Не стоит воспринимать геотермальное отопление ни как бесполезную рекламную фишку, ни как универсальную панацею. Истина находится где-то посередине: такой способ обогрева работоспособен, но требует тщательного подхода. Рассмотрим его сильные и слабые стороны, альтернативы поподробнее.
Геотермальное отопление это
Так называют способ получения тепла напрямую из земли (вернее, из её глубоких слоёв) за счёт специального оборудования. Энергия уже есть в готовом виде в недрах земли, надо только её извлечь наружу.
Принцип работы
Технология использует разность температур наружного пространства и глубоко залегающей массы. Идущая изнутри теплота перемещается в нужном направлении, если обеспечить ей беспрепятственный доступ.
Чем больше разница температур «внутри» и на открытом воздухе, тем эффективнее действует система. Особенно хороша она, если зимой бывают морозы до — 20 и ниже.
Отбор тепла от воздуха при таких условиях невозможен или сильно затруднён. А вот под слоем снега почва достаточно нагретой, чтобы оттуда можно было отобрать заметную энергию.
Фактически используется метод холодильника:
- хладагент при низких температурах застывает и увеличивается;
- он становится тяжелее и идёт вниз;
- при контакте с прогретым почвенным слоем (через посредство промежуточного теплоносителя) тепло у него отбирается;
- ставшая более тёплой масса направляется вверх.
Однако это только часть всей схемы. Обязательно нужны ещё:
- модуль, дросселирующий фреон;
- испаритель;
- компрессор, где газ может нагреться до высокой температуры (прямой отбор теплоты у грунта не позволил бы обеспечить хороший результат);
- конденсатор, куда подаётся разогретый газ из компрессора.
Преимущества
Главное достоинство геотермальной методики — она экологически нейтральна и безопасна в противопожарном отношении. Выработанное где-то внутри тепло всё равно поступало бы на поверхность, пусть медленнее и иными путями.
Привычные способы прогрева неуклонно дорожают, да и физическая доступность топлива всё чаще под вопросом. В отдалённых труднодоступных местах подчас проще и удобнее один раз установить дорогую систему, нежели регулярно возить дрова, уголь или пропан-бутан.
Методика одинаково хорошо работает на равнине и в горной местности, в глубине суши и вдоль морского берега. Дополнительные аргументы в пользу подобного выбора:
| Параметр | Характеристика |
|---|---|
| Звук при работе | Отсутствует или крайне тихий |
| Габариты устройств | Небольшие (особенно экономит место отсутствие запасов топлива) |
| Автономный режим работы | Обеспечен по умолчанию |
| Срок эксплуатации оборудования | 20–30 лет |
| Погодные условия | Всепогодная система |
| Межремонтные промежутки | До 10000 часов |
| В летнее время | Система способна заменить кондиционер |
Недостатки
Поскольку циркуляция прямо зависит от насоса, важную роль играет энергоснабжение. При отключении электричества качество обогрева падает или он вовсе превращается.
Даже если такой проблемы нет, качество электропитания высокое, повсеместно использовать геотермальный обогрев мешает его дороговизна. Чтобы отапливать 300 кв.м., только за установку придётся отдать 1 млн руб. При этом сокращение обогреваемой площади не повлечёт пропорциональной экономии.
В отличие от других видов отопления, без специальных знаний и аппаратуры ничего наладить невозможно. Стоит только допустить малейшую ошибку в вычислениях, проектных схемах или при монтаже, и всё окажется напрасно.
Расчёты
Среди параметров дома особое внимание следует уделить… не площади (это-то все учитывают), а — теплопроводности основных конструкций и величине теплопотерь. Специалисты (повторим, только профи смогут правильно сделать работу), обращают внимание на:
- климатические условия (среднегодовые и пиковые температуры, влажность);
- извлекаемую тепловую мощность;
- вид отопительного комплекса (он должен быть низкотемпературным);
- величину выноса тепла через ограждающие конструкции.
Проанализировав эти факторы, делают вывод, можно ли применить геотермальные нагреватели, и какими именно они должны быть.
Выбор насоса
Широкое распространение получили насосы вида «грунт-вода», которые подразумевают размещение наружного контура в водоёме или внутри скважины. Распространение тепла по обогреваемому объёму происходит благодаря конвективным потокам.
Альтернатива — системы типа «вода-вода». Трубы с грузом помещают в водяной слой, а при отсутствии пруда или озера можно использовать грунтовые воды. Достоинства этого решения:
- небольшие затраты на оборудование;
- малый объём тепловых потерь;
- не нужны мощные, технически совершенные насосные станции.
Есть ещё один вариант – комплекс «воздух-вода». Это простое и удобное решение, достаточно редко встречаются неполадки. Установка и сервисные работы весьма просты. Однако внешние температурные условия влияют на эффективность использования очень сильно.
Учитывайте потребную тепловую мощность аппаратов, чтобы не ошибиться. Если надо поддерживать слабую положительную температуру во вспомогательных помещениях дома, предусматривают запас по мощности 10–15%. Резервировать 25–30% имеет смысл только при угрозе суровых зим.
Добавочный коэффициент на случай непредвиденных событий и дополнительных нагрузок составляет как раз 1,25. Большинство заводов делают тепловые насосы с шагом корректировки мощностей от 10 до 20%. Обратите внимание на наличие запчастей к конкретной модели.
Схема
Когда выбран тепловой насос, систему надо правильно расположить. Различия в основном касаются коллекторных труб. Горизонтальный метод предусматривает нахождение ниже уровня промораживания грунта. Протяжённость магистрали не должна уступать длине контура тёплого пола.
Выше этого элемента нельзя строить что-либо с заглублённым фундаментом. Когда монтаж завершён, надо благоустраивать территорию.
Вертикальное исполнение требует бурить скважины, удалённые на 2–3 м и более от жилища. Каждая точка должна сверлиться под своим особым углом, чтобы трубы вводились в разные направления. Глубина проходки достигает 50 м. В каналы вставляют геотермальные зонды.
Каждый зонд представляет 1–2 трубы из полиэтилена низкого давления, согнутые на манер буквы U. По умолчанию скважина выдаёт 0,05 кВт тепла, соответственно, на 7–9 кВт требуется уже 150–200 зондов.
Такой производительности хватает на небольшой участок со скромным домом. Вертикальная установка многократно дороже горизонтальной, однако её выбирают, если приоритетом будет сохранность ландшафтного дизайна. Обязательно надо сделать кессонный колодец для соединения труб.
Ещё один вариант подразумевает, что около дома есть не замерзающий зимой водоём. На глубине не менее 2 м находится погружённый геотермальный узел. Рыть землю придётся минимально, можно обойтись обычной траншеей. Однако надо получать особое разрешение на использование водоёма.
Водяной метод обустройства позволяет экономить деньги. Чтобы прогреть дом величиной 100 кв.м., используют 250–300 пог.м. коллектора.
Иногда практикуют переливную схему:
- отбор воды, забираемой из основного слоя;
- охлаждение её на 4–5 градусов;
- сброс в ту же скважину или водоём.
Однако проконтролировать наполненность водоносного горизонта при подобной системе нереально. Обязательно придётся ставить фильтры и промежуточные теплообменники. Усложнение системы понижает общий КПД, увеличивает вероятность сбоев.
Вертикальные комплексы преимущественно используют для обогрева крупных производств, общественных зданий. В частных домохозяйствах предпочтительнее горизонтальные закрытые контуры. Их следует выбирать для пригородных владений с достаточной свободной площадью.
Монтаж
Чтобы обогрев дома шёл эффективно, учитывайте, как глубоко промерзает грунт. В большинстве местностей европейской части страны, на юге и в центре Урала он застывает зимой не более чем на 2–2,5 м. В Сибири и на Дальнем Востоке условия намного жёстче.
Целесообразно заранее провести исследование или запросить документы, чтобы не допустить ошибок. Класть трубы для наружного теплоносителя надо на уровень, где температура к февралю-марту не опустится ниже — 1 градуса. В этом случае поддерживать комфортный микроклимат несложно.
Радикально повысить энергоэффективность помогает многоуровневый контур. Суть проста: используют несколько ярусов, между которыми разрыв 0,7–1 м по высоте.
Независимо от горизонтального и вертикального исполнения обязательна гидроизоляция и теплоизоляция всех коммуникаций. Если есть 2 скважины (заборная и под сброс), непременно ставят насосы. Также потребует теплообменник-предохранитель, который исключит замерзание воды.
Другие варианты систем отопления
Если геотермальная система не устраивает полностью либо её мощности не хватает, нужно рассматривать альтернативные решения. Они подразумевают уже использование различных видов ископаемого топлива либо электрической энергии.
Газовые
Именно отопление газом вызывает наибольший интерес у большинства обладателей загородной недвижимости. В городской черте, впрочем, этот метод тоже востребован.
Необходимо помнить про взрывоопасность такого топлива и необходимость получать разрешения на его использование. Подключение бывает весьма дорогим, особенно если не удаётся воспользоваться программами догазификации.
Оборудование стоит сравнительно недорого, эксплуатационные затраты умеренно велики. Котлы прогреваются быстро, автоматизация работы не составляет проблем.
Жидкотопливные
В этих системах применяют:
- мазут;
- отработанное масло;
- соляр.
Подобный метод оправдан, если нет регулярной подачи газа. Современные образцы могут оснащаться автоматическими системами управления. КПД может достигать 90–94%. Согласовывать установку оборудования не нужно. Гарантирована работоспособность даже при большом объёме нагрева.
Жидкотопливные котлы совместимы с водой и антифризом. Однако сама техника стоит недёшево, монтаж тоже обойдётся в круглую сумму. Обязательно придётся обустраивать сложное топливное хозяйство, включающее:
- Резервуар.
- Насосы.
- Фильтры.
Без обособленной топочной обойтись при работе с жидкотопливным котлом тоже невозможно.
Электрические
Это один из наиболее удобных вариантов в частном доме. Простейший вариант включает нагревательный элемент и регулятор, который имеет несколько уровней настройки. Насос может отсутствовать. В более продвинутых устройствах он обязателен наряду с манометром и баком-расширителем.
Самые совершенные электрокотлы могут программироваться, управляться со смартфона. Дымоход не требуется, однако надо скрупулёзно выполнять требования электробезопасности. Такое оборудование сравнительно компактно. Однако приходится учитывать:
- высокую цену электроэнергии;
- необходимость отдельного подключения;
- вероятность поражения током при неграмотном монтаже или ошибках эксплуатации.
Твердотопливные
Подобные котлы не могут быть полностью автоматизированы, периодически требуется ручная загрузка горючего. Но в современных образцах это уже не так критично, как раньше. Аппараты различаются по видам используемого топлива. Отдельные модели используют разное горючее, иногда даже электричество.
Следует учитывать, что при высокой влажности топлива продуктивность падает весьма существенно. Порой из-за этого низкая стоимость отопления перестаёт быть привлекательной. Обязательно придётся чистить вручную камеру сгорания. Рекомендовано добавление теплообменников.
Как видим, традиционные методы обогрева тоже имеют существенные изъяны. Но какой-либо из них придётся выбрать в качестве дополнения, чтобы компенсировать недостаточную мощность самой «геотермалки».
