Știm că geotermia este căldura Pământului, iar termenul de "geotermă" este adesea asociat cu vulcani și gheizere. În Rusia, energia geotermală este folosită în principal la scară industrială, de exemplu, există centrale electrice de la distanță care funcționează pe baza căldurii planetei noastre.
Mulți cred că pentru a face încălzirea geotermală acasă cu mâinile tale este ceva din domeniul fanteziei. Nu-i așa? Dar acest lucru nu este absolut cazul! Odată cu dezvoltarea tehnologiei moderne, utilizarea internă a "energiei verzi" a devenit destul de reală.
Vom vorbi despre principiile de funcționare a încălzirii alternative, avantajele și dezavantajele acesteia, comparabile cu sistemele tradiționale de încălzire. De asemenea, veți afla despre modul de amenajare a schimbătorului de căldură și modul de instalare a încălzirii geotermale cu propriile mâini.
Unele fapte istorice
Când criza petrolului a izbucnit în anii 70 ai secolului trecut, în Occident a apărut o nevoie de energie alternativă. În acest moment au început să se creeze primele sisteme de încălzire geotermale.
Astăzi sunt răspândite în Statele Unite, în Canada și în statele din Europa de Vest.
Utilizarea energiei interioare a pământului are un avantaj important: resursele utilizate sunt obținute gratuit și recuperate spontan 
Blocul intern al sistemului geotermal ocupă puțin spațiu, seamănă cu aparatele de uz casnic familiare 
Investiția inițială în dispozitivul sistemului care utilizează energia geotermală este mai mare decât instalarea cazanului, dar fondurile minime pentru întreținere și operare justifică și plătesc rapid pentru proiect 
Echipamentul care procesează energia pământului în căldură, nu emit produse de ardere, nu arde arderea lemnului de foc, cărbune, turbă, gaz
De exemplu, în Suedia, apa din Marea Baltică este utilizată în mod activ, a căror temperatură este + 4 ° С. În Germania, introducerea sistemelor de încălzire geotermală este chiar sponsorizată la nivel de stat.
La menționarea surselor de energie geotermală, ne imaginăm întotdeauna o vale de gheizere sau vulcani, dar sursele de care avem nevoie sunt mult mai apropiate. Și ne vor ajuta să ne încălzim în timpul iernii și să ne răcorim vara.
Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya și alte centrale geotermale operează în Rusia. Dar există foarte puține fapte despre utilizarea energiei Pământului în sectorul nostru privat.
Avantajele și dezavantajele reale
Dacă în Rusia încălzirea geotermală a sectorului privat este relativ rare, înseamnă că ideea nu merită costul implementării acesteia? Poate că această problemă nu ar trebui abordată? Sa dovedit că nu este.
Utilizarea unui sistem de încălzire geotermală pentru o locuință reprezintă o soluție rentabilă. Și există mai multe motive pentru acest lucru. Printre acestea se numără instalarea rapidă a echipamentelor care pot funcționa mult timp fără întreruperi.
Dacă utilizați în sistemul de încălzire nu apă, ci antigel de înaltă calitate, acesta nu va îngheța și uzura sa va fi minimă.
Listați celelalte avantaje ale acestui tip de încălzire.
- Procedura de ardere a combustibilului este exclusă. Creăm un sistem absolut ignifug, care, în timpul funcționării sale, nu va putea provoca daune locuinței. În plus, sunt excluse o serie de alte aspecte legate de prezența combustibilului: acum nu este nevoie să căutați un loc unde să îl stocați, să vă angajați în achiziționarea sau livrarea acestuia.
- Beneficii economice substanțiale. În timpul funcționării sistemului nu vor fi necesare investiții suplimentare. Încălzirea anuală este asigurată de forțele naturii, pe care nu le cumpărăm. Desigur, în funcționarea unei pompe de căldură se consumă energie electrică, dar în același timp volumul de energie produs depășește semnificativ consumul.
- Factorul ecologic. Încălzirea geotermală a unei locuințe private este o soluție ecologică. Absența procesului de combustie elimină eliberarea produselor de ardere în atmosferă. Dacă mulți sunt conștienți de acest lucru și un astfel de sistem de încălzire va primi o distribuție omniprezentă, influența negativă a oamenilor asupra naturii va scădea de mai multe ori.
- Sistem compact. Nu trebuie să organizați în casa dvs. o încăpere separată. Tot ce va fi necesar este o pompă de căldură care poate fi așezată, de exemplu, în subsol. Conturul cel mai volumetric al sistemului va fi amplasat subteran sau sub apă, nu îl veți vedea pe suprafața site-ului dvs.
- Versatilitate. Sistemul poate funcționa atât pentru încălzire în sezonul rece, cât și pentru răcire în timpul căldurii de vară. Aceasta este, de fapt, vă va înlocui nu numai un încălzitor, ci și un aparat de aer condiționat.
- Confort acustic. Pompa de căldură funcționează aproape în tăcere.
Alegerea unui sistem de încălzire geotermală este benefică din punct de vedere economic, în ciuda faptului că trebuie să cheltuiți bani pentru achiziționarea și instalarea de echipamente.
Apropo, ca un dezavantaj al sistemului, sunt costurile care vor trebui mentionate pentru a instala sistemul si pentru ao pregati pentru functionare. Va fi necesar să cumpărați pompa însăși și unele materiale, pentru a efectua lucrări de instalare a colectorului extern și a circuitului intern.
Nu este un secret faptul că resursele devin din ce în ce mai scumpe din an la an, deci un sistem autonom de încălzire care poate fi plătit în câțiva ani va fi întotdeauna benefic pentru un proprietar.
Cu toate acestea, aceste costuri se rambursează în primii câțiva ani de funcționare. Folosirea ulterioară a unui colector așezat în pământ sau scufundat în apă economisește resurse considerabile.
În plus, procesul de instalare în sine nu este atât de complicat încât să invite specialiștii terți pentru implementarea acestuia. Dacă nu forați, atunci orice altceva se poate face independent.
Unitatea internă a sistemului care utilizează căldura pământului include direct pompa de căldură în sine, un încălzitor de apă instalat sau construit separat în pompă și un rezervor tampon 
Energia termică a rocilor și a apelor subterane este suficientă pentru organizarea încălzirii și alimentării cu apă caldă a unei case de țară. 
În ciuda beneficiilor reale ale funcționării pompelor de căldură, încălzirea unei case folosind un cazan pe gaz este încă mai ieftină, dar energia geotermală este încă utilizată, de exemplu, pentru încălzirea apei din piscină 
Cu toate acestea, în zonele care nu sunt gazeificate, unde nu este alimentată energia electrică, pompa de căldură cu extracția energiei solului și a apei poate deveni un agregat care furnizează sisteme de alimentare cu apă caldă și sisteme de încălzire. 
Este rezonabil să utilizați energia liberă a apei subterane și a pietrelor pentru a oferi căldură clădirilor de uz casnic, sere, complexe sportive 
Pompele de căldură cu aport de energie de la nivelul intestinelor pământului pot servi drept surse suplimentare de energie necesare în cazul întreruperii alimentării cu energie electrică 
În cazul comutării complet a locuinței la încălzirea geotermală, este adesea necesar să se construiască mai multe circuite, pentru a servi anumite inele, de exemplu pentru încălzirea radiatorului și o podea încălzită este mai bine să se utilizeze două pompe de căldură, 
Dispozitivele de încălzire geotermală sunt perfect combinate atât cu opțiunile tradiționale, cât și cu alte tipuri de surse alternative: panouri solare, turbine eoliene și altele
Trebuie remarcat faptul că unii meșteri, în efortul de a economisi bani, au învățat cum să asambleze o pompă de căldură geotermală cu propriile mâini.
Despre sursele de încălzire geotermală
Pentru încălzirea geotermală, puteți utiliza următoarele surse de energie termică terestră:
- temperatură ridicată;
- temperatură scăzută.
Sursele de temperatură ridicată includ, de exemplu, izvoare termale. Aveți posibilitatea să le utilizați, dar domeniul lor de aplicare este limitat la amplasarea efectivă a unor astfel de surse.
Dacă în Islanda acest tip de energie este utilizat în mod activ, în Rusia apele termale sunt departe de zonele populate. Acestea sunt concentrate maxim în Kamchatka, unde apa subterană este folosită ca agent de răcire și furnizată sistemului de apă caldă menajeră.
Pentru utilizarea eficientă a energiei termice a pământului nu este nevoie de un vulcan. Este suficient să folosiți resursele care sunt la numai 200 de metri de suprafața pământului.
Dar pentru utilizarea surselor cu temperaturi joase, avem toate premisele necesare. În acest scop, masele adecvate de aer din jur, pământ sau apă.
Pentru a extrage energia necesară folosind o pompă de căldură. Cu ajutorul său se realizează procesul de transformare a temperaturii ambiante în energie termică nu numai de încălzire, ci și de alimentare cu apă caldă a unei gospodării particulare.
Sursele de energie geotermală includ obiecte naturale subterane: soluri și apă. 
O soluție de sare circulă de-a lungul conturului, ceea ce duce la căldura solului. Când un lichid este comprimat de un compresor, crește temperatura acestuia, care se folosește la prepararea lichidului de răcire pentru sistemele de încălzire 
Într-un mod similar, energia termică a apei din rezervoarele naturale, în care colectorul extern al pompei de căldură se scufundă, este luată. 
Atunci când se ia căldura de apă subterană dintr-un puț geotermic, schimbătorul de căldură bate în puț și se pliază printr-o conductă către un compresor al unității interioare.
Principiul de funcționare a unei astfel de încălziri
Dacă sunteți familiarizat cu modul în care funcționează un aparat de aer condiționat sau un frigider, atunci similitudinea acestor procese cu principiul încălzirii geotermale este evidentă. Baza sistemului este o pompă de căldură, care este inclusă în două circuite - externe și interne.
Pentru a organiza un sistem tradițional de încălzire în orice casă, este necesar să instalați țevi în acesta pentru transportul căldurii și radiatoare, atunci când este încălzit, căldura care va curge în incintă. În cazul nostru, sunt necesare conducte și radiatoare. Ele formează conturul intern al sistemului. Schema poate fi adăugată încălzire prin pardoseală.
Conturul exterior pare mult mai mare decât cel interior, deși dimensiunile sale pot fi estimate numai în perioada de planificare și instalare. În timpul funcționării, este invizibil, deoarece este subteran sau sub apă. Apa antigel pe bază de apă sau de etilen glicol circulă în interiorul acestui circuit, ceea ce este mult mai preferat.
Sistemul de încălzire geotermală constă din două circuite - interne și externe, precum și inima sistemului de încălzire - o pompă de căldură care, prin comprimarea lichidului de răcire, își mărește temperatura (+). Agentul de răcire din circuitul exterior este încălzit la starea mediului în care este scufundat și trimis în forma "încălzită" din pompa de căldură. Prin aceasta, căldura concentrată comunică circuitului intern, rezultând încălzirea apei din conducte, radiatoare și podele încălzite.
Astfel, pompa de căldură este elementul cheie care animă întregul sistem. Dacă în casa dvs. există o mașină de spălat obișnuită, atunci ar trebui să știți: această pompă va dura aproximativ aceeași zonă.
Pentru a lucra, are nevoie de electricitate, dar, consumând numai 1 kW, furnizează căldură de 4-5 kW. Și acest lucru nu este un miracol, deoarece sursa energiei "suplimentare" este cunoscută - este mediul.
Două tipuri de amplasare a schimbătorului de căldură
Există două opțiuni pentru încălzirea unei case particulare utilizând elemente energetice cu temperatură scăzută din mediul înconjurător. Baza sistemului în toate cele trei cazuri este o pompă geotermală.
Circuitul intern rămâne neschimbat pentru orice metodă de încălzire, iar diferența principală se află în poziția circuitului extern.
Încălzirea geotermală se întâmplă cu un schimbător de căldură situat:
- situate pe verticală în puțuri care dezvăluie sau nu dezvăluie acviferul;
- pe orizontală - schimbătoarele de căldură ale sistemelor sunt amplasate într-o groapă sau într-un iaz deschis sub forma unui tip de bobină.
Fiecare dintre tipurile de încălzire date aici este caracterizată de trăsăturile, dezavantajele și avantajele sale.
Dacă intenționați să creați un astfel de sistem de încălzire cu propriile mâini, veți fi interesați să aflați mai multe despre fiecare tip.
Alegerea metodei de plasare a colectorului extern depinde de disponibilitatea spațiului liber în apropierea conacului 
Aranjamentul orizontal al colectorului extern al sistemului de încălzire geotermic pentru o casă mică va necesita dezafectarea a doar 36 m² 
În cazul unui dispozitiv de alimentare cu căldură a unei case variind între 300 și 600 m², un parcel de 110 m² va trebui să fie scos din utilizare 
Pentru construirea unei versiuni orizontale a colectorului, amplasat în pământ, veți avea nevoie de 200 până la 500 m² de spațiu liber 
Pentru a reduce dimensiunile zonelor retrase din utilizare datorită aranjamentului colectorilor de admisie termică, se folosesc diferite metode, de exemplu, o punere parțială într-un șanț de-a lungul marginilor secțiunii sau a drumurilor 
O varietate de opțiuni sunt utilizate pentru gruparea conductelor subterane. Una dintre ele - instalarea balamalelor sub formă de coșuri 
Atunci când alegeți o schemă de așezare a conductei pentru partea exterioară a pompei de căldură, trebuie reținut faptul că partea de lucru a sistemului trebuie îngropată sub nivelul de înghețare sezonieră a solului 
O bună combinație a țevilor așezate orizontal și a puțurilor verticale va ajuta la reducerea mărimii sitului dezafectat.
Opțiunea # 1. Poziționarea verticală a colectorului extern
Acest tip de încălzire se bazează pe un fenomen natural interesant: la o adâncime de 50-100 m și mai mult de la suprafața sa, pământul are aceeași temperatură constantă de 10-12 ° C pe tot parcursul anului.
Pentru a putea utiliza această energie a pământului, este necesar să forați puțurile verticale. Tehnologia este aproape la fel ca și pregătirea unei surse de admisie a apei.
Pentru a maximiza conservarea peisajului, este posibilă forarea mai multor țevi din același punct de plecare, dar din diferite unghiuri.
Circuitul extern al sistemului va fi montat direct în aceste sonde. Acest lucru va elimina în mod eficient căldura de pe pământ. Desigur, această metodă nu poate fi numită simplu și cu un buget redus.
Pentru a crea un sistem de încălzire geotermală verticală, este necesar să se utilizeze echipamente pentru puțuri de foraj, fără a utiliza o instalație de foraj, rezolvarea problemelor sistemului va fi destul de lungă (+)
Este relevant în cazul în care teritoriul adiacent casei este deja echipat, iar încălcarea peisajului său este impracticabilă. Adâncimea de foraj poate ajunge de la 50 la 200 de metri.
Parametrii specifici ai puțului depind de situația geologică a sitului și de parametrii structurii viitoare. Durata de viață a acestui design este de aproximativ 100 de ani.
Pentru a construi o versiune verticală a sistemului cu un schimbător de căldură care extrage energia apelor subterane, va fi necesară forarea a două puțuri cu apă.
Unul dintre ele, numit debit, utilizează o pompă pentru a extrage apă, care, după transferul de căldură, este drenată în cea de-a doua ieșire de primire.
Minus sistem geotermal cu două puțuri în lipsa de eficiență pentru încălzirea unei case de țară. Prea multă energie este folosită pentru a circula pompa. Dar pentru alimentarea lichidului de răcire pe conturul pardoselii calde, energia termică primită este suficientă
Opțiunea nr. 2. Poziția orizontală a colectorului de sol
Pentru a stabili conturul exterior cu o vedere orizontală a încălzirii, trebuie să știți cât de adânc este pământul din zona dvs. înghețat.
Țevile sunt așezate sub nivelul înghețării în tranșele pregătite anterior, captuind un spațiu destul de mare: pentru a încălzi casa, a cărei suprafață este de 200-250 metri pătrați. m, trebuie să utilizați aproximativ 600 de metri pătrați. m schimbător de căldură. Acesta este șase hectare.
Dezavantajul acestui design îl reprezintă zona mare pe care o ocupă. Dacă aveți nevoie de o peluză acoperită cu iarbă și flori pe parcelă, aceasta este opțiunea dvs. Și este mai bine să țineți țevile colectoare departe de pomi fructiferi (+)
Este clar că în astfel de condiții volumul lucrărilor de terasament va fi semnificativ. În plus, trebuie să luați în considerare în ceea ce privește amplasarea arborilor și a altor vegetații pe amplasament, pentru a nu le îngheța. De exemplu, nu puteți avea o țeavă colectoare mai aproape de un metru și jumătate de copaci.
Această metodă de instalare este utilizată, de regulă, în cazul în care situl este dezvoltat doar pentru construcții. Toate calculele și planurile de construcție a cabanei, organizarea încălzirii și planificarea terenului sunt cele mai bune realizate simultan.
Etapa 1: Dispozitivul pompei de căldură cu un colector orizontal începe cu dezvoltarea unei șanțuri sau a unui șanț și a unui colector care colectează căldură din straturile de sol 
Etapa 2: Balamalele colectorului sunt conectate la țevi, dintre care unul colectează soluția de salinizare care absoarbe căldura de la sol, cea de-a doua îl returnează după ce energia este transferată la pompa de căldură 
Etapa 3: După ce a intrat în pompa de căldură, soluția de salinizare cedează energia care intră în încălzitorul de apă de stocare, care pregătește suportul de căldură pentru circuitele de încălzire 
Pasul 4: După conectarea și asamblarea rețelei, funcționarea acesteia este testată. При получении положительных результатов котлован заполняется грунтом и обустраивается площадка над ним
Погружение горизонтального теплообменника в водоём
Этот способ требует особого расположения домовладения – на расстоянии примерно в 100 м от водоёма, имеющего достаточную глубину. Кроме того, указанный водоём не должен промерзать до самого дна, где и будет расположен внешний контур системы. А для этого площадь водоёма не может быть меньше 200 кв. m.
Этот вариант размещения теплообменника считается наименее затратным, но подобное расположение домовладения все-таки встречается не часто. Кроме того, могут возникать сложности, если водоём относится к объектам общего пользования
Очевидным преимуществом этого метода является отсутствие обязательных трудоёмких земляных работ, хотя с подводным расположением коллектора все-таки придется повозиться. И специальное разрешение на проведение таких работ тоже понадобится.
Впрочем, геотермальная установка, использующая энергию воды, все-таки является наиболее экономичной.
Своими руками: что и как
Если уж и монтировать геотермальное отопление своими руками, то внешний контур лучше все-таки купить в готовом виде. Конечно, мы рассматриваем лишь способы горизонтального расположения внешнего теплообменника: под поверхностью почвы или под водой.
Скважинный вертикальный коллектор смонтировать самостоятельно гораздо сложнее, если вы не обладаете оборудованием и навыками бурения.
Тепловой насос – не слишком габаритное оборудование. В вашем доме он не займет много места. Ведь по размеру он сопоставим, например, с обычным твердотопливным котлом. Подключить к нему внутренний контур вашего дома – задача несложная.
Вообще-то делается всё точно так же, как и при организации и разводке отопления с использованием традиционных источников тепла. Главная трудность – устройство внешнего контура.
Такое расположение дома относительно пруда встречается чаще. Главное, чтобы водоём был не дальше, чем в 100 метрах от коттеджа
Лучшим вариантом будет использование водоёма, если такой найдется на расстоянии не более 100 м. Необходимо, чтобы его площадь превышала 200 кв. м, а глубина – 3 м (средний параметр промерзания). Если этот водоём вам не принадлежит, то проблемой может стать получение разрешения на его использование.
Если же водоём – это пруд, который находится у вас в собственности, то дело упрощается. Воду из пруда можно временно откачать. Тогда работы на его дне можно будет выполнять легко: нужно будет уложить трубы по спирали, закрепив их в этом положении.
Земляные работы понадобятся только для рытья траншеи, которая нужна будет для присоединения внешнего контура к тепловому насосу.
После выполнения всех работ, пруд может быть снова заполнен водой. В ближайшие лет сто внешний теплообменник должен работать исправно и не доставлять хлопот его владельцу.
Если в вашем распоряжении оказался земельный участок, на котором вам только предстоит возводить жильё и растить сад, имеет смысл распланировать горизонтальный теплообменник грунтового типа.
Для этого следует сделать предварительный расчет площади будущего коллектора, исходя из параметров, которые уже указаны выше: 250-300 кв. м коллектора на 100 кв. м отапливаемой площади дома.
Если вам достался участок без строений и растительности, которую бы хотелось сохранить, грунт при сооружении внешнего горизонтального почвенного контура можно просто снять: это легче, чем выкапывать траншеи
Траншеи, в которые предстоит укладывать трубы контура, нужно выкапывать ниже уровня промерзания почвы.
А ещё лучше – просто снять грунт на глубину его промерзания, уложить трубы, а после вернуть грунт на место. Работа трудоёмкая, сложная, но, имея большое желание и целеустремленность, вы сможете её выполнить.
Затраты и перспективы окупаемости
Расходы на оборудование и его монтаж в процессе сооружения геотермального отопления зависят от мощности агрегата и от производителя.
Производителя каждый выбирает, руководствуясь собственными соображениями и сведениями о репутации и надежности того или иного бренда. А вот мощность зависит от площади помещения, которое предстоит обслуживать.
В этом рисунке кратко отражена вся суть выгоды, получаемой от применения геотермальной отопительной системы. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет система сначала быстро окупиться, а потом и экономить средства своего владельца (+)
Если брать в расчет именно мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:
- на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
- на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
- на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.
Если к этой сумме мы прибавим затраты, которые нужны на выполнение монтажных работ (20-40%), то мы получим сумму, которая для многих покажется абсолютно нереальной.
Но все эти затраты окупятся за вполне приемлемые сроки. В дальнейшем же вам придется оплачивать лишь незначительные расходы на электричество, необходимое для работы насоса. И это всё!
Из-за недостаточной для обогрева жилых строений эффективности геотермальных систем их используют в качестве дополнения к основным отопительным сетям или сооружают комплексно с двумя и более теплообменниками
Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов, общая отапливаемая площадь которых составляет 150 кв. м. За пять-восемь лет все затраты на обустройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.
Если геотермальное отопление не особо востребовано среди собственников частных домов, то эффективность гелеосистем уже оценили жители южных регионов. Технология сооружения солнечного отопления достаточна проста, а ее экономичность и практичность подтверждена многолетним опытом использования западными странами и нашими соотечественниками.
Дополнительная информация об альтернативных источниках энергии представлена в этой статье.
Concluzii și video util pe această temă
Если вам проще воспринимать наглядную информацию, то этот видеоролик позволит вам своими глазами увидеть, как именно функционирует геотермальная система, а также больше узнать о том, кому и почему этот вид отопления выгоден.
Предлагаем вам посмотреть небольшой видеоролик, в котором владелец горизонтального подпочвенного коллектора, расскажет о своих впечатлениях от его эксплуатации. Кроме того, посмотрев это видео, вы узнаете о текущих расходах, связанных с эксплуатацией системы геотермального отопления.
Каждый владелец частного дома выбирает сам, покупать ли ему услуги ресурсоснабжающих организаций или надеяться только на себя самого. При этом он руководствуется целым списком соображений.
Цель, которую мы перед собой поставили, заключается не в том, чтобы подтолкнуть вас к готовому выводу, а в том, чтобы поделиться информацией о вариантах решения стоящей перед вами задачи.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме геотермального отопления частного дома? Puteți lăsa comentarii cu privire la publicație. Formularul de comunicare se află în blocul inferior.