Geotermální topné systémy pro venkovský dům: funkce pro kutily

Víme, že geotermie je teplo Země a pojem „geotermální“ je často spojován se sopkami a gejzíry. V Rusku se geotermální energie využívá především v průmyslovém měřítku, existují například elektrárny Dálného východu, které využívají teplo naší planety.

Mnoho lidí si je jisto, že vyrábět geotermální vytápění doma vlastníma rukama je něco ze sci-fi. Není to ono? To ale absolutně není pravda! S rozvojem moderních technologií se domácí využití „zelené energie“ stalo docela možným.

Povíme si o principech fungování alternativního vytápění, jeho výhodách a nevýhodách a porovnáme jej s tradičními systémy vytápění. Dozvíte se také, jak umístit výměník tepla a jak instalovat geotermální vytápění vlastníma rukama.

Několik historických faktů

Když v 70. letech minulého století vypukla ropná krize, vyvstala na Západě palčivá potřeba alternativní zdroje energie. Právě v této době začaly vznikat první geotermální topné systémy.

Dnes jsou rozšířené ve Spojených státech, Kanadě a zemích západní Evropy.

Například ve Švédsku aktivně využívají vodu z Baltského moře, jejíž teplota je +4°C. V Německu je zavádění geotermálních topných systémů dokonce sponzorováno na státní úrovni.

V Rusku jsou Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya a další geotermální elektrárny. Existuje však velmi málo důkazů o využívání energie Země v našem soukromém sektoru.

Skutečné výhody a nevýhody

Pokud se geotermální vytápění v soukromém sektoru v Rusku rozšířilo relativně málo, znamená to, že tento nápad nestojí za náklady na jeho realizaci? Možná nemá cenu se tímto problémem zabývat? Ukázalo se, že tomu tak není.

Použití geotermálního topného systému pro váš dům je ziskové řešení.A existuje pro to několik důvodů. Mezi ně patří rychlá instalace zařízení, které může fungovat po dlouhou dobu bez přerušení.

Pokud do topného systému použijete spíše kvalitní nemrznoucí kapalinu než vodu, nezamrzne a její opotřebení bude minimální.

Uvádíme další výhody tohoto typu vytápění.

• Proces spalování paliva je vyloučen. Vytváříme absolutně ohnivzdorný systém, který při svém provozu nemůže způsobit žádné poškození krytu. Navíc odpadá řada dalších záležitostí souvisejících s přítomností paliva: nyní není třeba hledat místo pro jeho uskladnění, řešit jeho přípravu nebo dodávku.
• Významný ekonomický přínos. Během provozu systému nebudou nutné žádné další investice. Roční vytápění zajišťují přírodní síly, které nekupujeme. Při provozu tepelného čerpadla se samozřejmě spotřebovává elektrická energie, ale množství vyrobené energie výrazně převyšuje množství spotřebované energie.
• Environmentální faktor. Geotermální vytápění soukromého venkovského domu je řešením šetrným k životnímu prostředí. Absence spalovacího procesu eliminuje uvolňování produktů spalování do atmosféry. Pokud si to mnoho lidí uvědomí a takový systém zásobování teplem se rozšíří, negativní vliv lidí na přírodu se mnohonásobně sníží.
• Kompaktnost systému. Nemusíte organizovat samostatnou kotelnu ve svém domě. Stačí tepelné čerpadlo, které lze umístit například do sklepa.Nejobjemnější obrys systému bude umístěn pod zemí nebo pod vodou, na povrchu vašeho webu jej neuvidíte.
• Multifunkčnost. Systém může pracovat jak pro vytápění v chladném období, tak pro chlazení během letních veder. To znamená, že ve skutečnosti nahradí nejen vaše topení, ale i klimatizaci.
• Akustický komfort. Tepelné čerpadlo pracuje téměř tiše.

Výběr geotermálního topného systému je nákladově efektivní, a to i přesto, že budete muset vynaložit peníze na nákup a instalaci zařízení.

Mimochodem jako nevýhodu systému uvádějí právě náklady, které bude nutné vynaložit na instalaci systému a jeho přípravu k provozu. Budete si muset koupit samotné čerpadlo a některé materiály a provést práce na instalaci vnějšího rozdělovače a vnitřního okruhu.

Tyto náklady se však vrátí již v prvních letech provozu. Následné použití kolektoru položeného v zemi nebo ponořeného ve vodě umožňuje výrazné úspory.

Samotný proces instalace navíc není tak složitý, že k jeho provedení je třeba přizvat specialisty třetích stran. Pokud nevrtáte, můžete všechno ostatní udělat sami.

Je třeba poznamenat, že někteří řemeslníci se ve snaze ušetřit naučili sbírat geotermální DIY tepelné čerpadlo.

O zdrojích geotermálního vytápění

Pro geotermální vytápění lze využít následující zdroje zemské tepelné energie:

• vysoká teplota;
• nízká teplota.

Mezi vysokoteplotní patří například termální prameny. Lze je použít, ale jejich rozsah je omezen skutečným umístěním takových zdrojů.

Zatímco na Islandu se tento druh energie aktivně využívá, v Rusku se termální vody nacházejí daleko od obydlených oblastí. Maximálně se koncentrují na Kamčatce, kde se podzemní voda používá jako chladivo a dodává se do horkovodních systémů.

Máme ale všechny potřebné předpoklady pro použití nízkoteplotních zdrojů. K tomuto účelu jsou vhodné okolní vzduchové hmoty, země nebo voda.

K odběru potřebné energie se používá tepelné čerpadlo. S jeho pomocí se provádí postup pro přeměnu okolní teploty na tepelnou energii nejen pro vytápění, ale také pro dodávku teplé vody do soukromé domácnosti.

Princip fungování takového vytápění

Pokud jste obeznámeni s tím, jak to funguje klimatizace nebo lednička, pak je zřejmá podobnost těchto procesů s principem fungování geotermálního ohřevu. Základem systému je tepelné čerpadlo, které je napojeno na dva okruhy – vnější a vnitřní.

Pro uspořádání tradičního topného systému v každém domě je nutné nainstalovat potrubí pro přepravu chladicí kapaliny a radiátorů, při zahřívání bude teplo proudit do prostor. V našem případě jsou také potřeba trubky a radiátory. Tvoří vnitřní obrys systému. Lze přidat do schématu teplá podlaha.

Vnější obrys vypadá mnohem větší než vnitřní, i když jeho rozměry lze posoudit až při plánování a instalaci. Během provozu je neviditelný, protože je pod zemí nebo pod vodou. Uvnitř tohoto okruhu cirkuluje čistá voda nebo nemrznoucí směs na bázi etylenglykolu, což je mnohem vhodnější.

Chladicí kapalina ve vnějším okruhu se ohřeje na stav prostředí, ve kterém je ponořen, a v „ohřáté“ formě se pošle do tepelného čerpadla. Jeho prostřednictvím se do vnitřního okruhu předává koncentrované teplo, v důsledku čehož se ohřívá voda v potrubí, radiátorech a vyhřívaných podlahách.

Klíčovým prvkem, který oživuje celý systém, je tedy tepelné čerpadlo. Pokud máte doma obyčejnou pračku, pak vězte: toto čerpadlo zabere přibližně stejnou plochu.

K provozu potřebuje elektřinu, ale při spotřebě pouze 1 kW vyrobí 4-5 kW tepla. A to není zázrak, protože zdroj „dodatečné“ energie je znám - to je životní prostředí.

Dva typy umístění výměníků tepla

Existují dvě možnosti vytápění soukromého domu pomocí nízkoteplotní energie z prvků životního prostředí. Základem systému je ve všech třech případech geotermální čerpadlo.

Vnitřní okruh zůstává nezměněn pro jakýkoli způsob vytápění a hlavním rozdílem je umístění vnějšího okruhu.

Geotermální vytápění je dodáváno s tepelným výměníkem umístěným:

• vertikálně — umístěné ve studních, které pronikají nebo nepronikají do vodonosné vrstvy;
• horizontálně — výměníky tepla systémů jsou umístěny v jímce nebo otevřené nádrži ve formě spirály.

Každý ze zde uvedených typů vytápění se vyznačuje svými vlastnostmi, nevýhodami a výhodami.

Pokud máte v úmyslu vytvořit takový topný systém vlastníma rukama, budete mít zájem dozvědět se více o každém typu.

Možnost 1. Vertikální umístění externího kolektoru

Tento typ vytápění je založen na zajímavém přírodním jevu: v hloubce 50-100 m i více od svého povrchu má země po celý rok stejnou a stálou teplotu 10-12°C.

Abychom mohli využívat tuto zemskou energii, je to nutné vrtat vertikální studny. Technologie je téměř podobná přípravě zdroje příjmu vody.

Aby se krajina co nejvíce zachovala, lze vrtat několik trubek ze stejného výchozího bodu, ale pod různými úhly.

Přímo v těchto vrtech bude instalován vnější okruh systému. To vám umožní efektivně odebírat jeho teplo ze země. Tuto metodu lze samozřejmě jen stěží nazvat jednoduchou a nízkorozpočtovou.

Je relevantní v případě, kdy je území sousedící s domem již rozvinuté a narušení jeho krajiny je nepraktické. Hloubka vrtání studny může dosáhnout od 50 do 200 metrů.

Konkrétní parametry vrtu závisí na geologické situaci v lokalitě a parametrech budoucí stavby. Životnost tohoto provedení je přibližně 100 let.

Pro instalaci vertikální verze systému s výměníkem tepla, který odebírá energii podzemní vody, budete muset vyvrtat dvě vodonosné studny.

Z jednoho z nich, nazývaného debetní, je čerpadlem čerpána voda, která je po předání tepla odváděna do druhého, příjmového výstupu.

Možnost #2. Horizontální uspořádání půdního kolektoru

Chcete-li položit vnější okruh pro horizontální vytápění, musíte vědět, do jaké hloubky zamrzne půda ve vaší oblasti.

Trubky jsou položeny pod úrovní mrazu v předem připravených příkopech, které pokrývají poměrně velký prostor: k vytápění domu, jehož plocha je 200-250 metrů čtverečních. m, potřebujete použít přibližně 600 m2. m výměník tepla. To je šest set metrů čtverečních.

Je jasné, že za takových podmínek bude objem výkopových prací značný. Kromě toho musíte ve svém plánu vzít v úvahu umístění stromů a jiné vegetace na místě, abyste je nezmrazili. Například kolektorové potrubí by nemělo být umístěno blíže než jeden a půl metru od stromů.

Tento způsob instalace se zpravidla používá v případech, kdy se místo teprve připravuje pro výstavbu. Všechny výpočty a plány na stavbu chaty, organizaci jejího vytápění a plánování pozemku se nejlépe provádějí současně.

Ponoření horizontálního výměníku tepla do zásobníku

Tato metoda vyžaduje speciální umístění domácnosti - ve vzdálenosti asi 100 m od nádrže dostatečné hloubky. Kromě toho by uvedená nádrž neměla zamrznout až na samé dno, kde bude umístěn vnější obrys systému. A za tímto účelem nesmí být plocha nádrže menší než 200 metrů čtverečních. m

Zjevnou výhodou této metody je absence povinných pracných výkopových prací, i když si stále musíte pohrávat s podvodním umístěním kolektoru. A k provádění takové práce bude také vyžadováno zvláštní povolení.

Geotermální zařízení využívající vodní energii je však stále nejekonomičtější.

Udělejte to sami: co a jak

Pokud budete geotermální vytápění instalovat sami, pak je lepší koupit vnější okruh hotový. Samozřejmě zvažujeme pouze způsoby horizontálního umístění externího výměníku tepla: pod povrchem půdy nebo pod vodou.

Je mnohem obtížnější nainstalovat vertikální kolektor studní sami, pokud nemáte vybavení a dovednosti vrtání.

Tepelné čerpadlo není příliš velké zařízení. Ve vaší domácnosti nezabere mnoho místa. Ostatně velikostí je srovnatelný například s klasickým kotlem na tuhá paliva. Připojení vnitřního okruhu vašeho domova k němu není náročný úkol.

Ve skutečnosti se vše dělá úplně stejně jako při organizování a rozvody topení pomocí tradičních zdrojů tepla. Hlavním problémem je návrh vnějšího obvodu.

Nejlepší možností by bylo použít nádrž, pokud se nachází ve vzdálenosti maximálně 100 m. Je nutné, aby její plocha přesahovala 200 m2. m, a hloubka je 3 m (průměrný parametr zamrzání). Pokud vám tato vodní plocha nepatří, může se získání povolení k jejímu použití stát problémem.

Pokud je nádrží rybník, který je na vašem pozemku, pak je věc jednodušší. Vodu z jezírka lze dočasně odčerpat. Poté lze práci na jeho dně provést snadno: budete muset položit trubky ve spirále a zajistit je v této poloze.

Výkopové práce budou potřeba pouze na kopání výkopu, který bude potřeba pro napojení vnějšího okruhu na tepelné čerpadlo.

Po dokončení všech prací lze jezírko znovu napustit vodou. V příštích sto letech by měl externí výměník fungovat správně a nezpůsobovat svému majiteli potíže.

Pokud máte k dispozici pozemek, na kterém si stačí postavit bydlení a pěstovat zahradu, má smysl plánovat horizontální zemní výměník.

K tomu byste měli provést předběžný výpočet plochy budoucího kolektoru na základě parametrů již uvedených výše: 250-300 m2. m kolektoru na 100 m2. m vytápěné plochy domu.

Výkopy, do kterých má být položeno potrubí okruhu, musí být vykopány pod úrovní mrazu půdy.

Ještě lépe, jednoduše odstraňte půdu do hloubky jejího zamrznutí, položte potrubí a poté vraťte půdu na své místo. Práce je náročná na práci a složitá, ale s velkou touhou a odhodláním ji můžete dokončit.

Náklady a vyhlídky návratnosti

Náklady na zařízení a jeho instalaci při výstavbě geotermálního vytápění závisí na výkonu jednotky a výrobci.

Výrobce si každý vybírá na základě vlastních úvah a informací o pověsti a spolehlivosti konkrétní značky. Ale výkon závisí na ploše místnosti, která má být obsluhována.

Pokud vezmeme v úvahu výkon, náklady na tepelná čerpadla se pohybují v následujících rozmezích:

• na 4-5 kW – 3000–7000 konvenčních jednotek;
• při 5-10 kW – 4000–8000 konvenčních jednotek;
• při 10-15 kW – 5000-10000 konvenčních jednotek.

Pokud k této částce připočteme náklady, které jsou potřeba na provedení instalačních prací (20-40%), dostaneme částku, která se mnohým bude zdát naprosto nereálná.

Všechny tyto náklady se ale vrátí ve velmi rozumném časovém rámci. V budoucnu budete muset platit pouze drobné výdaje za elektřinu potřebnou k provozu čerpadla. A to je všechno!

Jak ukazuje praxe, geotermální vytápění je zvláště výhodné pro domy s celkovou vytápěnou plochou 150 metrů čtverečních. m. Během pěti až osmi let se všechny náklady na instalaci topných systémů v těchto domech plně vrátí.

Pokud není geotermální vytápění mezi majiteli soukromých domů zvláště žádané, pak účinnost solárních systémů již ocenili obyvatelé jižních regionů. Technika solární topné konstrukce je poměrně jednoduchý a jeho účinnost a praktičnost potvrzují dlouholeté zkušenosti s používáním v západních zemích i u našich krajanů.

Více informací o alternativních zdrojích energie viz tento článek.

Závěry a užitečné video k tématu

Pokud je pro vás snazší vnímat vizuální informace, pak vám toto video umožní na vlastní oči přesně vidět, jak geotermální systém funguje, a také se dozvědět více o tom, kdo má z tohoto typu vytápění prospěch a proč.

Zveme vás ke shlédnutí krátkého videa, ve kterém majitel horizontálního kolektoru podloží pohovoří o svých dojmech z jeho provozu.Shlédnutím tohoto videa se navíc dozvíte o průběžných nákladech spojených s provozem geotermálního topného systému.

Každý majitel soukromého domu si sám vybere, zda si koupí služby organizací zásobujících zdroje, nebo se bude spoléhat pouze na sebe. Při tom se řídí celým seznamem úvah.

Cílem, který jsme si stanovili, není dotlačit vás k hotovému závěru, ale sdílet informace o možnostech řešení problému, který před vámi stojí.

Máte co dodat nebo máte dotazy ke geotermálnímu vytápění soukromého domu? K publikaci můžete zanechat komentáře. Kontaktní formulář se nachází ve spodním bloku.