Víme, že geotermie je horko Země a termín „geotermální“ je v naší zemi často spojován s vulkány a gejzíry. V Rusku je geotermální energie využívána hlavně v průmyslovém měřítku, například existují elektrárny na Dálném východě, které fungují na základě tepla naší planety.
Mnoho lidí je přesvědčeno, že geotermální vytápění doma vlastními rukama je něco z říše fantazie. Není to ono? Ale to je úplně špatně! S vývojem moderních technologií se domácí využití „zelené energie“ stalo skutečným.
Budeme hovořit o principech alternativního vytápění, jeho výhodách a nevýhodách, srovnatelných s tradičními topnými systémy. Dozvíte se také o umístění tepelného výměníku a o tom, jak namontovat geotermální vytápění sami.
Několik historických faktů
Když v 70. letech minulého století vypukla ropná krize, na Západě vyvstala naléhavá potřeba alternativních zdrojů energie. V této době začaly vznikat první geotermální topné systémy.
Dnes jsou široce používány ve Spojených státech, Kanadě a zemích západní Evropy.
Galerie Obrázků
Foto z
Využití energie z vnitřku Země má významnou výhodu: použité zdroje jsou k dispozici zdarma a obnovují se spontánně
Vnitřní blok geotermálního systému zabírá málo místa, navenek připomíná běžné domácí spotřebiče
Počáteční investice do návrhu systému využívajícího geotermální energii jsou vyšší než instalace kotle, ale minimální náklady na údržbu a provoz odůvodňují a rychle splácejí projekt
Zařízení, která zpracovává energii Země na teplo, neemituje produkty spalování, nenávratně nespaluje palivové dříví, uhlí, rašelinu, plyn
Vyhlídky na geotermální vytápění
Rozměry vnitřního bloku geotermálního systému
Náklady na instalaci a provoz tepelného čerpadla
Environmentální priority tepelných čerpadel
Například ve Švédsku se aktivně používá voda z Baltského moře, jejíž teplota je + 4 ° С. V Německu je zavedení geotermálních topných systémů dokonce sponzorováno na státní úrovni.
Při zmínce o geotermálních zdrojích energie si vždy představujeme údolí gejzírek nebo sopek, ale zdroje, které potřebujeme, jsou mnohem blíž. A pomohou nám udržet se v zimě v teple a v létě chladit
V Rusku jsou elektrárny Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya a další geotermální elektrárny. Fakta o využívání energie Země v našem soukromém sektoru je však jen velmi málo.
Skutečné výhody a nevýhody
Pokud je v Rusku geotermální vytápění soukromého sektoru relativně malé, znamená to, že myšlenka nestojí za cenu jeho implementace? Možná byste se touto otázkou neměli zabývat? Ukázalo se, že tomu tak není.
Použití geotermálního topného systému je výhodné řešení. Existuje několik důvodů. Mezi nimi je rychlá instalace zařízení, které je schopné pracovat po dlouhou dobu bez přerušení.
Pokud v topném systému nepoužíváte vodu, ale vysoce kvalitní nemrznoucí směs, nezamrzne a její opotřebení bude minimální.
Uvádíme další výhody tohoto typu vytápění.
- Postup pro spalování paliva je vyloučen. Vytváříme naprosto ohnivzdorný systém, který během jeho provozu nebude schopen poškodit bydlení. Kromě toho je vyloučeno množství dalších aspektů souvisejících s přítomností paliva: nyní není třeba hledat místo pro jeho skladování, zapojit se do jeho přípravy nebo dodávky.
- Významné ekonomické přínosy. Během provozu systému nejsou zapotřebí žádné další investice. Roční vytápění zajišťují přírodní síly, které nekupujeme. Při provozu tepelného čerpadla se samozřejmě spotřebovává elektrická energie, ale současně produkovaná energie výrazně převyšuje spotřebu.
- Environmentální faktor. Geotermální vytápění soukromého venkovského domu je ekologickým řešením. Nepřítomnost procesu spalování vylučuje vstup produktů spalování do atmosféry. Pokud si to mnoho lidí uvědomí a takový systém zásobování teplem bude dostávat řádné rozšíření distribuce, bude negativní dopad lidí na přírodu výrazně snížen.
- Kompaktní systém. Ve vašem domě nemusíte organizovat samostatnou kotelnu. Vše, co bude potřeba, je tepelné čerpadlo, které může být umístěno například v suterénu. Nejobsáhlejší obrys systému bude umístěn pod vodou nebo pod vodou, na povrchu vašeho webu jej neuvidíte.
- Multifunkčnost. Systém může pracovat jak pro vytápění v chladném období, tak pro chlazení během letního vedra. Ve skutečnosti to pro vás nahradí nejen topení, ale také klimatizaci.
- Akustický komfort. Tepelné čerpadlo běží téměř tiše.
Volba geotermálního topného systému je ekonomicky výhodná, přestože na nákup a instalaci zařízení musíte utrácet peníze.
Mimochodem, nevýhodou systému jsou právě náklady, které musíte jít na instalaci systému a jeho přípravu na práci. Pro dokončení instalace externího rozdělovače a vnitřního okruhu bude nutné zakoupit čerpadlo samotné a některé materiály.
Není žádným tajemstvím, že zdroje se rok od roku stávají dražšími, a proto autonomní systém vytápění, který se za pár let může vyplatit, bude pro svého majitele vždy ekonomicky výhodný.
Tyto náklady se však vyplácejí pouze v prvních několika letech provozu. Další použití kolektoru položeného do země nebo ponořeného do vody může ušetřit značné náklady.
Kromě toho samotný proces instalace není tak komplikovaný, že k jeho implementaci zve externí odborníky. Pokud nebudete vrtat, pak všechno ostatní lze provést nezávisle.
Galerie Obrázků
Foto z
Vnitřní jednotka systému, který využívá teplo střev Země, zahrnuje samotné tepelné čerpadlo, samostatně instalovaný nebo integrovaný ohřívač vody v čerpadle a vyrovnávací nádrž.
Tepelná energie hornin a podzemní vody postačuje k organizaci vytápění a dodávky teplé vody venkovského domu
Přes skutečné výhody používání tepelných čerpadel je vytápění domu pomocí plynového kotle levnější, ale geotermální energie se stále používá například k ohřevu vody v bazénu
V místech, kde není dodávka elektřiny, ale v místech, kde není dodávka elektřiny, se tepelné čerpadlo s přívodem energie do půdy a vody může stát jednotkou zajišťující ohřev TUV a vytápění
Je rozumné používat volnou energii podzemní vody a hornin při dodávce tepla do bytových domů, skleníků, sportovních komplexů
Tepelná čerpadla s přívodem energie ze střev Země mohou sloužit jako další zdroje energie potřebné v případě výpadku proudu
V případě úplného přechodu domu na geotermální vytápění je nejčastěji nutné vybudovat několik okruhů, pro údržbu určitých okruhů, například pro vytápění radiátorů a teplou podlahu, je lepší použít dvě tepelná čerpadla a pro teplou užitkovou vodu
Geotermální obvody topného zařízení jsou dokonale kombinovány s tradičními možnostmi a dalšími typy alternativních zdrojů: solárními panely, větrnými generátory a dalšími
Vnitřní jednotka geotermálního topného systému
Geotermální zdroje pro vytápění soukromého domu
Tepelné čerpadlo země-voda pro ohřev vody v bazénu
Geotermální systémy v uspořádání příměstských budov
Geotermální topné zařízení ve skleníku
Tepelné čerpadlo jako doplněk k hlavnímu topnému okruhu
Víceobvodový geotermální systém v soukromém domě
Geotermální vytápění spárováno se solárními panely
Je třeba poznamenat, že někteří řemeslníci se ve snaze ušetřit peníze naučili, jak sestavit geotermální tepelné čerpadlo vlastníma rukama.
O zdrojích geotermálního vytápění
Pro geotermální vytápění můžete použít následující zdroje pozemské tepelné energie:
- vysoká teplota;
- nízká teplota.
Mezi zdroje vysoké teploty patří například termální prameny. Můžete je použít, ale rozsah jejich aplikace je omezen na skutečné umístění takových zdrojů.
Pokud je tento druh energie aktivně využíván na Islandu, pak jsou v Rusku termální vody daleko od osad. V maximální možné míře se koncentrují v Kamčatce, kde se podzemní voda používá jako nosič tepla a dodává se do systémů zásobování horkou vodou.
Pro efektivní využití tepelné energie Země nepotřebuje sopku. Stačí použít ty zdroje, které jsou jen 200 metrů od zemského povrchu.
Ale pro použití nízkoteplotních zdrojů máme všechny nezbytné předpoklady. Pro tento účel jsou vhodné masy okolního vzduchu, země nebo voda.
Odebrat potřebnou energii pomocí tepelného čerpadla. S jeho pomocí existuje postup pro přeměnu okolní teploty na tepelnou energii nejen vytápění, ale také dodávky teplé vody do soukromé domácnosti.
Galerie Obrázků
Foto z
Plot volné podzemní vody a horniny
Venkovní výměník tepla
Venkovní výměník tepla v přírodním jezírku
Tepelné čerpadlo geotermální studna
Princip fungování takového ohřevu
Pokud jste obeznámeni s tím, jak pracuje klimatizace nebo lednička, je zřejmá podobnost těchto procesů s principem fungování geotermálního vytápění. Základem systému je tepelné čerpadlo, které je součástí dvou obvodů - externího a interního.
K uspořádání tradičního vytápěcího systému v každém domě je nutné do něj namontovat potrubí pro přepravu chladicí kapaliny a radiátory, když se zahřívá, teplo vstupuje do areálu. V našem případě jsou také potřeba potrubí a radiátory. Tvoří vnitřní obvod systému. Do okruhu lze přidat podlahové vytápění.
Vnější obvod vypadá mnohem větší než vnitřní, i když jeho rozměry lze odhadnout pouze během plánovacího a instalačního období. Během provozu je neviditelný, protože je pod zemí nebo pod vodou. Uvnitř tohoto okruhu cirkuluje běžná nemrznoucí směs na bázi vody nebo ethylenglykolu, což je mnohem výhodnější.
Struktura geotermálního topného systému zahrnuje dva okruhy - vnitřní a vnější, jakož i srdce topného systému - tepelné čerpadlo, které kompresí chladicího média zvyšuje jeho teplotu (+)
Chladivo ve vnějším okruhu se zahřívá do stavu média, ve kterém je ponořeno, a posílá se v „zahřáté“ formě do tepelného čerpadla. Tím je koncentrované teplo sděleno do vnitřního okruhu, čímž se ohřívá voda v trubkách, radiátorech a podlahovém vytápění.
Klíčovým prvkem, který revitalizuje celý systém, je tedy tepelné čerpadlo. Pokud má váš dům běžnou pračku, pak víte: toto čerpadlo zabírá přibližně stejnou oblast.
K práci potřebuje elektřinu, ale při spotřebě pouze 1 kW poskytuje výrobu 4-5 kW tepla. A to není zázrak, protože je znám zdroj „další“ energie - to je životní prostředí.
Dva typy uspořádání tepelného výměníku
Existují dvě možnosti vytápění soukromého domu pomocí nízkoteplotní energie z prvků životního prostředí. Základem systému ve všech třech případech je geotermální čerpadlo.
Vnitřní obvod zůstává pro jakýkoli způsob ohřevu nezměněn a hlavním rozdílem je umístění vnějšího obvodu.
Geotermální ohřev probíhá s výměníkem tepla:
- vzpřímený - nachází se v jamkách, které odhalují nebo neotevírají aquifer;
- horizontálně - tepelné výměníky systémů jsou uloženy v jámě nebo v otevřeném jezírku ve formě druhu cívky.
Každý z zde uvedených typů ohřevu se vyznačuje svými vlastnostmi, nevýhodami a výhodami.
Pokud máte v úmyslu vytvořit takový topný systém vlastními rukama, budete mít zájem dozvědět se více o každém z těchto typů.
Galerie Obrázků
Foto z
Vertikální způsob umístění kolektoru
Skupina svislých smyček rozdělovače tepelného čerpadla
Externí rozdělovač tepelného čerpadla pro velký dům
Horizontální vstupní čerpadlo tepelného čerpadla podzemní vody
Položení rozdělovače venkovní jednotky do výkopu
Instalace výměníku tepla jako skupiny košů
Položení potrubí podél stěn a dna jámy
Dokončovací jamky kompenzující zmenšení oblasti
Možnost 1. Vertikální umístění externího kolektoru
Tento typ vytápění je založen na zajímavém přírodním jevu: v hloubce 50 - 100 ma více od svého povrchu má Země stejnou a stálou teplotu 10 - 12 ° C po celý rok.
Aby bylo možné tuto energii Země využít, je nutné vyvrtat svislé vrty. Tato technologie je téměř stejná jako příprava zdroje vody.
Chcete-li maximalizovat zachování krajiny, můžete vyvrtat několik trubek ze stejného výchozího bodu, ale z různých úhlů.
Externí obvod systému bude namontován přímo do těchto jamek. Tím se účinně odebere jeho teplo ze Země. Tuto metodu samozřejmě nelze nazvat jednoduchou a nízkorozpočtovou.
Chcete-li vytvořit vertikální systém geotermálního vytápění, je nutné použít zařízení pro vrtání vrtů, bez použití vrtné soupravy, řešení problémů s instalací systému bude docela pracné (+)
To je relevantní v případě, kdy je území sousedící s domem již vybaveno a narušení jeho krajiny je nevhodné. Hloubka vrtání vrtů může dosáhnout 50 až 200 metrů.
Specifické parametry vrtu závisí na geologické situaci na lokalitě a na parametrech budoucí struktury. Životnost tohoto designu je přibližně 100 let.
Pro instalaci vertikální verze systému s výměníkem tepla, který odebírá energii podzemní vody, bude nutné vyvrtat dva kolektory.
Z jednoho z nich, nazývaného debet, se pomocí čerpadla čerpá voda, která se po přenosu tepla vypouští do druhé, přijímající generace.
Mínus geotermálního systému se dvěma studnami je nedostatečný pro vytápění venkovského domu. Cirkulační čerpadlo utrácí příliš mnoho energie. Ale pro přívod chladicí kapaliny stačí obrys teplé podlahy přijímané tepelné energie
Možnost č. 2. Horizontální uspořádání sběrače půdy
Chcete-li položit vnější obvod horizontálním typem vytápění, musíte vědět, jak hluboko v zemi zamrzá země.
Trubky jsou položeny pod úrovní mrazu v předem připravených zákopech, přičemž zachycují poměrně velký prostor: k vytápění domu, jehož plocha je 200 - 250 metrů čtverečních. m, musíte použít asi 600 metrů čtverečních. m výměníku tepla. To je šest set dílů.
Nevýhodou tohoto designu je velká plocha, kterou zabírá. Pokud potřebujete na pozemku trávník pokrytý trávou a květinami, je to vaše volba.A je lepší držet sběrné trubky mimo plodící stromy (+)
Je zřejmé, že za těchto podmínek bude objem zemních prací významný. Kromě toho je třeba zvážit umístění stromů a další vegetace na místě, abyste je nezmrazili. Například není možné umístit sběrné potrubí blíže než jeden a půl metru od stromů.
Tento způsob instalace se zpravidla používá v těch případech, kdy je staveniště právě ovládáno pro výstavbu. Všechny výpočty a plány na výstavbu chalupy, organizaci jejího vytápění a plánování pozemku se nejlépe provádějí současně.
Galerie Obrázků
Foto z
Položení sběrného sacího potrubí tepla do jímky
Připojení kolektoru k potrubí výjezdu a vstupu do domu
Připojení k ohřívači vody
Uspořádání místa s externím sběratelem
Ponoření horizontálního tepelného výměníku do jezírka
Tato metoda vyžaduje zvláštní uspořádání vlastnictví domu - ve vzdálenosti asi 100 m od nádrže s dostatečnou hloubkou. Kromě toho by specifikovaná nádrž neměla zamrznout až na dno, kde bude umístěn vnější obvod systému. A proto nesmí být plocha nádrže menší než 200 metrů čtverečních. m
Tato možnost umístění výměníku tepla je považována za nejméně nákladnou, ale podobné uspořádání vlastnictví domu stále není běžné. Kromě toho mohou nastat potíže, pokud nádrž patří do veřejných zařízení
Zjevnou výhodou této metody je nedostatek povinně vykopávek náročných na práci, i když stále musíte pohrávat s podvodním umístěním kolektoru. Pro tuto práci bude také zapotřebí zvláštní povolení.
Geotermální zařízení využívající vodní energii je však stále nejúspornější.
Udělejte to sami: co a jak
Pokud již instalujete vlastní geotermální vytápění, je lepší koupit externí obvod hotový. Samozřejmě zvažujeme pouze způsoby horizontálního uspořádání vnějšího tepelného výměníku: pod povrchem půdy nebo pod vodou.
Pokud nemáte vybavení a vrtné dovednosti, je mnohem obtížnější namontovat svislý sběrač vrtu sami.
Tepelné čerpadlo není příliš velké zařízení. Ve vašem domě nezabírá mnoho místa. Konec konců je ve své velikosti srovnatelný například s konvenčním kotlem na pevná paliva. Připojení vnitřního obvodu vašeho domu k němu je jednoduchý úkol.
Ve skutečnosti je vše provedeno úplně stejně jako při organizování a distribuci vytápění pomocí tradičních zdrojů tepla. Hlavní obtíž je uspořádání vnějšího obvodu.
Toto uspořádání domu vzhledem k rybníku je běžnější. Hlavní věc je, že nádrž by neměla být dále než 100 metrů od chaty
Nejlepší možností by bylo použít vodní útvar, pokud je jeden ve vzdálenosti nepřesahující 100 m. Je nutné, aby jeho plocha přesáhla 200 čtverečních metrů. m, a hloubka - 3 m (průměrný parametr zmrazení). Pokud vám tato nádrž nepatří, může být problém získat povolení k jejímu použití.
Pokud je nádrž rybníkem, který vlastníte, záležitost je zjednodušena. Voda z rybníka může být dočasně čerpána. Poté lze práci na jejím dně snadno provést: bude nutné položit trubky ve spirále a upevnit je v této poloze.
Zemní práce bude zapotřebí pouze pro kopání příkopu, který bude potřebovat pro připojení externího okruhu k tepelnému čerpadlu.
Po dokončení všech prací je možné rybník znovu naplnit vodou. V příštích několika letech by externí výměník tepla měl správně fungovat a nezpůsobovat majiteli potíže.
Pokud máte k dispozici pozemek, na kterém musíte pouze postavit bydlení a pěstovat zahradu, má smysl naplánovat horizontální výměník tepla typu půdy.
Za tímto účelem by měl být proveden předběžný výpočet plochy budoucího kolektoru na základě výše uvedených parametrů: 250-300 sq. m kolektoru na 100 metrů čtverečních. m vytápěné plochy domu.
Pokud jste dostali místo bez budov a vegetace, které byste chtěli zachovat, můžete jednoduše odstranit půdu během výstavby vnějšího vodorovného půdního obrysu: je to snazší než kopat zákopy
Příkopy, ve kterých se mají položit potrubí obvodu, musí být vykopány pod úrovní zamrznutí půdy.
A ještě lépe - stačí odstranit půdu do hloubky jejího zamrznutí, položit potrubí a poté vrátit půdu na své místo. Práce je časově náročná, náročná, ale s velkou touhou a odhodláním to dokážete.
Náklady a vyhlídky na návratnost
Náklady na zařízení a jeho instalaci při výstavbě geotermálního vytápění závisí na kapacitě jednotky a na výrobci.
Každý si vybere výrobce, který se řídí svými vlastními úvahami a informacemi o reputaci a spolehlivosti konkrétní značky. Ale síla závisí na oblasti místnosti, která má být opravena.
Tento obrázek stručně odráží podstatu výhod plynoucích z použití geotermálního topného systému. Právě tento poměr příchozí a odchozí energie umožňuje systému rychle se vyplatit nejprve a poté ušetřit peníze svého majitele (+)
Pokud vezmeme v úvahu přesně výkon, pak se náklady na tepelná čerpadla liší v následujících rozsazích:
- 4-5 kW - 3000 až 7 000 konvenčních jednotek;
- 5-10 kW - 4 000 - 8 000 konvenčních jednotek;
- 10-15 kW - 5000 - 10000 konvenčních jednotek.
Pokud k této částce připočteme náklady, které jsou potřebné pro instalační práce (20-40%), dostaneme částku, která se pro mnohé jeví jako zcela nereálná.
Všechny tyto náklady se však vyplatí docela rozumně. V budoucnu budete muset zaplatit pouze nevýznamné výdaje za elektřinu nezbytnou pro provoz čerpadla. A je to všechno!
Vzhledem k nedostatečné účinnosti geotermálních systémů pro vytápění bytových domů se používají jako doplněk k hlavním topným sítím nebo jsou konstruovány ve spojení se dvěma nebo více tepelnými výměníky
Jak ukazuje praxe, geotermální vytápění je zvláště výhodné pro domácnosti s celkovou vytápěnou plochou 150 metrů čtverečních. m. Po dobu pěti až osmi let se všechny náklady na uspořádání topných systémů v těchto domech plně vyplatí.
Pokud mezi majiteli soukromých domů není poptávka po geotermálním vytápění zvlášť, obyvatelé jižních regionů již ocenili účinnost gelových systémů. Technologie pro výstavbu solárního vytápění je poměrně jednoduchá a její účinnost a praktičnost potvrzují mnohaleté zkušenosti s používáním západních zemí a našich krajanů.
V tomto článku jsou uvedeny další informace o alternativních zdrojích energie.
Pokud je pro vás snazší vnímat vizuální informace, pak vám toto video umožní zjistit, jak funguje geotermální systém, a také se dozvědět více o tom, kdo a proč je tento typ vytápění prospěšný.
Zveme vás ke shlédnutí krátkého videa, ve kterém majitel horizontálního sběrače podloží řekne o jeho dojmech z jeho provozu. Sledováním tohoto videa se navíc dozvíte o probíhajících nákladech spojených s provozem geotermálního topného systému.
Každý majitel soukromého domu si sám vybere, zda si zakoupí služby organizací poskytujících zdroje nebo se spoléhá pouze na sebe. Přitom se řídí seznamem úvah.
Cílem, které jsme si stanovili, není nutit vás, aby jste byli připraveni k závěru, ale sdílet informace o možnostech řešení problému, kterému čelíte.
Máte něco k doplnění, nebo máte dotazy ohledně geotermálního vytápění soukromého domu? K publikaci můžete zanechat komentáře. Kontaktní formulář je umístěn ve spodním bloku.