Монтаж своими руками геотермального отопления

Использовать тепло земли или воды для отопления дома, организовав систему своими руками – вполне разрешимая задача, даже если на первый взгляд она кажется нереальной. Такие комплексы широко распространены в странах Европы, Америки благодаря возможности получения бесплатной энергии природы. Для того чтобы ею пользоваться не требуется наличие возле дома вулкана или гейзера, применять для обогрева и горячего водоснабжения можно ресурс любой температуры, кроме минусовой.

Достоинства и недостатки геотермального отопления

Единственным значимым минусом системы являются высокие расходы на организацию, покупку оборудования. Центральным элементом здесь выступает тепловой насос, стоимость которого действительно высока. Однако она окупается за первые годы эксплуатации комплекса, который при этом приносит пользователям массу плюсов

1. Минимальные эксплуатационные затраты. Организовав геотермальное отопление своими руками, собственник дома может забыть о его обслуживании на десятилетия. Система будет исправно и бесперебойно функционировать без каких-либо хлопот и дополнительных вложений.
2. Экономичность. Используемая в ходе работы комплекса энергия земли или воды абсолютно бесплатна. Для её использования её запасов не нужно обустраивать хранилища, закупать и поставлять по централизованным магистралям. Она находится в распоряжении пользователя в любой момент времени.
3. Безопасность. Обусловлена отсутствием процессов сжигания топлива и контроля горения.
4. Экологичность. Термальная система не выделяет вредных выбросов в атмосферу.
5. Компактность. Насос занимает минимум места в помещении и может быть размещён в подвале, подсобке. Основной наружный контур располагается в источнике тепла, он не виден глазу.
6. Многофункциональность. Зимой энергия земли может использоваться для отопления дома своими руками, а летом – для его охлаждения.
7. Комфорт эксплуатации. Всё оборудование работает практически бесшумно, не нуждается в контроле, обслуживании.

Принцип работы

Схема комплекса состоит из двух контуров: наружного и внутреннего. Первый прокладывается за пределами дома: заглубляется в почву или под воду, из которой будет браться энергия. Второй монтируется внутри здания, и его устройство ничем не отличается от традиционной системы отопления, состоящей из трубной разводки, радиаторов, тёплого пола. В качестве рабочей среды для внешних коммуникаций желательно использовать антифриз, гликолевые растворы, которые не замерзают в морозы.

Центральный элемент комплекса – геотермальный насос выполняет все основные функции. На первом этапе рабочая среда поступает из наружного контура и отдаёт энергию первому теплообменнику. Вода в нём испаряется, её давление под действием компрессора повышается, температура также увеличивается. Во втором теплообменнике она конденсируется и передаёт энергию трубам внутридомовой системы обогрева. Остывшая жидкость поступает обратно для следующего цикла. Таким образом, организовать геотермальное отопление и выполнить монтаж своими руками при наличии специального насоса вполне возможно.

Виды систем

На первом этапе обустройства комплекса необходимо определиться с его типом. В зависимости от способа размещения наружного контура различают две основные схемы.

Вертикальная

Предполагает бурение на придомовом участке глубоких скважин (50-200 м). Потребление энергии может происходить от земли, которая на этом расстоянии от поверхности имеет стабильную температуру независимо от сезона (10-12 С), или от грунтовых вод. В первом случае необходимо выкопать несколько каналов, чтобы тепла было достаточно для обогрева здания. Во втором – бурят две скважины: из одной (дебетовой) берут воду для нагрева теплоносителя, в другую (приёмную) сливают остывший ресурс. Вертикальное геотермальное отопление проблематично сделать своими руками для частного дома, так как раскопка грунта на столь значительную глубину с последующим укреплением канала – неподъёмная задача для самостоятельной реализации.

Такой способ монтажа актуален, когда приусадебный участок застроен, засажен деревьями, реорганизовать его сложно и затратно. Примерный чертёж системы отопления этого типа представлен на рисунке 1.

Рис.1

Горизонтальная

Эта схема предполагает прокладку сети труб на обширной площади ниже уровня промерзания грунта (1,5-2 м). Её организация чаще всего выполняется на стадии строительства дома и обустройства приусадебного участка, когда на нём ещё нет построек, садов, огородов. При этом важно учитывать, что создавать значительную поверхностную нагрузку на установленную под землёй систему не рекомендуется, также не стоит засаживать эти площади деревьями, корни которых могут повредить трубы. Выращивание травянистых растений вполне допустимо. Горизонтальное термальное отопление дома можно обустроить своими руками, так как оно не требует чрезмерных трудозатрат.

Ещё один вариант его организации – забор энергии для обогрева из поверхностного источника: озера, пруда, ставка. Важно, чтобы он полностью не промерзал зимой. Если водоём не находится в собственности владельца дома, необходимо получить соответствующее разрешение на установку в нём коммуникаций. Чертёж такого комплекса представлен на рисунке 2.

Рис.2

Технология монтажа системы

Отвечая на вопрос, как сделать геотермальное отопление и горячее водоснабжение дома своими руками, важно понимать, что реализовать вертикальную схему без привлечения сторонних специалистов не получится. Поэтому рассмотреть лучше горизонтальную разводку труб в земле. Для этого необходимо точно определить уровень промерзания грунта. Прокладывать коммуникации рекомендуется ниже этой отметки с некоторым запасом на случай особо суровых зим.

Наилучшим вариантом для обустройства такой системы считаются прочные полимерные трубы, которые просты в сборке, обладают небольшим весом, потому пригодны для выполнения монтажа самостоятельно. Внутридомовой комплекс также выполняется с использованием коммуникаций из полипропилена, сшитого полиэтилена. Их особенность в том, что они выдерживают высокую температуру. Для наружного контура это условие необязательно, так как теплоноситель будет подниматься из грунта нагретым до 10-12 С. Стоимость полимерных труб доступна и начинается от 50 руб. за метр. Основные расходы приходятся на главный агрегат – тепловой насос, цена которого зависит от технических характеристик и начинается от 200 тыс. руб.

Монтировать геотермальное вертикальное отопление загородного дома своими руками необходимо начинать с земляных работ. Для этого важно рассчитать протяжённость и шаг каждого контура для рытья траншей. Зачастую оптимальным вариантом является снятие верхнего слоя грунта, установка труб на освободившейся площадке с последующей засыпкой. Важно, чтобы длина контура не превышала 150 м для обеспечения высоких гидравлических показателей. Оптимальный шаг раскладки 0,7 м.

В случае монтажа трубопровода в пруду или озере придерживаются тех же правил. Для удобства установки воду из него предварительно откачивают. Земляные работы сводятся к рытью одной траншеи до дома. Желательно, чтобы источник находился на расстоянии до 100 м, оптимальная его глубина от 3 м, площадь – от 200 м2.

Расчёт отопления

Прежде чем обустраивать отопление из земли или воды своими руками, необходимо определить основные его параметры. Мощность теплового насоса зависит от объёма пространства, степени утепления здания, климата региона. Для дома, построенного в средней полосе России со стандартной высотой потолков (2,5 м), берётся среднее соотношение 1 кВт агрегата на 10 м2 площади.

Затем рассчитывается количество и площадь раскладки контуров. Для этого определяется их общая снимаемая мощность по формуле

Pе = Pн * (1-1/СОР), где

Pн – мощность насоса, а СОР – коэффициент преобразования. Оба параметра можно взять из техпаспорта оборудования.

Полученное значение Pе делится на снимаемую мощность одного метра трубопровода. Стандартно она принимается за 20 Вт/м. В результате выводится общая протяжённость наружной системы. Учитывая, что длина одного контура не должна превышать 150 м, высчитывается их количество. Такой алгоритм позволит определить общую площадь под геотермальное отопление дома, собранное своими руками, горизонтальная схема которого будет расположена на приусадебном участке или в ближайшем водоёме.