Vemo, da je geotermija toplota Zemlje in izraz »geotermalna« je pogosto povezana z vulkanov in gejzirjev. V Rusiji se geotermalna energija uporablja predvsem v industrijskem obsegu, na primer, elektrarne Daljnega vzhoda delujejo na podlagi toplote našega planeta.
Mnogi verjamejo, da je ogrevanje geotermalne energije doma s svojimi rokami nekaj iz domišljije. Ali ne? Ampak to absolutno ni tako! Z razvojem sodobne tehnologije je domača uporaba »zelene energije« postala precej realna.
Govorili bomo o načelih delovanja alternativnega ogrevanja, njegovih prednostih in slabostih, primerljivih s tradicionalnimi ogrevalnimi sistemi. Spoznali boste tudi, kako urediti izmenjevalnik toplote in kako sami namestiti geotermalno ogrevanje.
Nekatera zgodovinska dejstva
Ko je naftna kriza izbruhnila v 70. letih prejšnjega stoletja, se je na Zahodu pojavila pekoča potreba po alternativnih virih energije. V tem času so začeli ustvarjati prve geotermalne ogrevalne sisteme.
Danes so zelo razširjene v ZDA, Kanadi in zahodnoevropskih državah.
Uporaba energije v notranjosti Zemlje ima veliko prednost: uporabljeni viri se pridobijo brezplačno in se spontano obnovijo 
Notranji blok geotermalnega sistema zavzema malo prostora, izgleda kot znani gospodinjski aparati 
Začetna naložba v napravo sistema, ki uporablja geotermalno energijo, je višja od namestitve kotla, vendar minimalna sredstva za vzdrževanje in delovanje upravičujejo in hitro plačajo projekt. 
Oprema, ki pretvarja energijo Zemlje v toploto, ne oddaja produktov izgorevanja, ne kuri trajno drva, premoga, šote, plina
Na Švedskem se na primer aktivno uporablja voda Baltskega morja, katere temperatura je + 4 ° S. V Nemčiji je uvedba geotermalnih ogrevalnih sistemov celo sponzorirana na državni ravni.
Ob spominu na geotermalne vire energije si vedno predstavljamo dolino gejzirjev ali vulkanov, toda viri, ki jih potrebujemo, so veliko bližje. In pomagali nam bodo ogrevati se pozimi in se poleti ohladiti.
V Rusiji delujejo Pauzhetska, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya in druge geotermalne elektrarne. Vendar pa je zelo malo dejstev o uporabi energije Zemlje v našem zasebnem sektorju.
Resnične prednosti in slabosti
Če je v Rusiji geotermalno ogrevanje zasebnega sektorja relativno redko, ali to pomeni, da zamisel ni vredna stroškov izvajanja? Morda tega vprašanja ne bi smeli obravnavati? Izkazalo se je, da ni.
Uporaba geotermalnega ogrevalnega sistema za dom je stroškovno učinkovita rešitev. Za to obstaja več razlogov. Med njimi je hitra montaža opreme, ki lahko brez prekinitev deluje dolgo časa.
Če v ogrevalnem sistemu ne uporabljate vode, temveč visokokakovostnega antifriza, ne bo zamrznila in bo obraba minimalna.
Naštejemo še druge prednosti te vrste ogrevanja.
- Postopek za sežiganje goriva je izključen. Ustvarjamo popolnoma ognjevarni sistem, ki med delovanjem ne bo mogel povzročiti poškodb na ohišju. Poleg tega so izključena še številna druga vprašanja v zvezi s prisotnostjo goriva: zdaj ni treba iskati prostora za njegovo shranjevanje, opravljati naročila ali dobavo.
- Znatne gospodarske koristi. Med delovanjem sistema ne bodo potrebne dodatne naložbe. Letno ogrevanje zagotavljajo sile narave, ki jih ne kupujemo. Seveda se pri delovanju toplotne črpalke porabi električna energija, hkrati pa količina proizvedene energije bistveno presega porabo.
- Ekološki faktor. Geotermalno ogrevanje zasebne podeželske hiše je okolju prijazna rešitev. Odsotnost zgorevalnega postopka odpravlja sproščanje produktov zgorevanja v ozračje. Če se mnogi tega zavedajo in bo tak ogrevalni sistem prejel ustrezno razširjeno distribucijo, se bo negativni vpliv ljudi na naravo večkrat zmanjšal.
- Kompaktni sistem. V vaši hiši vam ni treba organizirati ločene kotlovnice. Potrebna je samo toplotna črpalka, ki se lahko namesti, na primer, v klet. Najbolj volumetrična kontura sistema bo postavljena pod zemljo ali pod vodo, ne boste je videli na površini vaše lokacije.
- Večnamensko. Sistem lahko deluje tako za ogrevanje v hladnem obdobju kot tudi za hlajenje v poletni vročini. To pomeni, da vas bo nadomestil ne le grelec, ampak tudi klimatsko napravo.
- Akustično udobje. Toplotna črpalka deluje skoraj tiho.
Izbira geotermalnega ogrevalnega sistema je ekonomsko koristna, čeprav morate porabiti denar za nakup in montažo opreme.
Mimogrede, zaradi pomanjkljivosti sistema je treba omeniti stroške, ki jih je treba navesti, da se sistem namesti in pripravi za obratovanje. Potrebno bo kupiti samo črpalko in nekatere materiale, da bi opravili dela na namestitvi zunanjega kolektorja in notranjega vezja.
Ni skrivnost, da so sredstva iz leta v leto dražja, zato bo avtonomen sistem ogrevanja, ki se lahko izplača v nekaj letih, vedno gospodarsko koristen za njegovega lastnika.
Vendar pa se ti stroški izplačajo v prvih nekaj letih delovanja. Poznejša uporaba kolektorja, ki je položen v zemljo ali potopljen v vodo, prihrani veliko sredstev.
Poleg tega sam postopek namestitve ni tako zapleten, da bi za njegovo izvedbo povabil tretje strokovnjake. Če ne vrtate, lahko vse ostalo opravite samostojno.
Notranja enota sistema, ki uporablja toploto zemlje, vključuje neposredno samo toplotno črpalko, grelnik vode, ki je ločeno vgrajen ali vgrajen v črpalko, in vmesni rezervoar. 
Toplotna energija kamenja in podzemne vode je dovolj za organizacijo ogrevanja in oskrbe s toplo vodo v podeželski hiši. 
Kljub resničnim prednostim obratovanja toplotnih črpalk je ogrevanje hiše s plinskim kotlom še vedno cenejše, vendar se geotermalna energija še vedno uporablja, na primer za ogrevanje vode v bazenu. 
Vendar pa na nepliniranih območjih, kjer se električna energija ne dobavlja, toplotna črpalka z izkoriščanjem tal in vode lahko postane agregat, ki zagotavlja oskrbo s toplo vodo in ogrevalne sisteme. 
Smiselno je uporabiti prosto energijo podzemne vode in kamnin pri zagotavljanju toplote gospodinjskim objektom, rastlinjakom, športnim kompleksom 
Toplotne črpalke z energijskim vnosom iz zemlje se lahko uporabijo kot dodatni viri energije, ki so potrebni v primeru izpada električne energije 
V primeru popolne zamenjave hiše z geotermalnim ogrevanjem je pogosto potrebno zgraditi več vezij, za servisiranje določenih obročev, na primer za radiatorsko ogrevanje in ogrevanje tal, je bolje uporabiti dve toplotni črpalki, za toplo vodo pa tretjo. 
Geotermalne grelne naprave so popolnoma združene s tradicionalnimi možnostmi in drugimi vrstami alternativnih virov: sončne celice, vetrne turbine in drugo
Opozoriti je treba, da so se nekateri obrtniki, da bi prihranili denar, naučili, kako z lastnimi rokami sestaviti geotermalno toplotno črpalko.
O geotermalnih virih ogrevanja
Za geotermalno ogrevanje lahko uporabljate naslednje vire kopenske toplotne energije:
- visoka temperatura;
- nizka temperatura.
Visokotemperaturni viri vključujejo na primer termalne vire. Uporabite jih lahko, vendar je njihov obseg omejen na dejansko lokacijo takih virov.
Če se v Islandiji ta vrsta energije aktivno uporablja, so v Rusiji termalne vode daleč od poseljenih območij. Maksimalno so skoncentrirane na Kamčatki, kjer se podzemna voda uporablja kot hladilno sredstvo in se dobavlja v sistem STV.
Za učinkovito rabo toplotne energije Zemlje ne potrebuje vulkan. Dovolj je, da uporabimo tiste vire, ki so le 200 metrov od zemeljske površine.
Toda za uporabo nizkotemperaturnih virov imamo vse potrebne predpogoje. V ta namen primerne okoliške zračne mase, kopno ali vodo.
Za pridobivanje potrebne energije z uporabo toplotne črpalke. S svojo pomočjo se izvaja proces pretvorbe temperature okolice v toplotno energijo ne samo ogrevanja, ampak tudi oskrbe s toplo vodo v zasebnem gospodinjstvu.
Geotermalni viri energije vključujejo podzemne naravne objekte: tla in vodo. 
Raztopina soli kroži vzdolž obrisa, ki prevzema toploto tal. Ko je tekočina stisnjena s kompresorjem, se temperatura dvigne, kar se uporablja pri pripravi hladilnega sredstva za ogrevalne sisteme 
Na podoben način se sprejema tudi toplotna energija vode naravnih rezervoarjev, v katero se potopi zunanji kolektor toplotne črpalke. 
Ko se toplota podzemne vode iz geotermalne vrtine, toplotni izmenjevalnik zaskoči v vodnjak in potopi skozi cevovod do kompresorja notranje enote.
Načelo delovanja takšnega ogrevanja
Če ste seznanjeni z delovanjem klimatske naprave ali hladilnika, je podobnost teh procesov z načelom geotermalnega ogrevanja očitna. Osnova sistema je toplotna črpalka, ki je vključena v dva vezja - zunanja in notranja.
Za organizacijo tradicionalnega ogrevalnega sistema v vsaki hiši je potrebno namestiti cevi za transport toplotnega nosilca in radiatorje, ko se segrejejo, katera toplota se pretaka v prostor. V našem primeru so potrebne tudi cevi in radiatorji. Oblikujejo notranji obris sistema. Shema se lahko doda talno ogrevanje.
Zunanja kontura je videti veliko večja od notranje, čeprav se njene dimenzije lahko ocenjujejo le med načrtovanjem in montažo. Med delovanjem je neviden, ker je pod zemljo ali pod vodo. Normalna voda ali antifriz na osnovi etilen glikola kroži znotraj tega vezja, kar je veliko bolj zaželeno.
Geotermalni ogrevalni sistem je sestavljen iz dveh krogov - notranjih in zunanjih, ter srca ogrevalnega sistema - toplotne črpalke, ki s stiskanjem hladilne tekočine poveča svojo temperaturo (+) Hladilno sredstvo v zunanjem vezju se segreje na stanje medija, v katerem je potopljeno in poslano. v "ogrevani" obliki v toplotni črpalki. Skozi to se zgoščena toplota pretvori v notranji krog, zaradi česar se voda v ceveh, radiatorjih in ogrevanih tleh segreje.
Tako je toplotna črpalka ključni element, ki animira celoten sistem. Če je v vaši hiši navaden pralni stroj, morate vedeti: ta črpalka bo imela približno isto površino.
Za delo potrebuje elektriko, vendar porabi le 1 kW in zagotavlja 4-5 kW toplote. In to ni čudež, saj je znan vir "dodatne" energije - to je okolje.
Dve vrsti lokacije izmenjevalnika toplote
Obstajata dve možnosti za ogrevanje zasebne hiše z uporabo nizko temperaturnih energetskih elementov okolja. Osnova sistema v vseh treh primerih je geotermalna črpalka.
Notranji tokokrog ostane nespremenjen za katerokoli metodo ogrevanja, glavna razlika pa je v lokaciji zunanjega tokokroga.
Geotermalno ogrevanje poteka s toplotnim izmenjevalnikom:
- navpično - v vrtinah, ki razkrivajo ali ne razkrivajo vodonosnika;
- vodoravno - toplotni izmenjevalniki sistemov se postavijo v jamo ali odprt ribnik v obliki neke vrste tuljave.
Vsako od tipov ogrevanja, ki je dano tukaj, odlikujejo njegove značilnosti, slabosti in prednosti.
Če nameravate ustvariti takšen ogrevalni sistem z lastnimi rokami, vas bo zanimalo, da boste izvedeli več o vsaki vrsti ogrevanja.
Izbira načina postavitve zunanjega kolektorja je odvisna od razpoložljivosti prostega prostora v bližini dvorca 
Horizontalna razporeditev zunanjega kolektorja geotermičnega ogrevalnega sistema za majhno hišo zahteva razgradnjo le 36 m² 
V primeru naprave za oskrbo s toploto v hiši od 300 do 600 m² je potrebno odstraniti zemljišče 110 m². 
Za konstrukcijo horizontalne izvedbe kolektorja, ki se nahaja v zemlji, boste potrebovali od 200 do 500 m² prostega prostora 
Za zmanjšanje velikosti umaknjenih površin zaradi uporabe toplotnih vhodnih zbiralnikov se uporabljajo različne metode, na primer delno polaganje v jarku ob mejah odseka ali cest. 
Za združevanje podzemnih cevi se uporabljajo različne možnosti. Eden od njih - namestitev tečajev v obliki košare 
Pri izbiri sistema polaganja cevi za zunanji del toplotne črpalke je treba upoštevati, da je treba delovni del sistema zakopati pod raven sezonskega zmrzovanja tal. 
Dobra kombinacija vodoravno položenih cevi in navpičnih vodnjakov bo pomagala zmanjšati velikost razgrajenega območja.
Možnost # 1. Navpična postavitev zunanjega kolektorja
Tovrstno ogrevanje temelji na zanimivem naravnem pojavu: na globini 50-100 m in več od njene površine ima Zemlja enako in stalno temperaturo 10-12 ° C skozi vse leto.
Da bi lahko uporabili to zemeljsko energijo, je potrebno vrtati navpične vrtine. Tehnologija je skoraj enaka kot priprava vodnega vira.
Da bi čim bolj ohranili krajino, je možno izvrtati več cevi iz iste izhodiščne točke, vendar iz različnih kotov.
Zunanji tokokrog sistema bo nameščen neposredno v te vodnjake. To bo učinkovito odneslo toploto iz zemlje. Seveda se ta metoda težko imenuje preprosta in nizko-proračunska.
Za vzpostavitev vertikalnega geotermalnega ogrevalnega sistema je potrebno uporabiti opremo za vrtanje vrtin, brez uporabe vrtalne ploščadi pa bo reševanje problemov sistema precej dolgotrajno (+)
To je pomembno v primeru, ko je ozemlje, ki meji na hišo, že opremljeno, in kršitev njegove krajine je nepraktična. Globina vrtanja lahko doseže od 50 do 200 metrov.
Specifični parametri vrtine so odvisni od geološkega položaja na lokaciji in parametrov bodoče strukture. Življenjska doba tega modela je približno 100 let.
Za izdelavo vertikalne verzije sistema s toplotnim izmenjevalnikom, ki črpa energijo podtalnice, bo potrebno vrtati dva vodonosna vodnjaka.
Ena od njih, imenovana debitna, uporablja črpalko za črpanje vode, ki se po prenosu toplote odvaja v drugo sprejemno odprtino.
Minus geotermalni sistem z dvema vodnjaki v pomanjkanju učinkovitosti za ogrevanje podeželske hiše. Preveč energije se porabi za kroženje črpalke. Toda za dobavo hladilne tekočine konturi toplega tal, je prejeta toplotna energija dovolj.
Možnost # 2. Horizontalna lokacija zbiralnika tal
Če želite zunanji obris položiti s horizontalnim pogledom ogrevanja, morate vedeti, kako globoko je zemljišče na vašem območju zamrznjeno.
Cevi so položene pod nivo zamrzovanja v predhodno pripravljenih jarkih, zajemanje dokaj velikega prostora: za ogrevanje hiše, katere površina je 200-250 kvadratnih metrov. m, morate uporabiti približno 600 kvadratnih metrov. m izmenjevalnik toplote. To je šest hektarjev.
Pomanjkljivost te zasnove je veliko območje, ki ga zavzema. Če potrebujete travo in cvetje na parceli, je to vaša možnost. In bolje je, da zbiralnike držite stran od sadnih dreves (+)
Jasno je, da bo v takih pogojih obseg zemeljskih del znaten. Poleg tega morate razmisliti v smislu lokacije dreves in druge vegetacije na mestu, da jih ne zamrznete. Na primer, ne morete imeti zbiralne cevi bližje od enega metra od dreves.
Ta način vgradnje se praviloma uporablja v primerih, ko se gradbišče razvija le za gradnjo. Vsi izračuni in načrti za gradnjo koče, organizacija ogrevanja in načrtovanje zemljišča se najbolje izvajajo hkrati.
Faza 1: Naprava s toplotno črpalko podzemne vode s horizontalnim kolektorjem se začne z razvojem jame ali jarka in polaganjem kolektorja, ki zbira toploto iz plasti tal 
Faza 2: Sklopi kolektorjev so priključeni na cevi, od katerih eden zbira slanico, ki absorbira toploto iz tal, druga pa jo vrne po prenosu energije v toplotno črpalko. 
Stopnja 3: Po vstopu v toplotno črpalko slanica oddaja energijo, ki vstopa v grelnik, ki pripravlja nosilec toplote za ogrevalne kroge. 
Korak 4: Po priključitvi in sestavi omrežja se preveri njegovo delovanje. 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.
Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi
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? O publikaciji lahko pustite komentarje. Obrazec za komunikacijo je v spodnjem bloku.