Чем отапливаемся?
Принцип геотермального отопления базируется на свойствах земли – ниже уровня промерзания почва круглый год сохраняет почти одну и ту же температуру – + 10 °С. «Выкачивая» из земли эти +10 °С, мы зимой нагреваем помещения, а летом остужаем их. Тепло при этом бесплатное – не надо платить за газ, солярку, тратить большие деньги, которые «наедает» электрический котел. Единственное, за что вы платите, – это электроэнергия, которую потребляет насос.
Наружная часть системы
После того как вы заключите договор о монтировании геотермальной системы, к вам на участок заедет серьезная техника – она будет бурить глубокие (50–200 м) скважины, в которые потом установят зонды. Есть два способа заглубить трубы-зонды. Первый предполагает вертикальную установку, для которой берут U-образную трубу. При втором способе роют траншеи и трубы зарываются горизонтально (ниже уровня промерзания грунта) – тогда от системы отдача меньше, поскольку грунт на этой глубине подвержен сезонным температурным колебаниям.
Для U-образных труб роется скважина диаметром 150–200 мм. Диаметр самой трубы (ее делают из полиэтилена высокой плотности либо из сшитого полиэтилена, который прочнее) составляет 40 мм – свободное пространство в скважине впоследствии бетонируется либо заливается бетонитом (первый вариант лучше). Зонд находится ниже уровня промерзания, а выше этого уровня монтируют обычную полиэтиленовую трубу (через специальное соединение). При подходе к дому (на расстоянии от 2 м) трубу теплоизолируют либо заменяют на уже готовую, теплоизолированную трубу. Делается это для того, чтобы холодные трубы не повредили фундамент. «Подтянувшись» к дому, труба заводится в помещение.
Сколько нужно труб?
Количество зондов зависит от метража дома, от холодильной мощности насоса и от типа грунта, который у вас на участке. При расчетах надо исходить из того, что 1 п/м зонда дает 20 Вт. Соответственно, при бурении скважины на 50 м, отдача от одного U-образного зонда составит 1 кВт. Так, для коттеджа площадью 370 кв. м потребовалось 8 зондов.
Когда мы отапливаем дом традиционно, с помощью котла, то рассчитываем мощность агрегата, отталкиваясь от нагреваемой площади: на каждые 100 кв. м нужен 1 кВт мощности котла. Если мы имеем дело с геотермальной установкой, но необходимая мощность остается той же, но набирается она следующим образом: нам нужен тепловой насос такой же мощности, что и гипотетический котел, но при этом учитываем, что насосный компрессор потребляет порядка 5 кВт электроэнергии. К примеру, дом площадью 450 кв. м нуждается в тепловом насосе мощностью 40 кВт (45 кВт минус 5 кВт): 40 кВт мы получим из грунта, а 5 кВт из насосного компрессора.
Что качаем?
Газовые котлы преобразуют в тепло горящий газ, а геотермальные установки качают из земли нагретый грунтом соляной раствор, похожий на антифриз, используемый в автомобилях. Этим раствором заполняются зонды.
Внутренняя часть системы
В помещении расположен насос, который напоминает холодильную установку. Он перекачивает тепло, добытое из грунта. Как это происходит? Насос всасывает антифриз из зонда и подает его в пластинчатый теплообменник: с одной стороны внутренней стенки теплообменника – антифриз, с другой – сжатый, жидкий хладагент, который находится во внутреннем контуре насоса. Пластина, разделяющая два состава, нагревается до температуры антифриза, а хладагент, соприкасающийся с разделителем, закипает. Теплоотдача при кипении всегда высокая. При этом антифриз охлаждается и снова уходит в грунт греться. Вскипевший, парообразный хладагент подается дальше в компрессор, где сжимается обратно до жидкого состояния (это единственный момент, где мы тратим электроэнергию – насос мощностью 10 кВт потребляет электроэнергии около 2 кВт/ч). При сжатии хладагент нагревается и подается в другой теплообменник, где он нагревает воду в системе отопления. Так мы получаем теплоноситель, который направляется в трубы водяных полов или стен.
Друзья геотермики
Использовать геотермальную установку в паре с радиаторной цепью нецелесообразно, потому что для такого отопления нужна высокая температура теплоносителя (от 50 г), а тепловой насос дружит с системами, которые греются от теплоносителя с температурой 35 г. Это теплые полы, теплые стены и даже теплые потолки.
Можно подключить насос к бойлеру (произведенному специально для геотермальных установок – емкость таких бойлеров, как правило, превышают 100 л) или к общему накопительному баку, который будет греть воду для теплых полов и для горячего водоснабжения.
Для обогрева и охлаждения помещений можно использовать настенные или напольные фанкойлы – работающие на воде аналоги кондиционеров. По цене фанкойлы сопоставимы с внутренними блоками кондиционеров, но эти устройства не создают такого комфорта, как теплый пол, потому что воздушный поток дует в определенном направлении. К тому же это видимое устройство.
Недостатки системы
Зимой, в морозы, зонд в бетоне может обмерзнуть, и эффективность насоса снизится. В это время приходится применять встроенный в тепловой насос ТЭН – электронагреватель, работающий по такому же принципу, что и электрочайник. Это приводит к тому, что дом потребляет больше электроэнергии, а это уже дополнительные траты. Стоит геотермальная система недешево, поэтому, если к дому подведен газ, она не нужна. Но ее заказывают те, у кого газа нет.
