Опалення з землі: складна і проста реалізації

Тема цієї статті – використання тепла землі для опалення. Чи можна брати теплову енергію з надр?

І якщо так – чи йде мова виключно про складних і дорогих високотехнологічних конструкціях або щось можна зробити своїми руками?

Під тонкою корою ядро планети продовжує кипіти. Чи можна використовувати це тепло на поверхні?

передумови

Навіщо, власне, потрібно опалення від землі? Адже сучасний ринок пропонує дуже багато готових рішень на електриці, газі, солярці і твердому паливі …

Все просто. Ціни на енергоносії зростають, значно випереджаючи зростання доходів росіян. При цьому нескладно передбачити подальше зростання по експоненті: оскільки запаси газу і нафти підійдуть до кінця вже за життя нашого покоління, їх залишки будуть продаватися втридорога.

Логічно перейти на надолужуваних джерела теплової енергії. Але які?

Давайте оцінимо можливості.

Сонце – прекрасне джерело тепла. Але надто вже непостійний: кілька тижнів ясної погоди можуть змінитися снігом і сірою пеленою над головою.
Крім того, ніч змусить або акумулювати тепло, або використовувати сонячні колектори опалення будинку лише як допоміжне джерело енергії.

Корисно: в теплому сонячному кліматі опалення на сонячних колекторах в принципі працездатний, але при величезній їх площі і при наявності ємного теплоаккумулятора.
Втім, резервне джерело тепла на випадок тривалої негоди все одно потрібен.

Вітер теж дуже непостійний. Крім того, не скрізь його можна використовувати: долини і складки рельєфу створюють багато областей з постійним штилем.

А ось опалення будинку теплом землі, за допомогою геотермальної енергії такої проблеми не має. На глибині від метра до п'яти-шести грунт скрізь і завжди має постійну температуру, яка зростає із збільшенням глибини.

Глибина промерзання, однак, сильно розрізняється залежно від регіону.

геотермальний насос

Яким же чином можна використовувати тепло землі для опалення?

Готові рішення існують вже пару десятиліть. Це геотермальні теплові насоси для опалення будинку. Як вони влаштовані?

Уявіть собі, як працює холодильник.

Газоподібний холодоагент стискується компресором, сильно нагріваючись при цьому.
Потім він проходить через теплообмінник, розсіюючи надлишкове тепло і охолоджуючись до кімнатної температури.
Остиглий холодоагент надходить у контур охолодження морозильної камери, де розширюється і, як будь-яка речовина при зміні агрегатного стану з рідкого на газоподібне, різко остигає при цьому і … остуджує простір навколо себе.
Потім холодоагент знову надходить до компресора для стиснення – і далі по колу.

Нам цікаві два факти:

Холодильник здатний відібрати тепло у холодного об'єкта і віддати його теплого. В даному випадку тепло переноситься від морозилки з її 18С до повітря кімнати.
Кількість перекачується теплової енергії в кілька разів більше енерговитрат на роботу компресора.

А тепер підставте на місце морозилки грунт на невеликій глибині з його постійною температурою – і ви отримаєте робочу модель геотермального теплового насоса. Зауважте – здебільшого їм використовується саме енергія землі для опалення вашого будинку. Витрати на електрику покривають не більш ніж 30 відсотків його теплової потужності.

Опалення будинку від землі асоціюється, перш за все, з геотермальними насосами.

Зрозуміло, що земляне опалення потребує не тільки в радіаторі для віддачі тепла, але і в теплообміннику на другій стороні контуру, який буде відбирати тепло у грунту. Яким він може бути?

вертикальний колектор

Найчастіше перенесенням тепла займаються занурені на глибину кількох десятків метрів вертикальні зонди.На невеликій відстані від будинку буриться кілька свердловин, в які занурюються труби (як правило, із зшитого поліетилену). Велика глибина означає абсолютно стабільну і високу температуру; крім того, при цьому теплообмінники не вимагають для розміщення великої площі.

Істотний недолік, який має опалення будинку енергією землі в такій реалізації – висока вартість робіт по монтажу. Точніше, ціна буріння: вона починається від 2000 рублів за погонний метр свердловини. Сумарну вартість 2-4 свердловин глибиною 50-60 метрів порахувати нескладно.

горизонтальний колектор

Однак в тих регіонах країни, зима в яких не дуже сувора, а глибина промерзання грунту не перевищує метра – півтора, часто застосовуються горизонтальні колектори. Ті ж труби-теплообмінники укладаються в траншею, яку нескладно викопати самому. Зрозуміло, що вартість монтажу при цьому багаторазово знизитися.

Зверніть увагу: не варто недооцінювати масштаб робіт. Наприклад, загальна довжина труб колектора для будинку площею 275 м2 складе приблизно 1200 метрів.

Крім мозолів від лопати, опалення теплом землі в такій реалізації обіцяє вам ще одну проблему. Під колектор буде зайнята велика площа, багаторазово перевищує сумарну площу будинку. Причому використовувати її під город або сад ви не зможете: коріння рослин будуть заморожені колектором.

На фото – укладання горизонтального теплообмінника.

повітряний колектор

На щастя, крім геотермального теплового насоса опалення будинку вартістю в десятки тисяч вічнозелених одиниць можна знайти й інші способи реалізувати опалення заміського будинку від землі. Один з найпростіших – повітряний земляний колектор.

Згадайте: щоб нагріти повітря до прийнятного в житловому приміщенні, потрібна певна кількість теплової енергії. Причому, чим нижче початкова температура повітря – тим більше витрати.

Але ж підвищити температуру повітря на вході вентиляційної системи можна абсолютно безкоштовно. Постійна температура грунту, пам'ятаєте?

Інструкція, що дозволяє використовувати опалення енергією землі, гранично проста:

Виводимо повітрозабір вентиляції в грунт нижче точки промерзання.
Прокладаємо звичайними каналізаційними трубами прямий, вигнутий або многотрубний колектор. Форма визначається вашим присадибною ділянкою. Орієнтовна сумарна довжина колектора – 1,5 метра на квадратний метр площі будинку.
Повітрозабір робимо на далекому від будинку кінці колектора, вивівши трубу на висоту не менше півтора метрів від землі і забезпечивши її парасолькою-дефлектором. Ясна річ, нагнітати повітря в будинок доведеться примусово.

Не спокушайтеся: описане опалення від тепла землі не вирішить ваші проблеми з тепловою енергією повністю безкоштовно.

Але воно дозволить вам реалізувати одну з простих і недорогих схем:

Вступник повітря з температурою близько 10С може підігріватися будь-яким калорифером (електричним, газовим, соляровим і т.д.) і розлучатися по кімнатах вентканалу. Витрати в порівнянні з необхідністю нагрівати холодний вуличне повітря знизяться багаторазово.
Альтернативне рішення – використовувати нагнітається з-під землі повітря для обдування зовнішнього блоку теплового насоса «повітря-водуха» або звичайного кондиціонера. При +10 С зможе ефективно працювати БУДЬ зовнішній блок будь-якого пристрою цього класу. Основна технічна проблема – забезпечити необхідний повітряний потік.

Саме таку схему ми тут і бачимо. Повітря відбирає тепло у грунту і надходить до теплового насосу, а потім відводиться за межі будинку.

висновок

І наостанок – трохи особистого досвіду. Автор статті живе в приватному будинку, в регіоні з досить теплим кліматом. Під будинком – підвал з бетонованим підлогою площею 75 м2, що має круглий рік температуру в ті самі 10-12 градусів. Зрозуміло, що при такій площі теплообмінника і температура повітря в підвалі досить стабільна.

Один з опалювальних приладів у будинку – звичайний побутовий кондиціонер з зовнішнім блоком в підвалі і внутрішнім на першому поверсі. В результаті такого розташування навіть при температурі на вулиці помітно нижче нуля кондиціонер працює з максимальною ефективністю, відбираючи тепло у повітря в підвалі і далі – у грунту.

Зовнішній блок спліт-системи традиційно розташований на вулиці. Однак якщо в вашому підвалі стабільна температура – чому не перенести його туди?

Як завжди, кілька додаткової інформації ви зможете знайти в прикріпленому до статті відео. Теплих зим!