Geotermiska värmesystem för ett hus på landet: gör-det-själv-funktioner

Vi vet att geotermi är jordens värme, och begreppet "geotermisk" förknippas ofta med vulkaner och gejsrar. I Ryssland används geotermisk energi främst i industriell skala, till exempel finns det kraftverk från Fjärran Östern som använder värmen från vår planet.

Många människor är säkra på att att göra bergvärme hemma med sina egna händer är något ur science fiction. Är det inte? Men detta är absolut inte sant! Med utvecklingen av modern teknik har den inhemska användningen av "grön energi" blivit mycket möjlig.

Vi kommer att prata om driftsprinciperna för alternativ uppvärmning, dess fördelar och nackdelar, och jämföra det med traditionella värmesystem. Du får också lära dig hur du placerar värmeväxlaren och hur du installerar bergvärme med dina egna händer.

Några historiska fakta

När oljekrisen bröt ut på 70-talet av förra seklet uppstod ett brinnande behov i väst för alternativa energikällor. Det var vid denna tidpunkt som de första jordvärmesystemen började skapas.

Idag är de utbredda i USA, Kanada och västeuropeiska länder.

Till exempel i Sverige använder de aktivt vatten från Östersjön, vars temperatur är +4°C. I Tyskland sponsras införandet av jordvärmesystem till och med på statlig nivå.

När vi nämner geotermiska energikällor föreställer vi oss alltid en dal av gejsrar eller vulkaner, men de källor vi behöver är mycket närmare. Och de kommer att hjälpa oss att hålla oss varma på vintern och svala på sommaren.

I Ryssland finns Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya och andra geotermiska kraftverk. Men det finns mycket få bevis för användningen av jordens energi i vår privata sektor.

Verkliga fördelar och nackdelar

Om geotermisk uppvärmning i den privata sektorn har fått relativt lite distribution i Ryssland, betyder det då att idén inte är värd kostnaden för dess genomförande? Kanske är det inte värt att driva denna fråga? Det visade sig att så inte var fallet.

Att använda ett jordvärmesystem för ditt hem är en lönsam lösning.Och det finns flera anledningar till detta. Dessa inkluderar snabb installation av utrustning som kan fungera under lång tid utan några avbrott.

Om du använder högkvalitativt frostskyddsmedel, snarare än vatten, i värmesystemet kommer det inte att frysa och dess slitage blir minimalt.

Vi listar andra fördelar med denna typ av uppvärmning.

• Bränsleförbränningsproceduren är utesluten. Vi skapar ett absolut brandsäkert system, som under dess drift inte kan orsaka några skador på huset. Dessutom elimineras ett antal andra problem relaterade till närvaron av bränsle: nu finns det inget behov av att leta efter en plats att lagra det, ta itu med dess förberedelse eller leverans.
• Betydande ekonomisk nytta. Under driften av systemet kommer inga ytterligare investeringar att krävas. Årlig uppvärmning tillhandahålls av naturens krafter, som vi inte köper. Naturligtvis, vid drift av en värmepump, förbrukas elektrisk energi, men mängden producerad energi överstiger avsevärt mängden energi som förbrukas.
• Miljöfaktor. Jordvärme av ett privat hus på landet är en miljövänlig lösning. Frånvaron av en förbränningsprocess eliminerar utsläpp av förbränningsprodukter till atmosfären. Om många inser detta, och ett sådant värmeförsörjningssystem blir utbrett, kommer människors negativa inverkan på naturen att minska många gånger om.
• Systemets kompakthet. Du behöver inte organisera ett separat pannrum i ditt hem. Det enda som behövs är en värmepump, som kan placeras till exempel i källaren.Den mest voluminösa konturen av systemet kommer att ligga under jorden eller under vattnet, du kommer inte att se det på ytan av din webbplats.
• Multifunktionalitet. Systemet kan fungera både för uppvärmning under den kalla årstiden och för kylning under sommarvärmen. Det vill säga att den faktiskt kommer att ersätta inte bara din värmare utan även din luftkonditionering.
• Akustisk komfort. Värmepumpen går nästan tyst.

Att välja ett jordvärmesystem är kostnadseffektivt, trots att du kommer att behöva spendera pengar på inköp och installation av utrustning.

Förresten, som en nackdel med systemet, nämner de exakt de kostnader som måste uppstå för att installera systemet och förbereda det för drift. Du måste köpa själva pumpen och vissa material och utföra installationen av det externa grenröret och den interna kretsen.

Det är ingen hemlighet att resurser blir dyrare år för år, så ett autonomt värmesystem som kan betala för sig själv inom flera år kommer alltid att vara ekonomiskt fördelaktigt för sin ägare

Dessa kostnader betalar sig dock bara under de första åren av drift. Den efterföljande användningen av en begravd eller nedsänkt samlare kan spara betydande pengar.

Dessutom är själva installationsprocessen inte så komplicerad att den kräver att man bjuder in tredjepartsspecialister för att utföra den. Om du inte borrar kan du göra allt annat själv.

Det bör noteras att vissa hantverkare, i ett försök att spara pengar, har lärt sig att samla geotermisk DIY värmepump.

Om bergvärmekällor

Följande källor för jordvärmeenergi kan användas för geotermisk uppvärmning:

• hög temperatur;
• låg temperatur.

Högtemperaturkällor inkluderar till exempel termiska källor. De kan användas, men deras omfattning begränsas av den faktiska platsen för sådana källor.

Medan på Island används denna typ av energi aktivt, i Ryssland ligger termiska vatten långt från befolkade områden. De är koncentrerade till maximalt i Kamchatka, där underjordiskt vatten används som kylmedel och tillförs varmvattensystem.

För att effektivt använda jordens termiska energi behöver du ingen vulkan. Det räcker med att använda de resurser som finns bara 200 meter från jordens yta

Men vi har alla nödvändiga förutsättningar för att använda lågtemperaturkällor. De omgivande luftmassorna, jorden eller vattnet är lämpliga för detta ändamål.

En värmepump används för att utvinna den energi som krävs. Med dess hjälp utförs proceduren för att omvandla omgivningstemperaturen till termisk energi, inte bara för uppvärmning, utan också för varmvattenförsörjning till ett privat hushåll.

Funktionsprincipen för sådan uppvärmning

Om du är bekant med hur det fungerar luftkonditionering eller kylskåp, då är likheten mellan dessa processer med driftsprincipen för geotermisk uppvärmning uppenbar. Grunden för systemet är en värmepump, som är ansluten till två kretsar - extern och intern.

För att organisera ett traditionellt värmesystem i vilket hus som helst är det nödvändigt att installera rör för transport av kylvätska och radiatorer, vid uppvärmning kommer värme att strömma in i lokalerna. I vårt fall behövs även rör och radiatorer. De bildar den inre konturen av systemet. Kan läggas till i diagrammet varmt golv.

Den yttre konturen ser mycket större ut än den inre, även om dess dimensioner endast kan bedömas under planering och installation. Under drift är den osynlig eftersom den är under jord eller under vattnet. Vanligt vatten eller etylenglykolbaserat frostskyddsmedel cirkulerar inuti denna krets, vilket är mycket att föredra.

Jordvärmesystemet inkluderar två kretsar - interna och externa, samt hjärtat av värmesystemet - en värmepump, som genom att komprimera kylvätskan ökar dess temperatur (+)

Det nyckelelement som animerar hela systemet är alltså värmepumpen. Om ditt hem har en vanlig tvättmaskin, vet då: denna pump kommer att ta upp ungefär samma yta.

För att fungera behöver den elektricitet, men förbrukar bara 1 kW och producerar 4-5 kW värme. Och detta är inte ett mirakel, eftersom källan till "ytterligare" energi är känd - det här är miljön.

Två typer av värmeväxlarplatser

Det finns två alternativ för att värma ett privat hem med lågtemperaturenergi från miljöelement. Basen i systemet i alla tre fallen är en geotermisk pump.

Den interna kretsen förblir oförändrad för alla uppvärmningsmetoder, och den största skillnaden är platsen för den externa kretsen.

Jordvärme levereras med en värmeväxlare placerad:

• vertikalt — belägen i brunnar som penetrerar eller inte penetrerar akvifären.
• vågrätt — Systemens värmeväxlare placeras i en grop eller öppen behållare i form av en slags spole.

Var och en av de typer av uppvärmning som listas här kännetecknas av sina egna egenskaper, nackdelar och fördelar.

Om du tänker skapa ett sådant värmesystem med dina egna händer, kommer du att vara intresserad av att lära dig mer om varje typ.

Alternativ 1. Vertikal placering av den externa uppsamlaren

Denna typ av uppvärmning är baserad på ett intressant naturfenomen: på ett djup av 50-100 m eller mer från dess yta har jorden samma och konstanta temperatur på 10-12°C året runt.

För att kunna använda denna jordenergi är det nödvändigt borra vertikala brunnar. Tekniken liknar nästan beredningen av en vattenintagskälla.

För att bevara landskapet så mycket som möjligt kan flera rör borras från samma utgångspunkt, men i olika vinklar.

Systemets externa krets kommer att installeras direkt i dessa brunnar. Detta gör att du effektivt kan ta bort dess värme från jorden. Naturligtvis kan denna metod knappast kallas enkel och lågbudget.

För att skapa ett vertikalt geotermiskt värmesystem måste du använda utrustning för att borra brunnar; utan att använda en borrigg kommer det att lösa problemen med att konstruera systemet vara ganska arbetskrävande (+)

Det är relevant i fallet när territoriet som gränsar till huset redan har utvecklats och att störa dess landskap är opraktiskt. Djupet av att borra en brunn kan nå från 50 till 200 meter.

Brunns specifika parametrar beror på den geologiska situationen på platsen och parametrarna för den framtida strukturen. Livslängden för denna design är cirka 100 år.

För att installera en vertikal version av systemet med en värmeväxlare som utvinner energin från underjordiskt vatten, måste du borra två vattenförande brunnar.

Från en av dem, kallad debeten, dras vatten med hjälp av en pump, som efter värmeöverföring dräneras in i det andra, mottagande utloppet.

Nackdelen med ett geotermiskt system med två brunnar är att det inte är tillräckligt effektivt för att värma ett hus på landet. Cirkulationspumpen slösar för mycket energi. Men för att tillföra kylvätskan till den uppvärmda golvkretsen är den resulterande termiska energin ganska tillräcklig

Alternativ #2. Horisontellt arrangemang av jorduppsamlaren

För att lägga den externa kretsen för horisontell uppvärmning måste du veta till vilket djup marken fryser i ditt område.

Rören läggs under frysnivån i förberedda diken, som täcker ett ganska stort utrymme: för att värma ett hus vars yta är 200-250 kvadratmeter. m, du behöver använda cirka 600 kvm. m värmeväxlare. Det är sexhundra kvadratmeter.

Nackdelen med denna design är det stora området den upptar. Om du behöver en gräsmatta täckt med gräs och blommor på din fastighet är detta ditt alternativ. Det är bättre att hålla kollektorrör borta från fruktbärande träd (+)

Det är klart att under sådana förhållanden kommer volymen av schaktningsarbeten att vara betydande. Dessutom måste du ta hänsyn till platsen för träd och annan vegetation på platsen i din plan för att inte frysa dem. Samlarrör bör till exempel inte placeras närmare träd än en och en halv meter.

Denna installationsmetod används som regel i de fall där platsen just utvecklas för konstruktion. Alla beräkningar och planer för att bygga en stuga, organisera dess uppvärmning och planering av tomten utförs bäst samtidigt.

Nedsänkning av en horisontell värmeväxlare i en behållare

Denna metod kräver en speciell placering av hushållet - på ett avstånd av cirka 100 m från en reservoar med tillräckligt djup. Dessutom bör den angivna behållaren inte frysa till botten, där den yttre konturen av systemet kommer att placeras. Och för detta kan reservoarens yta inte vara mindre än 200 kvadratmeter. m.

Detta alternativ för att placera en värmeväxlare anses vara det billigaste, men ett sådant arrangemang av hushåll är fortfarande inte vanligt. Dessutom kan svårigheter uppstå om magasinet är en allmän egendom.

Den uppenbara fördelen med denna metod är frånvaron av obligatoriskt arbetsintensivt grävarbete, även om du fortfarande måste mixtra med kollektorns undervattensplats. Och särskilt tillstånd för att utföra sådant arbete kommer också att krävas.

En geotermisk installation som använder vattenenergi är dock fortfarande den mest ekonomiska.

Gör det själv: vad och hur

Om du själv ska installera bergvärme är det bättre att köpa den externa kretsen färdig. Naturligtvis överväger vi bara sätt att horisontellt placera den externa värmeväxlaren: under markytan eller under vatten.

Det är mycket svårare att installera en vertikal brunnsamlare själv om du inte har utrustningen och borrfärdigheterna.

En värmepump är inte en särskilt stor utrustning. Det kommer inte att ta mycket plats i ditt hem. När allt kommer omkring är den i storlek jämförbar med till exempel en konventionell fastbränslepanna. Att ansluta den interna kretsen i ditt hem till det är inte en svår uppgift.

Faktum är att allt görs på exakt samma sätt som när man organiserar och värmeledningar använda traditionella värmekällor. Den största svårigheten är utformningen av den externa kretsen.

Detta arrangemang av huset i förhållande till dammen är vanligare. Huvudsaken är att reservoaren inte ligger längre än 100 meter från stugan

Det bästa alternativet skulle vara att använda en reservoar om en finns på ett avstånd av högst 100 m. Det är nödvändigt att dess yta överstiger 200 kvm. m, och djupet är 3 m (genomsnittlig frysparameter). Om denna vattenmassa inte tillhör dig kan det bli ett problem att få tillstånd att använda den.

Om reservoaren är en damm som finns på din fastighet, så blir saken enklare. Vattnet från dammen kan tillfälligt pumpas ut. Sedan kan arbetet på botten enkelt göras: du måste lägga rören i en spiral och säkra dem i denna position.

Grävningsarbete kommer endast att behövas för att gräva en dike, som kommer att behövas för att ansluta den externa kretsen till värmepumpen.

Efter att allt arbete har slutförts kan dammen fyllas med vatten igen. Under de närmaste hundra åren bör den externa värmeväxlaren fungera korrekt och inte orsaka problem för sin ägare.

Om du har till ditt förfogande en tomt där du bara ska bygga bostäder och odla en trädgård, är det vettigt att planera en horisontell markvärmeväxlare.

För att göra detta bör du göra en preliminär beräkning av området för den framtida samlaren, baserat på parametrarna som redan angetts ovan: 250-300 kvm. m samlare per 100 kvm. m av husets uppvärmda yta.

Om du har en tomt utan byggnader eller växtlighet som du vill bevara, kan jorden helt enkelt tas bort när du bygger en extern horisontell jordkontur: det är lättare än att gräva diken

Diken som kretsrören ska läggas i ska grävas under jordfrysnivån.

Ännu bättre, ta helt enkelt bort jorden till djupet av sin frysning, lägg rören och återför sedan jorden till sin plats. Arbetet är arbetskrävande och komplext, men med stor vilja och målmedvetenhet kan du genomföra det.

Kostnader och återbetalningsmöjligheter

Kostnaderna för utrustning och dess installation under byggandet av bergvärme beror på enhetens kraft och tillverkaren.

Alla väljer en tillverkare utifrån sina egna överväganden och information om ryktet och tillförlitligheten för ett visst märke. Men kraften beror på området i rummet som ska serveras.

Denna figur sammanfattar fördelarna med att använda ett jordvärmesystem. Det är just detta förhållande mellan inkommande och utgående energi som gör att systemet först snabbt kan betala för sig själv och sedan spara ägarens pengar (+)

Om vi ​​tar hänsyn till effekt varierar kostnaden för värmepumpar i följande intervall:

• vid 4-5 kW – 3000-7000 konventionella enheter;
• vid 5-10 kW – 4000-8000 konventionella enheter;
• vid 10-15 kW – 5000-10000 konventionella enheter.

Lägger vi till detta belopp de kostnader som behövs för att utföra installationsarbeten (20-40%), så får vi ett belopp som för många kommer att verka absolut orealistiskt.

Men alla dessa kostnader kommer att tjänas tillbaka inom en mycket rimlig tidsram. I framtiden kommer du bara att behöva betala mindre utgifter för den el som behövs för att driva pumpen. Och det är allt!

På grund av den otillräckliga effektiviteten hos geotermiska system för uppvärmning av bostadshus, används de som ett tillägg till huvudvärmenäten eller byggs i komplex med två eller flera värmeväxlare

Som praxis visar är geotermisk uppvärmning särskilt fördelaktig för hus med en total uppvärmd yta på 150 kvadratmeter. m. Inom fem till åtta år är alla kostnader för installation av värmesystem i dessa hus helt återvunna.

Om geotermisk uppvärmning inte är särskilt efterfrågad bland ägare av privata hus, så har effektiviteten av solsystem redan uppskattats av invånare i de södra regionerna. Teknologi solvärmekonstruktioner är ganska enkel, och dess effektivitet och funktionalitet bekräftas av många års erfarenhet av användning av västländer och våra landsmän.

För mer information om alternativa energikällor, se Denna artikel.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Om det är lättare för dig att uppfatta visuell information, kommer den här videon att låta dig se med dina egna ögon exakt hur ett geotermiskt system fungerar, samt lära dig mer om vem som drar nytta av denna typ av uppvärmning och varför.

Vi inbjuder dig att titta på en kort video där ägaren till en horisontell undergrundssamlare kommer att prata om sina intryck av dess drift.Genom att titta på den här videon kommer du dessutom att lära dig om de löpande kostnaderna för att driva ett jordvärmesystem.

Varje ägare av ett privat hem väljer själv om han vill köpa tjänster från resursförsörjningsorganisationer eller bara lita på sig själv. Därvid vägleds han av en hel lista av överväganden.

Målet vi har satt upp för oss själva är inte att driva dig till en färdig slutsats, utan att dela information om alternativ för att lösa det problem du står inför.

Har du något att tillägga eller har frågor om bergvärme av privatbostad? Du kan lämna kommentarer på publikationen. Kontaktformuläret finns i nedre blocket.