Геотермальное отопление, минусы и плюсы

По сравнению с традиционными отопительными системами, использующими в качестве источника энергии газ или электричество – в Украине геотермальное отопление дома является новаторским.

Несмотря на сложность и затратность: на этапе бурения скважин, прокладки трубопроводов и монтажа оборудования – эксплуатационные расходы, а также оплата за потребляемую электроэнергию ощутимо малы. Если сравнивать расходы на отопление в зимний период с использованием котлов или нагревателей, и кондиционирование летом, с расходами на электроэнергию потребляемую тепловым насосом, то получается экономия на уровне 80%. Поэтому геотермальные тепловые насосы, так популярны в Европе, а особенно в Скандинавских странах. Недаром шведская компания Thermia, считается лидером в области разработки и создания этого типа оборудования.

Чтобы оценить, какой тепловой насос купить, разберёмся с принципом работы и особенностями  отопления и кондиционирования с использованием температуры земли.

Принцип работы геотермального отопления

В основу принципа геотермального отопления положены процессы теплообмена реализуемые при помощи теплового насоса с использованием постоянной подземной температуры равной + 8-10 оС. Обогрев помещения происходит за счёт передачи тепла от подземного теплоносителя через тепловой насос к теплоносителю системы отопления.

В традиционных системах отопления используется энергия выделяемая путём сжигания газа или твёрдого топлива, или тепло выделяемое электрическими нагревательными элементами. Количество необходимого тепла колеблется в зависимости от изменения уличной температуры. Аналогично с охлаждение летом – в более жаркую погоду, кондиционер потребляет большее количество электроэнергии.

При геотермальном отоплении используется только электроэнергия  для электродвигателя компрессора и циркуляционных насосов.

Функциональные элементы системы. Как работает геотермальное отопление

В качестве подземного теплоносителя используется рассол или водно-гликолевый раствор. В качестве хладагента в контуре теплового насоса используется фреон. В системе отопления здания используется вода.

Система состоит из следующих основных элементов:

В тепловом насосе используется инверторный привод, плавно изменяющий частоту вращения электродвигателя компрессора. Таким образом, потребляется минимальное количество электроэнергии.

Процесс теплообмена

Цикл теплообмена состоит из следующих этапов.

  1. Рассол с постоянной, не зависящей от сезона, температурой равной + 8-10 оС подаётся в испаритель теплового насоса, где нагревает пары фреона.
  2. Подогретые до + 8-10 оС пары фреона, сжимаются компрессором и за счёт этого нагреваются до температуры + 65-75 оС, затем, в нагретом состоянии, подаются в конденсатор теплового насоса.
  3. В конденсаторе, фреон отдаёт температуру воде циркулирующей в системе отопления и здания.
  4. При этом, фреон переходит в жидкую фазу.
  5. Остывший до температуры равной + 25-35 оС фреон, поступает из конденсатора на дроссель, испаряясь, подаётся в испаритель с температурой ниже 0 оС, где опять нагревается от рассола до + 8-10 оС.

Для охлаждения воздуха в помещении летом, предусмотрена:

Монтаж системы геотермального отопления

Установка оборудования для геотермального отопления требует точных предварительных расчетов, учитывая характеристики установленные производителем теплового насоса (целесообразно сделать анкорную ссылку на сайт, который посчитаете нужным) и инженерные возможности компании выполняющей монтажные и наладочные работы (целесообразно сделать анкорную ссылку на сайт, который посчитаете нужным).

Обустройство геотермального отопления предполагает следующий перечень работ:

Геотермальное отопление отзывы

Оборудование Thermia зарекомендовало себя как высокоэффективные и надёжные установки.

Смотрите отзывы реальных владельцев геотермальных систем отопления

При обеспечении своевременного сервисного обслуживания, геотермальной системы отопления имеют практически неограниченный ресурс эксплуатации.

Ни один дом не может обходиться без вентиляции. Именно с её помощью в любое помещение проникает кислород, который требуется не просто для дыхания человека, но и для сжигания топлива в газовых плитах и разнообразных нагревательных устройствах, а влага и загрязненный воздух отводятся наружу.

В нашей стране стандартом считается естественная вентиляция. Что касается государств Западной Европы, то там наблюдается тенденция, связанная с переходом на вентиляцию принудительную. У нас подобное решение не вызвало ажиотажа, якобы по причине высокой стоимости этой системы. И все-таки, необходима ли принудительная вентиляция или нет?

Система естественной вентиляции

Естественная вентиляция представляет собой давно известное и наиболее простое решение. Она функционирует за счет естественного перемещения воздуха, что вызвано разницей температур снаружи дома и внутри. Именно она формирует силу тяги, с помощью которой воздух из дома вытягивается сквозь вентиляционные вертикальные каналы. Дополнительно на движение воздуха воздействует ветер, иногда способствующий, а иногда затрудняющий работу этой вентиляции.

Естественная вентиляция в частном доме


В каждом типовом проекте загородных жилых домов можно найти естественную вентиляцию – это обыкновенные вертикальные каналы, на конце которых располагаются вентиляционные решетки. Что касается системы принудительной вентиляции, то она является более сложной, что не мешает многим пытаться реализовать ее самостоятельно. Однако мы рекомендуем заказывать проектирование вентиляции у специалистов. 

Если температура снаружи меньше, чем температура в доме, то воздух проникает внутрь за счет приточных отверстий и щелей, находящихся в стенах или окнах. На сегодняшний день окна и двери выполняются герметичными, соответственно, существует потребность в создании специальных отверстий. От приточных отверстий поток воздуха направляется к вентиляционной решетке и сквозь вентиляционный канал выходит. Вентиляционные решетки устанавливаются, зачастую, в кухнях, туалетах, ванных комнатах и гардеробах. В соответствии с современными стандартами габариты каналов естественной вентиляции определяются для силы тяги без учета влияния ветра при температуре воздуха +12 градусов. При большей температуре воздухообмен в помещении реализуется исключительно при открытых окнах. Улучшить функционирование естественной вентиляции можно благодаря монтажу на верхних выходах вентиляторов, приводящихся силой ветра в действие, повышая этим силу тяги. Однако в случае безветренной погоды подобные устройства не просто не работают, но еще и обеспечивают дополнительное сопротивление движущемуся потоку.
Единственным вариантом гарантировать эффективность вентиляционной системы независимо от погоды – это монтаж устройств, формирующих воздушный поток, другими словами, вентиляторов. В некоторых государствах именно этот способ используется чаще, чем естественная вентиляция.

Система принудительной вентиляции

На сегодняшний день в продаже доступны тихо работающие, надежные, расходующие немного энергии вентиляторы, которые рассчитаны на непрерывную работу. Стоит все же задуматься над вопросом относительно того, являются ли они оптимальным выходом в сравнении с естественной вентиляцией. В большинстве случаев вытяжные вентиляторы монтируются вместо решеток на концах системы естественной вентиляции. Этот вариант реализуется, если стандартно запроектированная вентиляция не справляется со своими обязанностями. Многие считают, что в таком случае установка настенных вентиляторов станет самым простым методом по её улучшению. Однако подобное решение отличается значительными недостатками. В первую очередь, значительная доля настенных вентиляторов функционирует достаточно шумно, конечно же, никому не захочется, чтобы они работали непрерывно. Помимо этого, единственный вытяжной вентилятор обладает большей производительностью, чем необходимо для вентиляционной решетки. Другими словами, постоянная работа каждого вентилятора станет причиной повышения затрат тепла на нагрев приточного воздуха. Да и не стоит забывать относительно затрат электрической энергии на питание вентиляторов. Именно поэтому настенные системы, монтируемые вместо вентиляционных решеток, применяются для интенсивного кратковременного проветривания помещений, к примеру, туалета и ванной комнаты, каждый раз после их эксплуатации. К огромному сожалению, проблема вентиляции остается дома в тот момент, когда вентилятор выключен: в этой ситуации он закрывает вход в решетки и усложняет свободный проход воздуха.

Основные плюсы естественной и принудительной вентиляции

Естественная вентиляция характеризуется следующими основными преимуществами:


1. Циркуляция воздуха реализуется без дополнительного оборудования — вентиляторов, электродвигателей, выключателей и пр. Что предоставляет возможность не просто сократить бюджет, но и избежать новых затрат по оплате электрической энергии в процессе эксплуатации здания;


2. Обустройство систем естественной вентиляции является предельно простым мероприятием, благодаря чему период их безаварийного функционирования может определяться десятилетиями, а ремонт обойдется в минимальную стоимость;


3. Естественная вентиляция предоставляет возможность монтировать и применять прочие системы, отвечающие за принудительный воздухообмен — кондиционеры, вентиляторы, фильтры, сплит-системы и т.д.


Что касается достоинств системы принудительной вентиляции, то сюда, в первую очередь, можно отнести возможность уменьшить объём воздухообмена, если число людей в жилом доме меньше, чем рассчитано, другими словами тогда, когда, к примеру, жильцы на учебе или на работе. В этой ситуации воздухообмен в принудительной вентиляции получает фоновое значение и существенно уменьшает затраты на вентиляцию. Во-вторых, принудительная вентиляция может быть как индивидуальной, так и централизованной. Кроме того, она может использоваться в сооружениях агропромышленного комплекса и с успехом справляться с внушительным числом вредных веществ.


В наше время этой причине специалисты-строители советуют использовать естественную вентиляцию как основную систему, дополнительно усиливая её (в случае необходимости) вентиляционным оборудованием. Однако в любом случае выбор должен оставаться за Вами. Кроме того, если Вы желаете стать обладателем эффективной, энергосберегающей и комфортной вентиляционной системы, то рекомендуется заказывать проект еще до начала возведения загородного дома. В таком случае не придется тратить финансы на создания дорогостоящих вентиляционных шахт для естественной вентиляции. Вместо них будут смонтированы жестяные каналы, которые объединят центральный вентилятор, который отвечает за обслуживание всего дома, с различными вентиляционными решетками.

Системы вентиляции помещений

Жизнь каждого человека напрямую зависит от насыщения крови кислородом, который мы получаем из окружающего воздуха. Помимо этого многие люди используют природный газ для приготовления еды, обогрева помещений, горение которого невозможно без кислорода. Именно поэтому в каждом здании необходимо обеспечить постоянную сменяемость воздушных масс. Ее можно организовать естественным или принудительным способом, либо сочетанием обоих методов.

Долгое время на территории нашей страны использовали преимущественно естественную вентиляцию зданий и помещений. Для этого в каждом доме устанавливали воздушные колодцы для отвода отработанных воздушных масс, а приток нового воздуха обеспечивался за счет проветривания помещений путем открытия окон или дверей. Такой способ самый малозатратный, но и недостаточно эффективный. Зимой из-за него теряется много тепла, что негативным образом сказывается на стоимости отопления, а летом он практически не работает. В последние десятилетия все больше людей отдают предпочтение приточно-вытяжной (отточной) вентиляции, проектирование которой можно заказать в компании Noviterm.

Что такое приточно-вытяжная система вентиляции?

Так называют систему, которая обеспечивает одновременную подачу чистых и свежих воздушных масс и одновременное удаление уже отработанных. Такие вытяжные системы хорошо подходят как для загородных частных домов, так и для городских квартир и других помещений. К их преимуществам можно отнести:

Помимо этого организованная таким образом приточная и отточная вентиляция поможет экономить на отоплении в зимний период за счет рекуперации тепловой энергии из отработанных воздушных масс. Однако есть и свои отрицательные особенности вытяжно-приточной вентиляции в виде постоянной необходимости сбора конденсата, шума от работы вентиляторов системы. Она не позволяет охлаждать воздух в летний период года.

Конструкция подобной системы может иметь как вертикальное, так и горизонтальное положение. При желании можно предусмотреть возможность регулировки ее производительности, степени нагрева воздуха, установить график ее работы. Технологически она состоит из двух несмешиваемых потоков, которые работают одновременно. Свежий воздух проходит через фильтр очистки и рекуператор для подогрева (если он предусмотрен конструкцией) и затем поступает в помещение, а отработанный воздух поступает в рекуператор в качестве теплоносителя и затем покидает здание.

Где лучше заказать проектирование вентиляционной системы?

Этим вопросом нужно заниматься на стадии проектирования своего частного дома, пока строительные работы по его возведению еще не начались для того, чтобы в будущем не приходилось тратить дополнительные средства на ремонт. Заказывать услуги проектирования вентиляционной системы лучше в узкопрофильной организации, например компании Noviterm, которая с 2007 года занимается поставкой энергоэффективного шведского оборудования для отопления и кондиционирования помещений, подогрева воды. Ее специалисты самостоятельно рассчитают требуемую мощность оборудования, сделают всю необходимую проектную документацию, самостоятельно проведут сертифицированный монтаж. Не рискуйте собственными деньгами и временем, обращаясь к фирмам с сомнительной репутацией, заказывайте услуги проектирования вентиляционной системы у высококвалифицированных специалистов компании Noviterm.

Основной задачей при применении геотермального теплового насоса является создание грунтового контура. Первичный источник тепла должен соответствовать мощности теплового насоса и обеспечить требуемые потребности в отоплении и горячем водоснабжении объекта. На первое место при выборе технического решения выходят такие показатели как эффективность контура и стоимость его обустройства.

Время запуска в работу котельной на тепловом насосе для индивидуального дома обычно составляет не больше 4-5 недель. Большая часть работ приходится на строительство земляного контура отбора тепла. Исходя из фактических условий и технических параметров, предлагается 2 способа исполнения. Горизонтальный вариант укладки – самый простой, но занимает большую площадь. Более компактна вертикальная установка геотермальных зондов. Одно из перспективных на сегодняшний день решений – наклонно-кластерное бурение. В этом случае скважины расходятся лучеобразно под наклоном вниз из ограниченного пространства на поверхности.

кластерное бурение
кластерное бурение

Рассмотрим особенности применения данной технологии. На выбранном участке в грунт устанавливают железобетонное кольцо диаметром 1,5 метра. На нем крепится компактная буровая установка. Наклонные скважины идут из одного кластера под углом 10-45⁰ к горизонту в зависимости от глубины залегания твердых пород. Вся конструкция закрыта брезентовой палаткой, что позволяет работать при любой погоде, а также защищает находящиеся вокруг строения и деревья.

В готовые скважины опускают коаксиальные зонды. В том же бетонном кольце затем устанавливают сборный коллектор с запорными кранами. Такая конструкция обеспечивает деление потока и оптимальное давление, гарантирует минимальные теплопотери.

кластерный коллектор
кластерный коллектор

Первое очевидное преимущество – для проведения работ по бурению не требуется тяжелая техника и стандартные буровые установки. Необходимое оборудование и приспособления мобильны и переносятся по частям. Для проведения работ достаточно участка площадью 5х5 метров.

Во-вторых, точный расчет позволяет снизить затраты на буровые работы – самую дорогостоящую часть обустройства геотермального контура. Среди «хитростей» меньший диаметр ствола и бурение первой скважины под углом 45⁰. Это своеобразная разведка для оценки состояния грунта и определения требуемой длины – 33 м или 50 метров. Одинаковый размер зондов значительно облегчает последующую балансировку построенной сети.

Применение в процессе работ буровой штанги обеспечивает быстрый монтаж зонда. А минимальный зазор между трубой и скважиной позволяет сэкономить тампонирующий материал.

Геотермальный коллектор представляет собой теплообменник: циркулирующий в системе теплоноситель производит теплообмен с грунтом. Как показывает практика, наиболее оптимален для применения коаксиальный зонд с наружной полиэтиленовой трубой в верхней части скважины. С одной стороны, холодный теплоноситель доходит до активной глубины скважины, с другой – не происходит «замораживания» грунта в верхнем плодородном слое. При этом «паразитный» теплообмен между трубами составляет не более 8% за счет низкой теплопроводности материала внутренней части. Применение в технологии наклонного бурения коаксиального зонда – еще одно важное преимущество. При устройстве геотермального контура необходимо учитывать удельный теплосъем с погонного метра скважины. Этот параметр зависит от породы, из которой состоит грунт и движения подземных вод. В частности, сухой песок имеет показатель в 20 Вт, а супесь уже 60 Вт с метра скважины.

Для учета температуры грунта используют данные специальной таблицы, составленной для разных климатических зон. В идеале геотермальный зонд должен в среднем снимать 25-50 Вт, но в реальности этого не происходит.

Среди влияющих на стоимость контура факторов – тип теплоносителя и требуемый его объем для заправки системы. В предложенном решении предпочтение отдано пропилен гликолю с температурой замерзания -15 градусов. Данный продукт не наносит серьезного ущерба окружающей среде поскольку является пищевой добавкой.

Также надо отметить минимизацию при проведении земляных работ. В частности, строго вертикальное бурение требует прокладки траншей для подключения зондов к распределительному коллектору. Расстояние между скважинами составляет 5 м, таким образом, общая длина соединяющих линий нанесет ущерб уже обустроенному участку. При кластерном способе единственная теплотрасса до входа в здание обычно не превышает 5 м, что потребует минимального вмешательства в существующий ландшафт. Используемое при этом железобетонное кольцо заглублено на 30 см, что позволяет засыпать его грунтом и разбить сверху цветник или сделать газон. Для технических нужд остается небольшой люк.

Метод наклонно-кластерного бурения уже успели оценить многие заказчики. Новая технология сокращает сроки проведения работ и расход материалов, дает возможность оптимального выбора комплектующих. Важным преимуществом является минимальное воздействие на ландшафт в отличие от обычного вертикального бурения или горизонтальной прокладки. Совокупность применяемых ноу-хау значительно позволяет организовать геотермальный контур и позволяет заказчику сэкономить при организации теплоснабжения на основе теплового насоса.

Главный минус – более высокая стоимость системы, чем при классическом бурении под тепловые насосы.

За ближайшие двадцать лет на территории Европы ожидается уменьшение потребления твердого топлива приблизительно на 20%. Это связано с переходом большинства стран на применение энергии альтернативных источников энергии. Наверняка собственники частных домов понимают, что расходы на источники энергии с каждым годом будут лишь увеличиваться. Каким же образом к этому можно заранее подготовиться?

Тепловые насосы – бесплатная энергия, доступная каждому

В загородных домах, которые не могут похвастаться газификацией, главным источником тепла может стать тепловой насос. На сегодняшний день большинство собственников частных домов имеют определенные сомнения относительно выгодности подобной покупки. Однако эксперты уже стоимость этого оборудования уменьшится, а его производство окажется массовым. В наше время отопление при помощи тепловых насосов максимально востребовано в Скандинавии и Швейцарии. Это устройство характеризуется не экологичностью и энергосберегающими качествами. Некоторые его разновидности предоставляют возможность, как нагревать, так и охлаждать (кондиционировать) жилое помещение. Отдельного внимания заслуживает тот факт, что разработчики непрерывно работают над увеличением эффективности функционирования тепловых насосов.

На сегодняшний день среднее значение коэффициента полезного действия теплового насоса равен четырем, что свидетельствует о том, что насос отдает в четыре раза больше энергии, чем расходует электрической энергии. Единственной распространенной проблемой в нашей стране считаются ошибки в установке, из-за которых оборудование функционировало не так, как следует, а также приходило в аварийное состояние. Сейчас большинство крупных организаций, отвечающих за производство тепловых насосов, все большее внимание уделяют обучению персонала и сервисному обслуживанию продукции. Это одно из главных требований последнего времени. Кроме того, широкое распространение получает информированность населения относительно эффективности тепловых насосов. Монтаж и подключение этого оборудования должен выполнять только специалист распространяющей фирмы, который в дальнейшем будет заниматься проведением профилактического осмотра. Компания в обязательном порядке должна информировать потребителя о периодах временной консервации котла или настройки оборудования.

С каждым годом котлы совершенствуются и благодаря этому они уже не считаются оборудованием, которое способен отрегулировать каждый потребитель. Именно поэтому требуется помощь образованного специалиста и сервисного авторизированного обслуживания.

Экономия тепла через правильные материалы

Для того, чтобы добиться значительного снижения затрат на отопление, можно использовать опыт возведения энергосберегающих (пассивных) домов, а также максимально утеплять стены, в результате чего коэффициент тепловых потерь не должен составлять менее 0,26 Вт/(м · К). Основная цель заключается в том, чтобы дом нуждался в как можно меньшем количестве тепла. Подумайте сами – если дом утеплен снаружи, то зачем много тепла компесировать? Если об этом разузнать у сегодняшних застройщиков, то можно услышать о применении разнообразных источников энергии. И все они способны аргументировать конкретный выбор. У сторонников использования древесины, газа, угля, а также тепловых насосов встречаются серьезные доводы в пользу выбранного топлива. Любой из видов энергии в зависимости от конкретных условий способен быть целесообразным и экономически выгодным или наоборот – утратить собственные достоинства. Даже собственники домов, прогреваемых печками, не могут на 100% быть уверенными в собственном решении – стоимость древесины непрерывно увеличивается, а её приобретение становится все более сложной. На сегодняшний день известно, что в будущем нас ожидает значительная экономия топлива. Нет поводов ждать открытия инновационных, доселе никому неизвестных источников энергии, несмотря на то, что в этой отрасли интенсивные исследования не завершаются. В ближайшие двадцать лет наиболее вероятно применение альтернативных носителей энергии: ветра, солнца, биомассы, воды, масел, имеющих растительное происхождение, а также геотермальных источников.  

Экономим с помощью конденсационных котлов

Следующим важнейшим вопросом является выбор способа отопления частного дома. По мнению специалистов, там, где проложена газовая сеть, необходимо применять природный газ. Нет причин сомневаться в том, что представленный носитель энергии будет являться популярным на протяжении ещё долгих лет. Если Ваш выбор пал именно на него, то рекомендуется выбирать такой, который будет сгорать в конденсационном котле. Эта разновидность отопительной системы на текущий момент считается одной из наиболее популярных на рынке. Коэффициент теплоотдачи обыкновенного низкотемпературного котла равен приблизительно 94%, в то время как во время функционирования конденсационного котла можно добиться 109% энергии за счет дополнительного тепла от конденсации водяного пара, который находится в отходящих газах. Газовый конденсационный котел представляет собой идеальный пример экологической чистоты и экономии. На территории Великобритании и Германии даже были разработаны специальные предписания для собственников частных домов, предусматривающие замену низкотемпературных котлов конденсационными установками. Если бы альтернативные источники энергии получили бы высокую популярность, то такое признание получили бы и котлы, основанные на использовании растительного масла, присутствующего на рынке.

Монтаж отопления. Учимся правильно экономить

Для того чтобы добиться большей экономии в отоплении, в доме рекомендуется иметь более одного теплового источника. Это необходимо с той целью, чтобы в зависимости от затрат и конкретной ситуации производство энергии было более дешевым. Сюда можно отнести газовый котел и камин, котел на биомассе и котел на жидком топливе или природном газе. Разработчики предусматривают подобную стратегию, основанную на производимом ими оборудовании, которое объединяется в единую систему обогрева, гарантирующую значительную экономию. Из чего же должна состоять оптимальная отопительная система? Из теплового насоса, из рекуператора и солнечного коллектора. Для наибольшей эффективности самым удачным является объединение представленных систем. Итог? Экономия до 35% энергии применяемого топлива, которая требуется для отопления загородного дома и нагрева воды для личного использования!

Всё это заранее убеждает приготовить собственный дом к грядущей экономии. Всегда есть выбор. Сооружение, эксплуатация которого выйдет его собственникам дешевле на 35%, спокойно может пережить ближайшие двадцать лет без ущерба для семейного бюджета.