Геотермальное отопление дома своими руками: сравнительный обзор способов устройства

Геотермальное отопление дома своими руками: сравнительный обзор способов устройства

Многие владельцы частных домов все еще считают, что геотермальное отопление – это термин чуть ли не из области научной фантастики, и актуален он только для тех регионов, где бурлят горячие источники и имеется высокая вулканическая активность. А поскольку такие природные явления – редкость, то перспективы использования данной альтернативной энергии в наших условиях выглядят для многих туманно. На самом деле геотермальный насос с успехом генерирует тепло и при невысоких температурах, так что даже в умеренном климате применять его можно довольно эффективно. А вот под силу ли смонтировать геотермальное отопление дома своими руками? С этим попробуем разобраться.

Классификация по конструкционному типу

Принцип работы геотермального отопления схож с принципом работы кондиционера или холодильника. Основным элементом является тепловой насос, включенный в два контура.

Принцип работы геотермального отопления

Принцип работы геотермального (теплового) насоса

Внутренний контур представляет собой традиционную систему отопления, состоящую из труб и радиаторов. Внешний – внушительных размеров теплообменник, находящийся под землей или толщей воды. Внутри него может циркулировать как специальная жидкость с антифризом, так и обычная вода. Теплоноситель принимает на себя температуру среды и «подогретый» поступает в тепловой насос, аккумулированное тепло передается внутреннему контуру. Таким образом происходит нагрев воды в трубах и радиаторах.

Геотермальный (тепловой) насос – ключевой элемент системы. Это компактный агрегат, занимает места не больше, чем привычная нашему взгляду стиральная машина. Если говорить о производительности, то на каждый 1 кВт потребленной электроэнергии, насос «выдает» до 4-5 кВт тепловой энергии. В то время как обычный кондиционер, который имеет схожий принцип работы, на 1 кВт затраченной электроэнергии «ответит» 1 кВт тепловой.

Схема устройства геотермального отопления в частном доме

Схема устройства геотермального отопления в частном доме

Надо признать, что устройство этого вида отопления является самым дорогим и трудоемким на сегодняшний день. Львиную долю его стоимости составляет покупка оборудования и, конечно, земляные работы. Естественно, что бережливый хозяин задумывается, а нельзя ли сэкономить, например, на монтаже и сделать геотермальное отопление своими руками? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться, какие же системы применяют чаще всего и уяснить особенности их устройства.

Горизонтальный теплообменник

Довольно часто используют горизонтальный контур, при устройстве которого трубы укладывают в траншеи на глубину большую, чем уровень промерзания почвы в данной местности.

Горизонтальный контур

Недостаток системы геотермального отопления с горизонтальным контуром — большая площадь, занимаемая коллектором

Недостаток – территория, занимаемая контуром, должна быть намного больше самого дома, так, для отопления здания площадью в 250 м², под трубы «уйдет» около 600 м². Не каждый застройщик может позволить себе подобную роскошь.

К тому же возникают неудобства, если участок уже облагорожен, приходится соблюдать, например, расстояние от деревьев (1,5 м) и многие другие нюансы.

Вертикальный теплообменник

Более компактный, но и более дорогой вариант – вертикальный теплообменник. Для его установки не потребуется большая площадь, но зато потребуется специальное бурильное оборудование.

Монтаж вертикального теплообменника

Монтаж вертикального теплообменника требует использования специального бурильного оборудования

Глубина скважины, в зависимости от технологии, может достигать 50-200 м, зато срок ее службы до 100 лет. Особенно актуален этот способ, когда планируют геотермальное отопление загородного дома с обустроенной прилегающей территорией, он позволяет сохранить ландшафт практически в первозданном виде.

Водоразмещенный теплообменник

Наиболее экономичная геотермальная установка использует тепловую энергию воды. Ее рекомендуют, если расстояние до ближайшего водоема не превышает 100 м.

Водоразмещенный теплообменник

Водоразмещенный теплообменник является наиболее выгодным и следовательно более целесообразным для устройства

Контур из труб в виде спирали укладывают на дно, глубина залегания должна быть меньше 2,5-3 м, то есть глубже зоны промерзания. Площадь водоема – от 200 м². Главный плюс – нет необходимости выполнять трудоемкие земляные работы, но необходимо получить разрешение специальных служб. Затратив значительные средства на дорогостоящее оборудование, не стоит экономить на качественном монтаже. Ведь именно от него будет зависеть качество и эффективность всей системы.

Как видим, смонтировать геотермальное отопление дома своими руками не так уж просто. Из всех перечисленных видов, пожалуй, только последний вариант будет достаточно просто воплотить в жизнь самостоятельно. Но даже в этом случае стоит взвесить, все «за» и «против».

О достоинствах и недостатках системы

Впервые к геотермальному отоплению пристально присмотрелись в США, во время кризиса в 80-х. Достаточно дорогие установки прописались в домах самых богатых и продвинутых, но постепенно они становились все доступнее и популярнее. Европа взяла новинку на заметку и стала активно внедрять на своих просторах. Сейчас этот вид отопления уже совсем не диковинка, в Швеции, например, около 70% всего тепла синтезируется при помощи тепловых насосов.

Производители чудо-оборудования и зеленые в один голос твердят о преимуществах этого вида отопления перед всеми остальными, главные плюсы, на которые делается акцент, такие:

  • для отопления используется тепловая энергия земли, которая является возобновляемой и неисчерпаемой;
  • не существует риска возгорания;
  • отпадает потребность в доставке и хранении топливных материалов;
  • при работе оборудования не образуются какие-либо вредные выбросы, система абсолютно безопасна и экологична;
  • система работает автономно, не нуждается в постоянном контроле и вмешательстве;
  • она экономична, практически не требует от владельца затрат на обслуживание;
  • при всем разнообразии моделей, коэффициент производительности оборудования остается неизменно высоким.

Геотермальная система отопления хорошо проявила себя в сочетании с «теплыми полами». Подобный дуэт обеспечивает равномерное распределение температуры и препятствует образованию зон перегрева.

Важно! Наиболее выгоден этот вид отопления для домов, площадью до 150 м², владельцы таких небольших коттеджей уверяют, что затраты окупаются за каких-нибудь 3-4 года.

Отметим, что на постсоветском пространстве эти системы пока еще не стали популярными. Во многом это объясняется достаточно весомыми капиталовложениями, которые потребуется сделать в самом начале, и довольно длительным сроком окупаемости. Убедить наших сограждан, что это, в конце концов, все равно экономически выгодно, достаточно сложно. Хотя, если учесть ежегодное подорожание привычных теплоносителей и то, что система рассчитана в среднем на 100 лет эффективной работы, то выбор покажется вполне оправданным.

Комментарии посетителей

  1. Алибек (11 апреля 2014) Ответить

    Почему бы для отопления вместо земляного или водного контура не использовать солнечные коллекторы?

    • Div (18 декабря 2014) Ответить

      2Алибек, в случае использования солнечного коллектора в качестве рассеивающего контура, как оно будет работать ночью? Имеется ввиду, когда наблюдаются пики снижения температуры. Также земляной-водяной контур позволяют получить более стабильные характеристики по мощности системы, а с солнечным коллектором все гораздо сложнее, начиная от облачности и заканчивая снегопадами, которые сводят на «нет» эти агрегаты.

  2. Макс (20 января 2015) Ответить

    Подскажите пожалуйста, данная система обогрева будет греть в Сибири при -40 в деревянном доме?

    • Алексей (25 февраля 2015) Ответить

      Будет. Смысл в том, что вы бурите дырку в землю на 200-300м. Геотермический градиент в скважине возрастает на 1 градус на каждые 36 метров. То есть, у вас -40 и глубина промерзания в Сибири допустим 10 м. При скважине 200 м остается 190 м, далее 190/36=+5 — это в одной скважине. Это тепло поднимается к вам в деревянный дом, холод снова опускается вниз. Чем больше скважин или больше их длина, тем эффективней будет использование недр земли. Эта температура ПОСТОЯННА, она идет от ядра земли и никуда не денется.

      • Владимир (2 апреля 2015) Ответить

        Это значит чтобы температуру поднять с -40 до 0 градусов надо восемь таких скважин, так ли?

    • Аскар Заирович (29 августа 2015) Ответить

      Бурение скважины не обязательно 200 м, достаточно 4 скважины диаметром 150-200 мм и глубиной 20-25 м в зависимости от геологических условий. Даже в Cибири достаточно этих глубин. Присутствие воды в скважине благоприятно скажется в работе системы.

  3. Денис (13 мая 2015) Ответить

    Когда будите бурить, начнут выступать грунтовые воды. Как спастись?

    • Аскар Заирович (29 августа 2015) Ответить

      При бурений обводнённых скважин иногда бывает осложнения, то есть при слабых породах стенки скважины обрушаются, здесь нужно применять обсадку или произвести цементацию в данной зоне скважины.

  4. Ровестник (25 мая 2015) Ответить

    Обычный сплит на киловатт затраченной электроэнергии выдает 2.5-3.5 КВт тепловой. Причем это утверждение верно для реальных условий при использовании не самых современных сплит систем и разнице температур около 40 градусов. При снижении разницы температур эффективность и того больше.

    Есть конечно ограничения зависящие от типа применяемого хладагента: например большинство китайских сплит систем находящихся в эксплуатации не могут эффективно обогревать помещение при температуре воздуха окружающего уличный блок ниже минус 10 градусов по Цельсию. Но есть сплит-системы, для которых этот порог значительно ниже: так например при использовании фреона r23 имеющего давление закипания 1.48 Атм при температуре -65 градусов Цельсия энергоэффективность установки сохраняется до -70 градусов.

    Дешевая альтернативная энергия на практике оказывается дороже чем традиционная, и используется не в качестве дешевой альтернативы традиционному газу, дровам или электричеству, а лишь в том случае когда традиционные виды энергии по какой либо причине не доступны, либо в качестве резервных источников. Стоимость электроэнергии от ветряка 5-7 КВт, при использовании его в качестве основного источника энергии, достигает 24-72 рубля за киловатт (!) (зависит от модели и графика суточного потребления). Бензиновый генератор 5 КВт дает энергию по цене от 22,4 до 32 рублей за киловатт при цене 92 бензина 32 рубля за литр. Но начальные вложения в этом случае гораздо меньше. А при установке контроллера заряда, буферной батареи и инвертора бензиновый киловатт станет дешевле на треть.

  5. Вадим (28 июля 2015) Ответить

    Способ 1 с горизонтальным — да, не у всех столько места есть на участке;
    Способ 2 с вертикальным — и кто же вам позволит бурить скважину в 200 метров на своем участке? Хоть законы почитайте;
    Способ 3 с погружением в воду — И что, у всех есть пруды на участках?

    Как вариант отопления — да, такое возможно наверное. Но как вариант для реализации на своем участке — полный бред как по возможностям, затратам и разрешительной документации.

    • Тимофей (10 декабря 2015) Ответить

      1# Укажите пожалуйста закон запрещающий бурение скважин в 200м/п?
      2# Как правило глубже 100м/п не бурим — разбиваем на несколько.
      3# Достаточно 10м/п между зондами, потому для дома в 150-200 м2 вполне достаточно 4 зонда по 60-70 м/п.
      4# Если задумываться о тепловом геотермальном при планировании фундамента, то зонды можно разместить под домом!

      • Евгений (13 декабря 2015) Ответить

        Статья 19 ФЗ «О недрах».

        • Аноним (25 декабря 2015)

          Во-первых, читайте новую поправку к закону о недрах от 23.12.14г подписанную президентом. Во-вторых добыча недр не осуществляется. В-третьих, у меня на участке в собственности пруд как раз 200 м2 и глубина там 5 метров, расположен прям в 5 метрах от дома и рядом скважина на неводоохранный слой (с температурой воды +14 всегда! И это в Краснодаре, где -10 это уже редкость). И вот теперь можешь позавидовать. Уже делают прокладку газопровода и требуют за подключение с проектом до котла не менее 200 тыс — и на хер они нужны, вот читаю и думаю…

  6. Дима (4 ноября 2015) Ответить

    У меня несколько вопросов. Первый — из какого материала должны быть контуры? Второй вопрос — диаметр контура? И третий вопрос — в каком положении должен находиться контур в скважине? Подвесном или плотно утрамбованный землей?

    • Тимофей (10 декабря 2015) Ответить

      Плотно утрамбованный землёй (заиленный, просыпанный и пролитый водой, лучше пролитый бетонитом).

  7. БВМ (11 октября 2016) Ответить

    «В то время как обычный кондиционер, который имеет схожий принцип работы, на 1 кВт затраченной электроэнергии «ответит» 1 кВт тепловой.»
    Откуда информация? За какой год?

  8. хохол (19 ноября 2016) Ответить

    можно ли использовать в место скважини тепло водяной системи дома которое в несколько раз больше темпаратури земли будет что то вроде вечного двигателя

  9. Максим (19 января 2017) Ответить

    Бред. Как из киловатта электричества можно получить 2.5-3.5… Это что получается КПД 250-350%??? Вечный двигатель отдыхает…

  10. Михаил Погадаев (13 февраля 2017) Ответить

    Очень даже может. У всей климатической техники существуют коэффициенты EER (моментальный показатель энергоэффективности) и COP (тепловой коэффициент), а так же вс кондиционеры делятся на классы энергоэффективности. Так вот, в обыкновенных бытовых сплит-системах класса «А» EER равен или больше 3,2, а COP больше или равен 3,6. Т.е, если кондиционер работает в режиме «холод», то на каждый затраченный киловатт электроэнергии он выдаёт 3,2 кВт холода,а при работе в режиме «тепло» — 3,6 кВт. Это достигается за счёт дросселирования хладагента, при прохождении через расширительный вентиль.В результате чего хладагент начинает испаряться, т.е. закипать (внутренний блок) и конденсироваться (наружный блок). Как известно, газы кипят при отрицательных температурах (физика 6 класс) и конденсируются при положительных. Ну и определённое давление, конечно, должно при этом присутствовать. К примеру, температура кипения фреона R-22 при давлении 4 bar (примерно одна атмосфера) равна 0 град. по Цельсию, а температура конденсации равна 50 град. по Цельсию, при давлении 18 bar. Соответственно, тепло в помещении «забирается» кипящим фреоном и переносится на улицу, где и отдаётся наружному воздуху. Это долго рассказывать, но поверьте на слово, этот принцип заложен во всей климатической технике. Так что КПД 250 — 300 % — это реальность ))

  11. Михаил Погадаев (13 февраля 2017) Ответить

    Ошибка автора. Намеренная или по незнанию — это другой вопрос!

  12. Вик Тор (24 февраля 2017) Ответить

    Наверное, имеется в виду простой кондиционер, работающий в режиме конвектора или тепловентилятора. Там действительно затраты электроэнергии примерно соответствуют количеству полученного тепла (за вычетом потерь на вентилятор, провода и т. д). Что же современных кондиционеров, то они в режиме нагрева представляют собой тот же тепловой насос, только с воздушным теплообменником. Конечно же, в статье слова «который имеет схожий принцип работы» — лишние. Обычная ошибка автора, не более.

Добавьте свой комментарий

Если Вам нравятся статьи, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзене, чтобы не пропустить свежие публикации. Вы с нами?