Використовуємо тепло землі для опалення будинку

Зміст:

1. Геотермальні насоси, що використовують тепло землі для опалення будинку
2. Вертикальні колектори для опалення будинку від землі
3. Горизонтальні колектори для обігріву будинку теплом землі
4. Повітряні колектори

Енергія землі для опалення будинку тепер використовується рідко – більшість людей вважає за краще використати традиційні джерела енергії. Але ціни на пальне постійно зростають, а запаси газу, вугілля і нафти колись, нехай навіть через багато років, але закінчаться. З цієї причини виникає необхідність шукати альтернативні джерела тепла, зокрема - тепло землі для опалення будинку.

Обігрів будинку теплом землі є більш кращим у порівнянні з сонячною та вітряною енергією. В Європі вже зараз широко поширені геліосистеми, що дозволяють використовувати сонячні промені для опалення та підігріву води (прочитайте також: "Геліосистеми для опалення своїми руками"). Однак їх застосування обмежене – якщо в країнах з теплим кліматом їх вистачає для повноцінного обігріву житла, то в регіонах з помірним кліматом занадто багато похмурих днів. Крім того, сонячні колектори повинні мати велику площу і місткий теплоакумулятор, і в результаті створення система опалення обходиться в чималу суму (прочитайте: "Сонячний обігрівач своїми руками").

Також не завадить мати додаткове джерело тепла на випадок тривалої негоди. Енергія вітру теж є не найкращим варіантом: його сила змінюється, а складки рельєфу сприяють утворенню місць з постійним штилем.

Якщо використовувати тепло землі для опалення будинку, то додаткове джерело енергії не потрібно – в будь-який день ґрунт на глибині від декількох метрів зберігає постійну температуру. Чим більше глибина ґрунтового насоса, тим вище температура ґрунту, а відповідно, й ефективність опалення (детальніше: "Геотермальне опалення: принцип роботи на прикладах"). Однак потрібно пам'ятати про глибину промерзання – у різних регіонах вона відрізняється.

Геотермальні насоси, що використовують тепло землі для опалення будинку

Опалення за рахунок енергії землі відбувається завдяки спеціальному пристрою – геотермальному насосу.

Принцип його роботи аналогічний холодильнику:

газоподібний холодоагент стискується компресором, і при цьому сильно нагрівається;
холодоагент проходить через теплообмінник, віддаючи надлишок тепла та остигаючи до кімнатної температури;
після охолодження ця речовина надходить в охолоджуючий контур морозильної камери, де вона потім розширюється. В результаті зміни агрегатного стану з рідкого до газоподібного, холодоагент різко охолоджується й охолоджує все навколо себе;
потім він знову надходить до компресора, і цикл повторюється знову.

Аналогічно відбувається й опалення будинку енергією землі. Наприклад, холодильник відбирає тепло у холодного об'єкта та передає його теплому предмету, таким чином, тепло переноситься від морозилки з мінусовою температурою в приміщення. Кількість теплової енергії, що передається, в кілька разів більше енергії, яку споживає компресор.

Опалення від тепла землі відрізняється високою ефективністю – теплова потужність в три рази перевищує кількість споживаної електрики. Якщо порівнювати тепловий насос з холодильником, то в такому випадку ґрунт, що має постійну температуру, замінює морозильну камеру.

При створенні системи опалення потрібно встановити не тільки радіатори для віддачі тепла, але й теплообмінник на другій стороні контуру, який стане забирати з ґрунту тепло.

Колектори бувають двох видів:

вертикальні;
горизонтальні.

Перш ніж почати використовувати тепло землі для опалення будинку, потрібно визначитися з видом колектора. Як вони виглядають, можна подивитися на фото.

Вертикальні колектори для опалення будинку від землі

Найчастіше використовуються саме такі колектори – їх занурюють у землю на глибину в кілька десятків метрів. Для цього на незначній відстані від будинку бурять потрібну кількість свердловин, у них потім поміщають труби (зазвичай зі зшитого поліетилену). На такій глибині температура ґрунту залишається високою і стабільною, відповідно, опалення приватного будинку теплом землі виходить високоефективним. При такому варіанті для колекторів не потрібна велика площа.

Однак слід враховувати суттєвий недолік даної схеми: опалення з надр землі обходиться дорого. Зрозуміло, початкові витрати згодом окупляться, але все ж далеко не кожна сім'я може дозволити собі такі витрати. Ціна буріння висока, і на те, щоб зробити кілька свердловин глибиною 50 метрів, потрібно чимало грошей.

Горизонтальні колектори для обігріву будинку теплом землі

Порада: Використовуйте наші будівельні калькулятори онлайн, і ви виконаєте розрахунки будівельних матеріалів або конструкцій швидко та точно.

Їх використовують в регіонах з відносно теплим кліматом, де глибина промерзання ґрунту не перевищує 1-1,5 метра. Організувати опалення будинку від землі в такому випадку набагато простіше, адже можна викопати траншеї й самостійно, і вартість робіт значно зменшиться.

Але і у такої схеми є недоліки. Перш за все, виконати опалення з землі своїми руками не так-то просто: наприклад, для будинку площею 275 «квадратів» потрібно укласти в траншеї 1200 метрів труб. Крім того, що доведеться витратити багато часу на копання траншей, труби ще й займуть велику площу. Використовувати цю ділянку, наприклад, для саду чи городу, не можна: коріння рослин будуть перемерзати через особливості роботи колектора.

Таким чином, опалення енергією землі є гарною ідеєю, але вельми складною в реалізації. Аналогічні справи й з сонячним обігрівом. Саме з цієї причини альтернативні джерела енергії на сьогодні мало поширені.

Повітряні колектори

Підземне опалення приватного будинку можна реалізувати й за допомогою повітряних колекторів. Це простіший спосіб повітряного опалення в приватному будинку в порівнянні з двома попередніми.

Щоб нагріти повітря в приміщенні до комфортної температури, потрібна певна кількість тепла. Чим нижча початкова температура, тим вище витрати. За допомогою вентиляційної системи та тепла, отриманого з ґрунту, можна безплатно підвищити температуру повітря в будинку. Обігрів теплом землі у даному разі відбувається досить просто.

Для організації системи опалення потрібно:

вивести повітрозабір вентиляції нижче рівня промерзання ґрунту;
прокласти вигнутий, прямий або багатотрубний колектор за допомогою звичайних каналізаційних труб (форма вибирається в залежності від ділянки, на кожен квадратний метр площі будинку має припадати 1,5 метра колектора);
зробити повітровідвід на далекому від будинку кінці колектора, вивівши трубу на висоту мінімум 1,5 метра від землі та обладнавши її парасолькою-дефлектором (зрозуміло, приплив повітря в будинок буде примусовим.

У цьому випадку земляне опалення не зможе повністю забезпечити будинок теплом.

Однак, воно дає можливість реалізувати дві ідеї:

Повітря, що надходить через вентиляцію, можна підігрівати будь-яким обігрівачем (газовим теплогенератором, соляровим, електричних тощо) і потім розводити по кімнатах за допомогою вентиляційних каналів. Повністю безплатним таке опалення від землі не буде, але все ж витрати зменшаться: нагріватися стане не холодне вуличне повітря, а те, яке вже прогріте приблизно до +10 градусів. Особливо добре можна заощадити, якщо зими в регіоні холодні.
Нагріте за допомогою тепла землі повітря можна використовувати для охолодження зовнішнього блоку звичайного кондиціонера або теплового насоса типу «повітря-повітря». Будь-який пристрій даного класу зможе ефективно працювати при температурі близько +10 градусів. Складність реалізації полягає лише в забезпеченні потрібного повітряного потоку. У результаті повітря прогрівається теплом ґрунту, надходить до теплового насоса і відводиться за межі будинку.

Опалення теплом землі – хороша альтернатива традиційним способам обігріву, але тепер воно не є широко поширеним. Це пов'язано, в основному, зі складністю монтажу і великими початковими витратами. Кращим варіантом є буріння свердловин і розміщення в них труб, але коштує така система опалення занадто дорого. З іншого боку, це дозволяє обігрівати будинок, користуючись безплатним джерелом тепла.

Також не можна забувати про те, що такий варіант опалення є екологічно чистим і високоефективним, оскільки температура ґрунту на глибині декількох десятків метрів залишається постійною.

Відео про те, як використовувати тепло землі для опалення будинку: