая соединение между внутренним и внешним контурами — он компактен, мощен и производителен.

Существующие способы монтажа внешнего контура геотермального отопления

Монтаж внешнего контура геотермального отопления осуществляется тремя основными способами:

• Горизонтальный
• Вертикальный
• Водный

Горизонтальный метод включает в себя укладку гибких трубопроводов в форме спирали на глубину ниже уровня промерзания грунта, чтобы сохранить тепло даже при сильных морозах — температура там будет оставаться на уровне около +4-7 °C. Такой метод требует достаточно большой площади для установки, поэтому его лучше применять на этапе проектирования и строительства дома. Поскольку для установки требуется место практически вдвое больше, чем площадь, которую необходимо отапливать, такие участки обычно используют для устройства газонов или зон отдыха, и не рекомендуется высаживать там деревья.

Вертикальный метод включает в себя бурение скважин глубиной 70 метров и более, что позволяет значительно увеличить мощность геотермального оборудования. Например, если с высоты 1 метра грунт даёт 25 ватт тепла, то на глубине 70 метров, где находится грунтовая вода, его мощность может составлять 100-110 ватт. Данный метод установки может быть выполнен на уже существующем земельном участке, что не нарушает ландшафт и не мешает будущему урожаю. Бурить скважины можно под разными углами, что делает данный способ более гибким и универсальным.

Водный метод требует наличия пруда с площадью водной поверхности не менее 200 м² и глубиной не менее 4 метров. Важно, чтобы пруд не замерзал полностью в зимний период и находился на расстоянии не менее 100 метров от дома, что позволяет сохранять стабильную температуру воды и минимизировать нагрузку на коллектор.

Существует также способ извлечения геотермального тепла из воздуха. Для этого устанавливаются специальные воздушные теплообменники, которые забирают тепло из окружающей среды и передают его в систему отопления. Данные устройства хорошо подходят для районов, где зимние температуры не опускаются ниже 15 градусов. Если температура опускается ниже, такие устройства автоматически отключаются для избежания повреждений.

Одним из основных преимуществ геотермальной системы отопления является коэффициент преобразования, который варьируется от 3 до 9 кВт тепла, получаемых из земли на 1 кВт, использованного для работы теплового насоса. Это позволяет не только обогревать очень большие площади, превышающие 250 квадратных метров, но и значительно экономить на электроэнергии, используемой для достижения работы теплового насоса. Такой эффект достигается благодаря тому, что система работает одновременно от двух источников энергии — электричества и геотермального тепла или воды.

Производительность геотермальной системы значительно превышает традиционные источники отопления.

Что такое геотермальное отопление?

Геотермальное отопление — это система, предназначенная для извлечения тепла из устойчивых источников энергии, таких как земля и вода. На определённой глубине земля и вода не замерзают, и температура остаётся выше нуля. Работа тепловых насосов в этой системе заключается в извлечении тепловой энергии и её использовании для обогрева жилых и хозяйственных помещений.

Устройство теплового насоса похоже на кондиционер, но функционирует в инвертированном режиме, что подразумевает его предназначение для выработки тепла, а не холода. Принцип работы теплового насоса основывается на перенаправлении энергии от низкопотенциального источника, такого как земля или вода, к теплоносителю, который затем передаёт это тепло в жильё.

Преимущества и недостатки системы

Среди достоинств геотермальных систем можно выделить следующее:

1. Стабильность подачи и экономичность. Поскольку земля и вода не охлаждаются ниже определённых отметок, отопление с использованием теплового насоса может осуществляться на постоянной основе. Кроме того, выработка тепловой энергии в большинстве случаев превышает затраты на электричество, необходимое для работы насоса.
2. Экологичность. В процессе функционирования оборудования не образуются вредные газы и остатки сгорания. В отличие от традиционных отопительных систем, владельцам не придётся беспокоиться о необходимости чистки горелок и котлов, что делает эту систему более чистой с точки зрения экологии.
3. Снижение затрат. К числу экономических плюсов относится снижение расходов на покупку топлива и различных жидкостей, так как геотермальная система работает преимущественно на электричестве и тепле из глубины земли.
4. Безопасность. Система спроектирована таким образом, чтобы исключить риски возгорания или выделения опасных веществ.
5. Долговечность эксплуатации. Устойчивость к воздействию внешних факторов и простота работы делают геотермальные установки долговечными, при правильной установке срок службы зачастую превышает 100 лет, однако некоторые элементы могут потребовать замены через 30–50 лет.
6. Низкий уровень шума. В продаже имеются насосы, работающие на уровне 40 дБ, что значительно ниже, чем, к примеру, звук тиканья часов, позволяя устанавливать их в жилых помещениях.

Важно помнить: чтобы реально получить максимальную финансовую выгоду, необходимо сделать серьёзные и значительные инвестиции в оборудование, его настройку и ввод в эксплуатацию. Однако эти затраты являются единовременными.

Кроме того, к позитивным аспектам системы стоит отнести возможность размещения основных компонентов вне жилого пространства, что делает их практичными для небольших домов. Также стоит отметить, что системы можно использовать не только для отопления, но и для охлаждения помещений. Геотермальные тепловые насосы обеспечивают стабильную работу независимо от внешних погодных условий: зимой они нагревают теплоноситель, а летом охлаждают, что позволяет существенно снижать расходы на приобретение кондиционеров.

Но есть и недостатки — речь идет о большой первоначальной стоимости. Эти расходы в основном связаны с закупкой самого насоса, а также необходимостью нанимать специалистов для завершения всех работ по установке. Кроме того, потребуется освежить часть системы, подключить насос и материалы для первичного контура, а также создать тепловую сеть внутри здания.

Источники и принцип работы термального отопления

Для извлечения тепла из недр земли используются источники с высокой и низкой температурой. Это могут быть как источники с горячей водой, так и другие виды энергии, извлечённой из земли, воды или воздуха. Основная тепловая энергия извлекается специальным насосом, установленным на поверхности, тогда как теплообменник системы помещается в скважину.

Принцип работы системы отопления, основанный на использовании тепловой энергии от земли, достигается за счёт устойчивой температуры на глубине залегания грунта. Теплоноситель внешнего контура нагревается до температуры окружающего грунта, после чего полученная энергия накапливается в тепловом насосе, используемом для обеспечения нужд отопления дома.

Примечание: Тепловой насос может быть компактных размеров, не превышающих габариты стиральной машины. Для его работы необходимо электричество. Эффективность насоса может достигать 5 кВт тепловой энергии на 1 кВт потребляемой электроэнергии, тогда как электрический котёл в среднем даёт лишь 0,09-0,99 кВт тепла на 1 кВт электроэнергии.

Как работает тепловой насос

Снаружи тепловой насос похож на небольшую модель холодильника, содержащую несколько ключевых элементов:

• ЭРВ: это устройство, регулирующее поток фреона (охлаждённого хладагента). Жидкость под высоким давлением проникает в испаритель с низким давлением, что позволяет начать процесс охлаждения.
• Испаритель: здесь происходит испарение хладагента, и холодный газ поглощает тепло из окружающей среды.
• Компрессор: это элемент, сжимающий давление, что приводит к нагреву газа до температуры около +70 градусов.
• Конденсатор: сюда подаётся горячий газообразный фреон из компрессора. Он конденсируется, отдавая тепло, и затем преобразуется в жидкое состояние. Однако теплообмен между фреоном и теплоносителем, циркулирующим в системе отопления дома, проходит через стенки конденсатора.

Основное преимущество теплового насоса (ТН) заключается в том, что он способен функционировать также в качестве системы охлаждения в летний период. Наиболее эффективно насос работает совместно с низкотемпературной системой отопления, такой как тёплый пол или фанкойл. При выборе теплового насоса важно обращать внимание на следующие параметры:

• СОР (коэффициент производительности): увеличивает рентабельность ТН, он показывает, какое количество тепловой энергии насос вырабатывает на каждую единицу потребляемой электроэнергии. Например, СОР 4 говорит о том, что на 1 кВт электричества производится 4 кВт тепловой энергии. Следует отметить, что эффективность теплового насоса будет максимальной, если разница температур между низкопотенциальным источником и теплоносителем системы отопления не превышает 40 градусов.
• Контроллер: наличие встроенного контроллера и автоматизации управления устройством говорит о том, что его конфигурация была выполнена и протестирована на заводе, что увеличивает надёжность систем.
• Компрессор: современные холодильные системы всё чаще заменяются инверторными моделями с частотным регулированием мощности, что позволяет более эффективно адаптироваться к потребностям системы.
• Русификация: наличие меню на русском языке очень облегчит освоение управления и программирования системы при первоначальном использовании.

Способы размещения труб (коллектора)

1. Горизонтальный способ подразумевает расположение коллектора на глубине, не превышающей уровня промерзания. В зависимости от региона эта глубина может составлять от полутора до двух метров. Длина подземного трубопровода должна быть не короче, чем длина труб теплого пола внутри дома, а также может зависеть от обводненности грунта: чем выше влажность, тем больше будет теплоотдача. Запрещено строительство над контуром сооружений с заглубленным фундаментом, а после завершения монтажа потребуется благоустройство данного участка.
2. Вертикальный способ включает в себя бурение несколько скважин на расстоянии не менее 2-3 метров от жилого здания: каждая из них располагается под углом, углубляясь на глубину 50 метров. В скважинах размещаются геотермальные зонды, представляющие собой U-образные трубы, выполненные из пластика марки ПНД. Одна скважина может дать до 50 ватт тепловой энергии на 1 метр, т.е. чтобы получить 7-9 кВт, необходимо 150-200 метров таких зондов. Этот способ подходит для участков небольшой площади, где при этом ландшафт не нарушается, но необходимо пространство под кессонный колодец для объединённых труб коллектора.
3. Водный способ требует наличия около дома водоёма, который летом не замерзает до дна (глубина должна составлять не менее 2 метров), где располагается геотермальный контур. Его преимущество заключается в том, что не нужно проводить трудоемкие земляные работы, за исключением рытья траншеи до дома. Однако для его использования может потребоваться специальное разрешение, что может быть сложно, особенно если водоем находится в общественном пользовании. Кроме того, не у каждого загородного строения есть пруд или река поблизости. Этот способ считается наиболее экономичным; для обогрева 100 кв. м комнаты необходимо около 250-300 погонных метров коллектора.
4. Переливной подход заключается в том, что вода забирается из пробуренной водоносной скважины и охлаждается в ТН на 4-5 °C, после чего направление возвращается в приемную скважину или близлежащий водоём, находящийся на расстоянии 20 метров. Недостатки этого способа заключаются в том, что невозможно контролировать уровень водоносного горизонта, а также необходимость дополнительного оснащения ТН фильтрами и промежуточными теплообменниками.

Общие отрицательные стороны геотермальных установок

Одной из основных проблем является высокая стоимость подключения к источнику низкопотенциальной энергии. Дороговизна создания сетевого электропитания — это серьёзный фактор. При этом значительная часть запроса на геотермальные системы направляется на покупку самого теплового насоса. По мнению экспертов, срок окупаемости наиболее эффективной системы обычно составляет от пяти лет, особенно по сравнению с обогревом электрическими системами. Другими недостатками являются сложности с самостоятельным оборудованием и монтажом, о чём будет сказано ниже.

Самостоятельная установка контуров представляет собой сложную задачу, требующую проведения очень точных расчётов, которые чаще всего могут выполнить лишь специалисты. Даже малейшая ошибка в планировании может привести к неэффективной работе установки и, как следствие, к необходимости переработок, что влечет за собой дополнительные расходы. При проектировании геотермальной системы необходимо учитывать такие параметры, как:

• климат региона, включая среднюю годовую температуру и влажность;
• извлекаемую тепловую мощность;
• систему отопления здания, которая должна быть низкотемпературной;
• общие теплопотери ограждающих конструкций здания не должны превышать 70 Вт на 1 кв. метр площади.

Варианты расположения теплообменника

Трубы для геотермального отопления могут располагаться различными способами. Неверное размещение труб может привести к значительному снижению эффективности всей системы. Поэтому исследования структуры грунта на участке производятся на всех этапах строительства и проектирования. В зависимости от необходимой мощности отопления, площадь участка может составлять от 10 до 100 см/га. При этом необходимо учитывать, что структура грунта может значительно отличаться даже в пределах одного участка.

Существуют разные формы прокладки труб теплообменника. Основной внешний теплообменник состоит из пластиковых труб диаметром 30-50 мм, разделённых на несколько ветвей, общая длина которых может достигать нескольких сотен метров.

Циркуляционный насос закачивает в систему очень холодный теплоноситель, температура которого значительно ниже, чем температура земляной массы. Следствием этого является то, что геотермальное тепло может извлекаться из более «тёплой» земли, температура которой нередко не превышает 9-12 °C. Разница температур между теплоносителем, движущимся по трубам, и грунтом невелика, и поэтому теплообменник должен быть сконструирован большим и длинным.

Любая ошибка в выборе характеристик геотермальной системы может привести к обледенению внешней поверхности труб теплообменника, что, в свою очередь, значимо снижает эффективность передачи тепла от грунта к теплоносителю.

Потому проектирование системы выполняется только после предварительных расчётов и (в идеале) проверки фактического уровня теплопередачи в геотермальном теплоносителе.

Вертикальное размещение

Вертикальное укладка — это самый сложный и дорогостоящий способ установки. Однако этот подход является и наиболее надёжным, поскольку трубы размещены вертикально в скважинах глубиной от 40 до 150 метров. На месте допускается бурить до десяти таких скважин, однако территория, доступная для геотермального отопления, будет гораздо меньше.

В каждой скважине прокладываются несколько пар труб, одна из которых подаёт холодную жидкость внутри, а другая возвращает уже нагретую обратно. Количество пар труб определяется средней температурой воды, имеющейся в скважине. Как правило, диаметр колодца составляет 25-30 см, что позволяет использовать до 5 пар труб. Чем больше пар труб, тем более надёжная и эффективная работа геотермальной системы, однако вся операция может оказаться достаточно затратной.

Вертикальный теплообменник обладает рядом преимуществ:

1. Грунтовые слои на большой глубине обладают стабильной температурой 9-10°C, что обеспечивает постоянный уровень тепловой мощности системы геотермального отопления.
2. Конструкция оказывается более надёжной; если одна из труб выйдет из строя, её можно отключить до конца отопительного сезона, в то время как остальные работы будут продолжаться в нормальном режиме.
3. Не возникает проблемы с переувлажнением участка под действием грунтовых вод.

Однако вертикальные теплообменники нельзя монтировать в любом месте. Бурение в зонах, где находятся водоносные горизонты, строго запрещено. Если геологические исследования не выявляют водоносного слоя питьевой воды, то бурение необходимо проводить только лицензированными организациями. В результате это значительно увеличивает стоимость проекта по установке геотермального отопления.

Как работает геотермальная система отопления?

Геотермальная система отопления может казаться сложной, и такое мнение часто встречается среди специалистов, занимающихся установкой подобных систем. Эта сложность также объясняется высокими затратами, связанными с установкой и настройкой.

На самом деле система геотермального отопления не требует установки сложного оборудования. Простейшая конструкция включает в себя несколько теплообменников, внешний контур, компрессор и три насоса: один насос прокачивает жидкий теплоноситель через внешний теплообменник, другие два — для прокачки горячей воды по трубам и радиаторам в здании.

Блок, содержащий компрессор, резервуар с фреоном и теплообменник высокого давления, составляет наиболее сложную часть всего устройства.

Схема работы геотермального отопления

Сердцем системы отопления является тепловой насос, более точно — компрессор, работающий с фреоном или пропаном. Он подобен компрессорам, используемым в холодильниках или морозильниках, однако обладает большей мощностью. Некоторые модели геотермального отопления используют более безопасный углекислый газ.

Геотермальная система отопления состоит из двух частей: первичного и вторичного контуров.

Первичный контур, по сути, представляет теплообменник, который устанавливается в доме. Эта часть системы состоит из компрессора, теплообменника высокого давления, размещённого в резервуаре с водой, а также двойного теплообменника низкого давления. Дополнительно предусмотрен резервуар с сжатым фреоном (или изобутаном) и редуктор давления.

Работа системы осуществляется в следующем порядке:

1. При включении системы геотермального отопления активируется компрессор, забирающий фреон из резервуара через редуктор, сжимая газ до 5-10 бар и подавая его в теплообменник высокого давления.
2. Сжатый газ (фреон или изобутан) нагревается до температуры 70-80 °C.
3. Теплообменник высокого давления погружается в воду, и всё тепло, выделившееся при сжатии, передаётся воде через стенки.
4. Далее горячая вода самотёком или с помощью насоса циркулирует по трубам и радиаторам системы водяного отопления.

После того, как фреон или изобутан, перекачиваемый из компрессора в теплообменник, отдает своё тепло, он переходит в жидкое состояние и попадает в накопительную полость двойного теплообменника через тонкий экран. При этом газ значительно расширяется и охладится до низкой температуры (-12…-15 °C).

Чтобы вернуть газ в его исходное состояние, его необходимо нагреть до температуры минимум +7 °C. Для этой цели насос в второй части двойного теплообменника закачивает охладитель, находящийся в земле на глубину не менее 2,5 м. Для избежания пульсации потока теплоносителя в контуре может быть установлен дополнительный резервуар (бочка).

Какой теплоноситель лучше использовать?

В качестве теплоносителя в системе можно использовать как автомобильное печное топливо, так и обычную солёную воду.

Некоторые геотермальные проекты применяют так называемые безопасные теплоносители. В отличие от рассола или насыщенного солевым раствором, в случае прорыва трубы они не причиняют вреда окружающей среде. В то же время такие вещества, как диэтиленгликоль или этиленгликоль (ТГК), способны вызвать отравление, если произойдёт утечка системы вблизи грядок или колодца с питьевой водой.

Как самостоятельно построить геотермальную систему отопления — пошаговая инструкция

Перед началом строительного процесса целесообразно выполнить предварительные расчёты параметров будущей геотермальной системы отопления. Геотермальную систему можно собрать своими руками, используя готовые компоненты, такие как трубы, тепловой насос и контур для отопления жилой площади. Это позволяет сэкономить до 15% от стоимости стандартного проекта «под ключ». Можно самостоятельно закупить тепловой насос и собрать остальные компоненты индивидуально.

Поскольку тепловой насос, как правило, очень дорогой, системы часто устанавливаются самостоятельно (что может быть в 2-3 раза дешевле) или приобретаются сразу в комплекте «под ключ».

Постаравшись, вы можете установить геотермальную систему своими силами — это не так сложно, как может показаться на первый взгляд.

Теплотехнические расчёты

Предположим, вы имеете дом площадью 30 м² со сборным водяным контуром и радиаторами. По действующим нормам, потребление энергии должно составлять минимум 100 Вт/м². Таким образом, мощность отопительного прибора должна составлять не менее трех киловатт.

Современные модели тепловых насосов способны вырабатывать тепло в соотношении 1:3. Это означает, что тепловой насос, потребляющий 1 000 ватт электроэнергии, будет генерировать эквивалент 3 000 ватт тепла. Для достижения таких результатов требуется, чтобы температура на выходе наружного контура (на уровне земли) составляла не менее 10-12 °C.

Важно отметить: если использовать самодельный тепловой насос, коэффициент передачи в лучшем случае составит 1:2, что подразумевает, что для обогрева 30 м² потребуется компрессор мощностью не менее 1200-1500 Вт, который перекачивает не менее 3000 Втч или 10,5 МДж тепловой энергии.

Следующий шаг — это определение характеристик и размеров внешнего теплообменника (длина и диаметр труб, проложенных в земле). Для упрощения расчётов предположим, что температура теплоносителя на входе в трубы составляет 2-3 °C, а на выходе — в пределах 10 °C. Удельная теплоёмкость воды составляет 4,17-4,2 кДж/кг. Таким образом, чтобы получить требуемые 10,5 МДж при температуре 12 °C, необходимо перекачивать 10,5/4,18 = 2500 литров солёной воды в час. При использовании рассола объем перекачиваемого теплоносителя должен составлять 3500 л/ч.

Оптимальная скорость теплового потока не должна превышать 4-5 м/с, а длина проложенных в земле труб должна варьироваться от 500 до 1000 метров, в зависимости от диаметра и толщины стенок труб. Для перекачивания теплоносителя к грунту требуется насос мощностью до 250 Вт.

Это может быть интересно для вас! Тепловой насос своими руками: варианты работ при строительстве из подручных средств. Тепловой насос для отопления дома: виды и работы, их достоинства и недостатки.

Строим внешний контур теплообменника

Объём работ может быть значительным, однако процесс создания геотермального теплообменника на первый взгляд довольно прост. Первая задача — это разметка площадки и выемка траншеи глубиной не менее 3 м. Оптимальная длина участка может составлять 30 м. Таким образом, для установки геотермального теплообменника длиной 1000 м требуется уложить 33 ряда по спирали на расстоянии 60 см друг от друга.

Тепло из земли

Основное большинство геотермальных систем отопления извлекает тепло из земли, которое накапливается там в теплый период года. Для этого в земле укладываются трубы, по которым циркулирует низкокипящая жидкость.

Если на участке достаточно пространства, трубы закладываются горизонтально, в противном случае внешний контур устанавливается в вертикальных ямах.

Горизонтальная укладка

При установке горизонтального контура важно учитывать глубину промерзания грунтов. В большинстве регионов европейской части России, на южном и центральном Урале, а также в некоторых частях южной Сибири и Приморского края эта отметка составляет не более 2-2,5 метров. На практике глубина чаще всего составляет около 0,6-1 метра.

Трубопровод для внешнего теплоносителя закладывается в общий траншеи глубиной 1,5-2,0 метра. В конце холодного сезона температура в таком расположении не опустится ниже +1-1 °C, что в свою очередь создаёт разницу в 4-5 °C.

Это обеспечивает комфортный микроклимат внутри помещения, где температура составляет 20-25 °C. Для практичного обогрева дома с площадью 250-350 квадратных метров требуется труба средней длиной около 500 метров.

При расчёте необходимой длины коллектора ориентируются на соотношение 20-25 Вт на метр трубы. Зная тепловую эффективность, можно определить длину заглубленного контура. В приведённом выше примере, с учётом коэффициентов теплопередачи, длина трубы должна составлять не менее 300-350 метров.

Объём земляных работ будет достаточно значительным, поэтому можно рассмотреть возможность использования услуг экскаватора. Если трубопровод пересекает канализацию, её следует закапывать на 30-50 см ниже уровня траншеи для теплообменника.

Для улучшения эффективности системы отопления и компенсации недостаточного пространства можно применять многоуровневые контуры. Это значит, что используются несколько рядов траншей, расположенных на расстоянии 70-100 см друг от друга.

Вертикальная укладка

Данная система применяется в условиях ограниченности пространства, и хотя она более эффективна по сравнению с горизонтальным вариантом, она может оказаться намного более дорогой. Для системы можно использовать подводные детекторы или водяные колодцы.

Детекторы: в земле бурятся несколько вертикальных скважин, куда спускаются коллекторы — одна труба подаёт отработанный теплоноситель, другая возвращает уже нагретый. Глубина скважин может составлять 40-70 метров.

Эффективность отбора тепла в среднем составляет 50-55 Вт, что почти вдвое больше, чем при горизонтальном контуре. Однако, конструкция коллекторов является более сложной, так как нередко применяется коаксиальная труба (маленькая труба, находящаяся внутри большой).

В случае установки вертикального контур необходимо обеспечить герметичность всех соединений. Совсем все трубы должны быть хорошо утеплены и обустроены различными фитингами.

Скважина: Этот подход включает в себя получение тепла из грунтовых вод, что значительно повышает эффективность системы отопления благодаря высокой температуре влаги и высокому коэффициенту теплообмена.

Стоимость геотермального отопления и цена его монтажа

Общие инвестиции в систему отопления делятся на несколько категорий:

• стоимость теплового насоса;
• стоимость комплектующих элементов;
• затраты на монтаж и пусконаладочные работы;
• текущие расходы на электроэнергию в течение отопительного сезона.

Цена теплового насоса

На российском рынке имеются как импортные, так и отечественные производители тепловых насосов:

1. Henk: отечественный производитель, находящийся в Подмосковье, предлагает широкий ассортимент тепловых насосов с различным уровнем мощности и производительности. К примеру, цена на продукцию начинается от 243000 рублей.
2. Mammoth: производитель из США, предлагает на рынок России около 20 моделей насосов, цена которых начинается от 2800 долларов.
3. NIBE: шведская компания, цены на их грунтовые модели стартуют от 485000 рублей.
4. Waterkotte: немецкая фирма, комплекты, состоящие из насоса и блока для греющей водоснабжения, начинаются от 680000 рублей.

Цена комплектующих

Элементы геотермальной системы отопления включают в себя (основные компоненты):

1. Полипропиленовые трубы для внешнего контура диаметров 32 или 40 мм. Средняя цена за 1 метр начинается с 35 рублей.
2. Трубы для «тёплого» пола из сшитого полиэтилена диаметром 16 мм со стоимостью от 45 рублей за метр.
3. Антифриз и тосол в качестве теплоносителей: цена на первый варьируется от 100 до 180 рублей за литр, на второй — от 100 до 200 рублей за литр.

Помимо этого, также нужны будут различные клапаны, фитинги, утеплители для труб и много других необходимых компонентов.

Стоимость монтажных работ

Монтаж наружного контура потребует значительных затрат, особенно при выполнении земляных работ. Траншея глубиной до 1,5 м и длиной до 300 м может быть вырыта собственными силами или при помощи пойманного трактора. В случае укладки трубопроводов и обратной засыпки общая стоимость наружных работ составляет от 120000 до 240000 рублей, а работы с бурением могут обойтись в 250000-600000 рублей.

Услуги по оборудованию геотермального отопления «под ключ»

Некоторые компании предлагают услуги по установке геотермальных систем:

1. Геометро: работает на рынке с 2006 года. Установка систем отопления «под ключ» стартует от 400000 рублей. Используют американские тепловые насосы Mammoth.
2. Теплодар: обеспечивает полное оснащение дома отопительной системой. Цена «под ключ» для дома общей площадью 120 м² составляет 550000 рублей.
3. Геотепло: работают с несколькими производителями тепловых насосов. Стоимость монтажных и пусконаладочных работ начинается с 580000 рублей.

Как избежать иллюзий при использовании теплового насоса?

Одной из основных причин, по которым возникают недоразумения, является снижение стоимости и оборудования, а также монтажных работ. Если с насосом сэкономить сложно (единственный вариант — оптимизация его характеристик), то на услугам можно сократить:. Например:

• можно прорытить траншею не той глубины или (и) недостаточной длины;
• бурение скважины на требуемую глубину может быть выполнено недостаточно качественно;
• использовать некачественные трубы или трубы другого сечения;
• вмешательство в конструкцию зонда скважины и другие подобные нарушения.

Воспользование геотермальной энергией предоставляет весомые эксплуатационные преимущества — значительные экономии на внешних источниках энергии и почти полная независимость от стандартных схем отопления, однако эта возможность требует значительных первоначальных инвестиций.