Геотермальний тепловий насос: для опалення будинку — ціни, вартість під ключ

Взимку заміський будинок повинен опалюватися навіть при відсутності господарів. Проблема обігріву котеджу далеко від газорозподільної мережі часто стає непереборною перешкодою для життя на землі. Опалення електрикою занадто дорого навіть для заможної людини, а наймати стороння особа в якості опалювача дров’яної або вугільної печі — ризиковано. Найпрогресивніший варіант вирішення цього завдання — опалення за допомогою геотермального теплового насоса (ГТН).

Що таке геотермальний тепловий насос

Використовувати планетарну енергію можна на будь-якій ділянці землі. Геотермальні джерела з киплячою водою б’ють ключем тільки там, де розпечена магма підходить близько до поверхні. На іншому просторі тепло з центру Землі розподіляється рівномірно. Тому на глибині нижче рівня промерзання грунту цілий рік підтримується одна і та ж температура.

Призначення ГТН — перекачувати тепло з грунту або водойми всередину будинку. З прилеглої території енергія збирається трубами, а потім компресор нагріває воду для опалювальної системи котеджу. Тому з 1 кВт витраченого електрики виходить 3-5 кВт тепла.

Пристрій

Для роботи ГТН необхідні три незалежних системи: внутрішньобудинкової, компресорний, зовнішній контури. Вони об’єднані в одну схему теплообмінниками, в яких циркулюють різні теплоносії.

Пристрій ГТН складається з таких компонентів:

  1. Система опалення будинку, для якої краще застосувати теплі підлоги.
  2. Гаряче водопостачання.
  3. Конденсатор передає енергію, зібрану ззовні, до теплоносія внутрішньобудинкового опалення.
  4. Випарник відбирає теплову енергію у теплоносія, що циркулює в зовнішньому колекторі.
  5. Компресор перекачує холодоагент від випарника, переводячи його з газоподібного в рідкий стан, підвищуючи тиск і охолоджуючи в конденсаторі.
  6. Розширювальний клапан встановлюється перед випарником для регулювання потоку холодоагенту.
  7. Труби зовнішнього колектора укладаються на дно водойми або опускаються в свердловини.
  8. Насоси.
  9. Автоматика для управління ГТН за заданою програмою обігріву приміщення, яка залежить від змін температури зовнішнього повітря.

Теплоносій зовнішнього контуру перекачується насосом і нагрівається під землею або в водоймі. Усередині випарника енергія передається холодоагенту, який надходить в компресор, де збільшується тиск і температура.

В конденсаторі відбувається передача тепла системі опалення котеджу. Потім холодоагент проходить дросель, де різко падає тиск через збільшення обсягу. При переході в газоподібний стан температура холодоагенту сильно зменшується. Значний температурний перепад прискорює поглинання тепла холодоагентом з зовнішнього колектора.

Принцип дії

Схема перенесення зайвого тепла використовується в побуті вже 70 років. Наприклад, всередині морозильника утворюється лід за рахунок відбору тепла холодоагентом. Зовні ця енергія скидається в повітря приміщення радіаторної гратами. Поторкайте її рукою — вона завжди гаряча під час роботи холодильника.

Для функціонування ГТН застосовується той же принцип дії, але процеси трохи складніше:

  1. Коли холодоагент потрапляє в випарник, ця фаза називається ізотермічним розширенням. Фреон отримує тепло від зовнішнього колектора, тиск падає.
  2. Потім відбувається адіабатичне стиск — компресор збільшує тиск холодоагенту. При цьому його температура зростає до +70 ° С.
  3. Проходячи конденсатор, фреон стає рідиною, так як віддає тепло контуру опалення при підвищеному тиску. Ця фаза називається ізотермічним стиском.
  4. Коли хладон проходить дросель, тиск і температура різко падають. Відбувається адіабатичне розширення.

Керувати таким складним механізмом майже так само просто, як і холодильником. Коли виробництво монтажних робіт закінчено, а все системи підключені, випробувані, відрегульовані, користувач буде перемикати лише кілька тумблерів і кнопок. Наприклад, щоб встановити різну температуру обігріву для дитячої кімнати, вітальні, кухні.

переваги

Головна перевага ГТН — не потрібно спалювати вугілля, газ, дрова для опалення будинку. Тепловий насос збирає енергію з поверхні землі або з глибоких свердловин, концентрує, а потім направляє в систему обігріву котеджу.

З плином часу геотермальний тепловий насос стає все більш затребуваним, оскільки володіє ще цілим рядом переваг:

  1. Екологічно безпечний.
  2. Використовує поновлюване джерело енергії.
  3. Після закінчення пусконалагоджувальних робіт відсутні регулярні витрати витратних матеріалів.
  4. Автоматично регулює нагрівання всередині будинку по температурі зовнішнього повітря.
  5. Термін окупності початкових витрат 5-8 років.
  6. Можна підключити бойлер для гарячого водопостачання котеджу.
  7. Влітку працює як кондиціонер, охолоджуючи припливне повітря.
  8. Великий термін експлуатації — більше 30 років.
  9. Мінімальні енерговитрати — генерує від 4 до 6 кВт тепла при 1 кВт спожитої електрики.
  10. Повна незалежність опалення та кондиціонування «віддаленого від цивілізації» котеджу при наявності електрогенератора будь-якого типу.
  11. Можлива адаптація до системи «розумний дім» для дистанційного керування і додаткової економії енергії.

На бюджет власників ГТН подорожчання енергоносіїв майже не впливає. Якщо встановити вітряної або сонячний генератор, то вийде абсолютна енергетична незалежність.

недоліки

Монтаж і запуск систем ГТН — це технологічно складний комплекс робіт, які можуть виконати тільки досвідчені фахівці. Зробити те ж своїми руками вийде далеко не у всіх, тому простіше купити геотермальний тепловий насос з установкою і подальшим обслуговуванням. Загальна вартість обладнання та комплектуючих матеріалів значно вище в порівнянні зі звичайним газовим обладнанням для теплопостачання. Тому термін окупності початкових витрат розтягується на довгі роки.

Є й інші недоліки:

  1. Через постійне відбору геотермальної енергії біля розташування труб зовнішнього колектору відбувається охолодження грунту. На півночі коротке літо не дає можливості повного відновлення енергетичного потенціалу навколишнього середовища. Через це ефективність ГТН поступово знижується протягом приблизно 5 років. Потім теплову рівновагу стабілізується.
  2. Бурити свердловини — дорогий захід, особливо в щільному грунті або скельних породах.
  3. Існує варіант з відкритим зовнішнім колектором, коли можна обійтися двома свердловинами: одна — для забору грунтових вод, а друга — для зливу назад у водоносний шар. Такий варіант можливий тільки при хорошій якості води, тому що фільтри швидко засмічуються, якщо занадто багато солей жорсткості або зважених мікрочастинок. Перед монтажем треба обов’язково зробити аналіз води зі свердловини.
  4. Опалення наповнюється водою, нагрітою до +35 ° С. При такій температурі звичайні радіатори не будуть ефективно обігрівати будинок, тому треба застосовувати систему «тепла підлога».
  5. Електродвигун, компресор, насос створюють вібрацію і шумлять під час роботи.

Неприємних ефектів легко уникнути, якщо обладнання розмістити в підсобному або підвальному приміщенні. Обов’язково встановіть примусову вентиляцію. Витік фреону небезпечна для здоров’я людини.

види насосів

З плином часу вигідність геотермального теплового насоса для опалення будинку, незважаючи на високі ціни, стає все більш очевидною через постійне зростання вартості палива. Правильно підібраний і якісно змонтований ГТН забезпечує теплом незалежно від пори року і ринкових коливань вартості енергоносіїв.

Існує кілька варіантів монтажу зовнішнього колектора, що дозволяє адаптувати тепловий насос до конкретних умов прилеглого до будинку земельної ділянки:

  1. Труби укладаються в траншеї на глибину нижче рівня промерзання грунту. На півдні України земля замерзає максимум на 0,5 м, тому простіше зняти грейдером повністю шар землі на монтажному ділянці, укласти колектор, а потім засипати екскаватором котлован.
  2. Якщо поблизу будинку є водойма на відстані не більше 100 м, то застосовують найекономічніший і ефективний варіант — труби укладають під воду на глибину від 3 метрів і більше.
  3. Сухі піщані ґрунти не дадуть достатнього теплового потоку, тому застосовують буріння свердловин глибиною до 50 метрів, щоб досягти водоносного шару. У свердловини опускають труби.
  4. Якщо вода зі свердловини хорошої якості, то досить пробурити тільки дві: одна — для забору грунтових вод, а друга — для зливу назад у водоносний шар.

Зливну свердловину пробурити на відстані 20 метрів від забірної і нижче за течією водоносного шару.

Тип вода-вода

Відносно недорогу різновид ГТН типу вода-вода рекомендується використовувати, коли поруч знаходиться озеро, ставок, річка або море. Ефективність такої системи досягається за рахунок максимальної величини конвективного теплообміну між зовнішнім середовищем і теплоносієм, який циркулює в трубах колектора. Економія виходить за рахунок простоти монтажу. Бухти розстеляють на поверхні води, потім до труб кріплять вантажі і затоплюють систему на глибину 3 метри і більше.

Якщо поблизу немає водойми, то можна застосувати варіант з розімкненим колектором. У цьому випадку використовується енергетичний потенціал грунтових вод гарної якості. Тоді системі і насосу не загрожує замулювання, відкладення солей жорсткості, прискорена корозія. З однієї свердловини беруть воду, прокачують через теплообмінник ГТН, а потім зливають в іншу, яка повинна розташовуватися на відстані 15-20 метрів.

Якщо пробурена свердловина швидко замулюється або вода містить багато солей жорсткості, тоді стабільну роботу ГТН забезпечується бурінням більшої кількості свердловин. У них опускають петлі герметичного зовнішнього контуру. Потім в свердловини заливають тампонаж з глинисто-піщаної суміші.

Тип грунт-вода

Коли поруч з будинком немає водойми і немає можливості пробурити свердловини, тоді труби укладають горизонтально нижче глибини промерзання грунту. Якщо підгрунтові води залягають близько до поверхні, то ефективність системи грунт-вода практично така ж, як у ГТН типу вода-вода, так як принцип роботи той же.На півдні України величина промерзання грунту менше 0,75 м, тому риють котлован глибиною 1 метр, розкладають труби зовнішнього контуру, а потім засипають. У північних регіонах грунт замерзає глибше, тому економічніше рити паралельні траншеї.

Критерії вибору та розрахунки

При виборі обладнання ГТН для попередніх розрахунків зазвичай використовують спрощену формулу: на 10 м² опалюваної будівлі потрібно 700 Ватт тепла. Тоді для будинку площею 250 м² підійде тепловий насос потужністю 17,5 кВт. Щоб забезпечити котедж гарячою водою, підсумкову цифру помножте на 15%.

При розрахунку терміну окупності ГТН врахуйте експлуатаційні витрати за весь час служби обладнання — мінімум 30 років. Якщо припустити, що сучасні ціни на паливо будуть незмінні, то геотермальні теплові насоси — найекономічніший спосіб опалення для заміських котеджів.

Тільки за 1 рік економія складе в порівнянні з:

  • газовим котлом — 70%;
  • електрообігрівом — 350%;
  • твердопаливним котлом — 50%.

Якщо помножити отриману вигоду на 30 років, то економія багаторазово перевищить початкові витрати.

Огляд популярних марок і їх вартість

Щоб забезпечити приватний будинок геотермальної енергією, потрібно рішення великої кількості технологічних завдань. Якісно і в термін це роблять тільки досвідчені фахівці російських компаній, які вже давно працюють на ринку.

Популярних виробників теплових насосів можна розділити на три цінові категорії:

  1. Дешеві китайські. Наприклад, Meeting (КНР) з максимальною потужністю 7 кВт для опалювальної площі 50-100 м² за ціною 95 200 руб.
  2. Під американським брендом Mammoth виробляють обладнання в тому ж Китаї: максимальна потужність 7,8 кВт, опалювальна площа 50 м², ціна 261 000 руб.
  3. Найдорожчі вироби виготовляються німецькими компаніями. Наприклад, Stiebel Eltron: максимальна потужність 9,9 кВт, опалювальна площа 50 м², ціна 645 000 руб.

Щоб в майбутньому не виникало непередбачених ситуацій краще вибрати компанію, яка забезпечує весь комплекс послуг: виконує проектні роботи, поставляє устаткування, проводить монтаж, пусконалагоджувальні роботи та сервісне обслуговування.

Установка геотермальної системи

Будівництво комплексу ГТН складається з трьох незалежних ділянок роботи: внутрішня система опалення, тепловий насос і зовнішній контур.

Монтаж зовнішнього контуру складається з наступних етапів:

  1. Виконайте проектні роботи.
  2. Проведіть пробне буріння для аналізу грунту.
  3. Пробурити свердловини при вертикальному розміщенні петель колектора або виройте котлован для горизонтального укладання труб.
  4. У котловані або свердловинах розмістіть труби зовнішнього контуру.
  5. Заповніть труби теплоносієм, випустіть з системи повітря.
  6. Проведіть підключення всіх петель контуру до колектора.
  7. Зробіть опресовування всієї системи, щоб виявити і усунути можливі протікання.
  8. З’єднайте колектор з обладнанням ГТН.
  9. Зробіть пробний запуск.
  10. Підключіть систему опалення будинку і відрегулюйте роботу всього комплексу.

Для розміщення обладнання виділіть окреме підсобне приміщення з температурою не нижче +14 ° С. Систему опалення будинку підготуйте до моменту пусконалагоджувальних робіт.

Які витрати вимагає монтаж

Компресор, насоси, автоматика ГТН вимагають безперебійного електропостачання. На випадок відключення придбайте електрогенератор з автоматичним запуском.

Установка ГТН включає витрати на:

  • комплект основного обладнання з компресором, теплообмінниками, автоматикою;
  • буріння свердловин і риття котловану;
  • монтаж колектора;
  • теплоносій для зовнішніх труб — пропіленгліколь;
  • бойлер для гарячого водопостачання;
  • монтаж;
  • пуско-налагоджувальні роботи.

Загальні витрати на монтаж, з урахуванням вартості свердловин, знаходяться в межах від 5 до 10 тисяч доларів. При використанні відкритого водоймища буде дешевше на 30-50%.

Рекомендації по догляду та обслуговування

Після закінчення пусконалагоджувальних робіт власник управляє тільки двома кнопками: включити / вимкнути і зимовий / літній режим (опалення або кондиціонування), а також регулює температуру в різних кімнатах.

Щорічний огляд і обслуговування виробляють фахівці сервісної служби: контроль відсутності витоків фреону, мастила, теплоносія, роботу автоматики.

Максимальної ефективності ГТН досягає, якщо визначитися з вибором опалювальної системи на ранніх етапах проектування будівлі. Тоді є можливість вибрати оптимальні матеріали і товщину огороджувальних конструкцій з потрібною теплопровідністю і теплової інерційністю.

Найбільших втрат тепла зазвичай відбуваються через вікна. Тому потрійне засклення зовсім не розкіш, а економічно обгрунтоване будівельне рішення. Ідеальний варіант — використовувати скла, здатні відображати інфрачервоні промені.

Ссылка на основную публикацию