Geoterminio šildymo sistemos užmiesčio namams: savarankiško įrengimo ypatybės

Mes žinome, kad geotermija – tai Žemės šiluma, o sąvoka „geoterminis“ dažnai asocijuojasi su ugnikalniais ir geizeriais. Rusijoje geoterminė energetika naudojama daugiausia pramoniniu mastu, pavyzdžiui, yra Tolimųjų Rytų elektrinių, veikiančių mūsų planetos šilumos pagrindu.

Daugelis įsitikinę, kad įrengti geoterminį šildymą namuose savo rankomis – tai kažkas iš fantastikos srities. Ar ne? Bet tai visiškai netiesa! Tobulėjant šiuolaikinėms technologijoms, buitinis “žaliosios energijos” naudojimas tapo visiškai realus.

Mes papasakosime apie alternatyvaus šildymo veikimo principus, jo privalumus ir trūkumus, palyginsime su tradicinėmis šildymo sistemomis. Taip pat jūs sužinosite apie šilumokaičio išdėstymo būdus ir apie tai, kaip sumontuoti geoterminį šildymą savo rankomis.

Keletas istorinių faktų

Kai praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje kilo naftos krizė, Vakaruose atsirado aštrus poreikis alternatyvių energijos šaltinių. Būtent tuo metu pradėtos kurti pirmosios geoterminės šildymo sistemos.

Šiandien jos plačiai paplito Jungtinėse Amerikos Valstijose, Kanadoje ir Vakarų Europos valstybėse.

Pavyzdžiui, Švedijoje aktyviai naudojamas Baltijos jūros vanduo, kurio temperatūra yra +4°C. Vokietijoje geoterminių šildymo sistemų diegimas netgi finansuojamas valstybiniu lygiu.

Rusijoje veikia Paužetskaja, Verchne-Mutnovskaja, Okeanskaja ir kitos geoterminės elektrinės. Tačiau faktų apie Žemės energijos naudojimą privačiame sektoriuje yra labai mažai.

Tikrieji privalumai ir trūkumai

Jeigu Rusijoje geoterminis privačių namų šildymas paplito palyginti mažai, ar tai reiškia, kad idėja neverta išlaidų jai įgyvendinti? Galbūt net neverta užsiimti šiuo klausimu? Pasirodė, kad taip nėra.

Geoterminės būsto šildymo sistemos naudojimas yra naudingas sprendimas. Ir tam yra kelios priežastys. Tarp jų – greitas įrangos montavimas, kuri gali ilgą laiką veikti be jokių trikdžių.

Jei šildymo sistemoje naudojamas ne vanduo, o kokybiškas antifrizas, ji neužšals, o jos nusidėvėjimas bus minimalus.

Išvardinkime ir kitus šio šildymo būdo privalumus.

• Kuro deginimo procedūra pašalinta. Sukuriama absoliučiai priešgaisrinė sistema, kuri savo eksploatacijos metu negali padaryti jokios žalos būstui. Be to, pašalinama keletas kitų su kuro buvimu susijusių aspektų: dabar nereikia ieškoti vietos jo saugojimui, užsiimti jo paruošimu ar pristatymu.
• Didelė ekonominė nauda. Sistemos eksploatacijos metu nereikės jokių papildomų investicijų. Kasmetinį šildymą užtikrina gamtos jėgos, kurių nereikia pirkti. Žinoma, veikiant šilumos siurbliui, sunaudojama elektros energija, tačiau pagamintos energijos kiekis žymiai viršija suvartojimo kiekį.
• Aplinkosauginis veiksnys. Geoterminis privataus kaimo namo šildymas yra aplinkai saugus sprendimas. Deginimo proceso nebuvimas eliminuoja degimo produktų patekimą į atmosferą. Jei tai supras daugelis, ir tokia šilumos tiekimo sistema gaus tinkamą visuotinį paplitimą, neigiamas žmonių poveikis gamtai daug kartų sumažės.
• Sistemos kompaktiškumas. Jums nereikės savo namuose įrengti atskiros katilinės. Viskas, ko reikės – šilumos siurblys, kurį galima pastatyti, pavyzdžiui, rūsyje. Didžiausia sistemos grandinė bus po žeme arba po vandeniu, jūsų sklypo paviršiuje jos nepamatysite.
• Daugiafunkciškumas. Sistema gali veikti tiek šildymui šaltuoju metų laiku, tiek vėsinimui vasaros karščio metu. Tai yra, iš esmės ji jums pakeis ne tik šildytuvą, bet ir kondicionierių.
• Akustinis komfortas. Šilumos siurblys veikia beveik be triukšmo.

Geoterminės šildymo sistemos pasirinkimas yra ekonomiškai naudingas, nepaisant to, kad teks išleisti pinigų įrangos pirkimui ir montavimui.

Beje, kaip sistemos trūkumas minimos būtent išlaidos, kurias teks patirti norint įrengti sistemą ir paruošti ją darbui. Reikės nusipirkti patį siurblį ir keletą medžiagų, atlikti išorinio kolektoriaus ir vidinės grandinės montavimo darbus.

Tačiau šios išlaidos atsiperka vos per keletą pirmųjų eksploatacijos metų. Vėlesnis į žemę pakloto ar į vandenį panardinto kolektoriaus naudojimas leidžia sutaupyti nemažai lėšų.

Be to, pats montavimo procesas nėra toks sudėtingas, kad reikėtų kviesti išorinius specialistus. Jei nereikia gręžti, visa kita galima padaryti savarankiškai.

Reikia pažymėti, kad kai kurie meistrai, siekdami sutaupyti, išmoko surinkti geoterminį šilumos siurblį savo rankomis.

Apie geoterminio šildymo šaltinius

Geoterminiam šildymui galima naudoti šiuos žemės šilumos energijos šaltinius:

• aukštatemperatūriai;
• žematemperatūriai.

Aukštatemperatūriams priskiriami, pavyzdžiui, terminiai šaltiniai. Naudoti juos galima, tačiau jų taikymo sritis apribojama faktine tokių šaltinių buvimo vieta.

Jei Islandijoje ši energijos rūšis aktyviai naudojama, tai Rusijoje terminiai vandenys yra toli nuo gyvenviečių. Daugiausiai jie sutelkti Kamčiatkoje, kur požeminį vandenį naudoja kaip šilumnešį ir tiekia į KV sistemas.

Užtat žematemperatūrių šaltinių taikymui mes turime visas būtinas prielaidas. Šiam tikslui tiks aplinkinės oro masės, žemė ar vanduo.

Reikalingai energijai išgauti naudojamas šilumos siurblys. Jo pagalba vyksta aplinkos temperatūros pavertimo šilumos energija procedūra ne tik šildymui, bet ir privataus namų ūkio karšto vandens tiekimui.

Tokio šildymo veikimo principas

Jei esate susipažinę su tuo, kaip veikia oro kondicionierius arba šaldytuvas, tai šių procesų panašumas su geoterminio šildymo veikimo principu yra akivaizdus. Sistemos pagrindą sudaro šilumos siurblys, kuris apima du kontūrus – išorinį ir vidinį.

Norint organizuoti tradicinę šildymo sistemą bet kuriame name, reikia sumontuoti vamzdžius šilumnešiui transportuoti ir radiatorius, kuriems įkaitus šiluma pateks į patalpas. Mūsų atveju vamzdžiai ir radiatoriai taip pat reikalingi. Jie ir sudaro vidinį sistemos kontūrą. Į schemą gali būti įtrauktos šildomos grindys.

Išorinis kontūras atrodo daug didesnis už vidinį, nors jo matmenis galima įvertinti tik planavimo ir montavimo metu. Eksploatacijos metu jis nematomas, nes yra po žeme arba po vandeniu. Šio kontūro viduje cirkuliuoja paprastas vanduo arba antifrizas etilenglikolio pagrindu, o tai daug geriau.

Šilumnešis Išoriniame kontūre jis įšyla iki aplinkos, į kurią panardintas, temperatūros ir „pašildytas“ pavidalu siunčiamas į šilumos siurblį. Per jį sutelkta šiluma perduodama vidiniam kontūrui, dėl ko vanduo vamzdžiuose, radiatoriuose ir šildomose grindyse įkaista.

Taigi pagrindinis elementas, kuris atgaivina visą sistemą, yra šilumos siurblys. Jei jūsų namuose yra paprasta skalbimo mašina, žinokite: šis siurblys užims maždaug panašų plotą.

Darbui jam reikia elektros energijos, tačiau, suvartodamas tik 1 kW, jis užtikrina 4–5 kW šilumos gamybą. Ir tai ne stebuklas, nes „papildomos“ energijos šaltinis žinomas – tai aplinka.

Du šilumokaičio išdėstymo būdai

Yra du privataus namo šildymo variantai naudojant žemos temperatūros aplinkos elementų energiją. Visais trimis atvejais sistemos pagrindą sudaro geoterminis siurblys.

Vidinis kontūras lieka nepakitęs bet kokiam šildymo būdui, o pagrindinis skirtumas yra išorinio kontūro išdėstyme.

Geoterminis šildymas būna su šilumokaičiu, išdėstytu:

• vertikaliai – yra išdėstomi gręžiniuose, kurie atveria arba neatveria vandeningą sluoksnį;
• horizontaliai – sistemų šilumokaičiai klojami duobėje arba atvirame vandens telkinyje savotiško gyvatuko pavidalu.

Kiekvienas čia paminėtas šildymo tipas pasižymi savo ypatybėmis, trūkumais ir privalumais.

Jei ketinate sukurti tokią šildymo sistemą savo rankomis, jums bus įdomu sužinoti apie kiekvieną tipą išsamiau.

Variantas #1. Vertikalus išorinio kolektoriaus išdėstymas

Šis šildymo būdas pagrįstas įdomiu gamtos reiškiniu: 50–100 m ir didesniame gylyje nuo savo paviršiaus žemė ištisus metus turi vienodą ir pastovią 10–12 °C temperatūrą.

Kad būtų galima naudoti šią žemės energiją, būtina gręžti vertikalius gręžinius. Technologija praktiškai analogiška vandens paėmimo šaltinio paruošimui.

Kad kraštovaizdis būtų kuo labiau išsaugotas, galima iš vieno pradinio taško išgręžti kelis vamzdžius skirtingais kampais.

Išorinis sistemos kontūras bus sumontuotas tiesiogiai šiuose gręžiniuose. Tai leis efektyviai atimti iš žemės jos šilumą. Žinoma, šį būdą sunku pavadinti paprastu ir nebrangiu.

Jis aktualus tuo atveju, kai prie namo esanti teritorija jau sutvarkyta, o jos kraštovaizdžio trikdyti netikslinga. Gręžinio gylis gali siekti nuo 50 iki 200 metrų.

Konkretūs gręžinio parametrai priklauso nuo geologinės situacijos sklype ir būsimo statinio parametrų. Tokios konstrukcijos tarnavimo laikas yra maždaug 100 metų.

Vertikaliam sistemos variantui su šilumokaičiu, išgaunančiu požeminio vandens energiją, įrengti reikės išgręžti du vandeningus gręžinius.

Iš vienos jų, vadinamos debitine, siurbliu išgaunamas vanduo, kuris, atidavęs šilumą, išleidžiamas į antrąją, priėmimo iškasą.

Variantas #2. Horizontalus grunto kolektoriaus išdėstymas

Norint pakloti išorinį kontūrą esant horizontaliam šildymo tipui, reikia žinoti, iki kokio gylio žemė užšąla jūsų vietovėje.

Vamzdžiai klojami žemiau užšalimo lygio iš anksto paruoštose tranšėjose, užimant gana didelį plotą: norint šildyti namą, kurio plotas 200-250 kv. m, reikia maždaug 600 kv. m šilumokaičio. Tai yra šeši arai.

Aišku, kad tokiomis sąlygomis žemės darbų apimtis bus didelė. Be to, plane reikia atsižvelgti į medžių ir kitos augmenijos išdėstymą sklype, kad jų neužšaldytumėte. Pavyzdžiui, negalima kolektoriaus vamzdžių tiesti arčiau kaip pusantro metro nuo medžių.

Šis montavimo būdas dažniausiai naudojamas tais atvejais, kai sklypas tik pradedamas ruošti statyboms. Visus skaičiavimus ir planus dėl kotedžo statybos, jo šildymo organizavimo ir žemės sklypo planavimo geriausia atlikti vienu metu.

Horizontalaus šilumokaičio panardinimas į vandens telkinį

Šis būdas reikalauja ypatingos namų valdos padėties – maždaug 100 m atstumu nuo vandens telkinio, turinčio pakankamą gylį. Be to, minėtas vandens telkinys neturi užšalti iki pat dugno, kur ir bus išdėstytas išorinis sistemos kontūras. O tam vandens telkinio plotas negali būti mažesnis nei 200 kv. m.

Akivaizdus šio metodo privalumas yra privalomų daug darbo reikalaujančių žemės darbų nebuvimas, nors su povandeniniu kolektoriaus išdėstymu vis tiek teks pasistengti. O specialus leidimas tokiam darbui atlikti taip pat bus reikalingas.

Tačiau geoterminis įrenginys, naudojantis vandens energiją, vis dėlto yra ekonomiškiausias.

Savo rankomis: kas ir kaip

Jei jau montuojate geoterminį šildymą savo rankomis, išorinį kontūrą vis tiek geriau įsigyti paruoštą. Žinoma, mes svarstome tik horizontalaus išorinio šilumokaičio išdėstymo būdus: po žemės paviršiumi arba po vandeniu.

Šulinio vertikalų kolektorių sumontuoti savarankiškai yra daug sudėtingiau, jei neturite įrangos ir gręžimo įgūdžių.

Šilumos siurblys – ne per daug gabaritinė įranga. Jūsų namuose jis neužims daug vietos. Juk pagal dydį jis panašus, pavyzdžiui, į įprastą kieto kuro katilą. Prijungti prie jo vidinį jūsų namų kontūrą – nesudėtinga užduotis.

Apskritai viskas daroma lygiai taip pat, kaip ir organizuojant bei šildymo paskirstant naudojant tradicinius šilumos šaltinius. Pagrindinis sunkumas – išorinio kontūro įrengimas.

Geriausias variantas būtų naudoti vandens telkinį, jei toks yra ne didesniu nei 100 m atstumu. Būtina, kad jo plotas viršytų 200 kv. m, o gylis – 3 m (vidutinis užšalimo parametras). Jei šis vandens telkinys jums nepriklauso, problema gali būti leidimo jį naudoti gavimas.

Jei vandens telkinys yra tvenkinys, kuris yra jūsų nuosavybė, reikalas supaprastėja. Vandens iš tvenkinio galima laikinai nuleisti. Tuomet darbus jo dugne bus galima atlikti lengvai: reikės pakloti vamzdžius spirale, juos tame fiksavus.

Žemės darbai bus reikalingi tik tranšėjos kasimui, kurios reikės išoriniam kontūrui prijungti prie šilumos siurblio.

Atlikus visus darbus, tvenkinys gali būti vėl užpildytas vandeniu. Artimiausius šimtą metų išorinis šilumokaitis turėtų veikti tinkamai ir nesukelti rūpesčių jo savininkui.

Jei jūsų žinioje atsidūrė žemės sklypas, kuriame jums dar teks statyti būstą ir puoselėti sodą, verta suplanuoti horizontalų gruntinį šilumokaitį.

Tam reikėtų atlikti preliminarų būsimo kolektoriaus ploto apskaičiavimą, remiantis aukščiau nurodytais parametrais: 250–300 kv. m kolektoriaus 100 kv. m šildomo namo ploto.

Tranšėjos, į kurias reikės kloti kontūro vamzdžius, turi būti iškastos žemiau dirvožemio įšalimo lygio.

O dar geriau – tiesiog nuimti gruntą iki jo įšalimo gylio, pakloti vamzdžius, o po to grąžinti gruntą į vietą. Darbas daug darbo reikalaujantis, sudėtingas, tačiau turėdami didelį norą ir ryžtą, jūs galite jį atlikti.

Išlaidos ir atsipirkimo perspektyvos

Išlaidos įrangai ir jos montavimui statant geoterminį šildymą priklauso nuo agregato galios ir gamintojo.

Gamintoją kiekvienas renkasi vadovaudamasis savo samprotavimais ir žiniomis apie to ar kito prekės ženklo reputaciją ir patikimumą. O galia priklauso nuo patalpos ploto, kurį reikės aptarnauti.

Jei atsižvelgtume būtent į galią, tai šilumos siurblių kaina svyruoja šiuose diapazonuose:

• 4–5 kW – 3000–7000 sutartinių vienetų;
• 5–10 kW – 4000–8000 sutartinių vienetų;
• 10–15 kW – 5000–10000 sutartinių vienetų.

Jei prie šios sumos pridėsime išlaidas, kurių reikia montavimo darbams atlikti (20–40%), gausime sumą, kuri daugeliui atrodys visiškai nereali.

Bet visos šios išlaidos atsipirks per gana priimtinus terminus. Vėliau jums teks mokėti tik nedideles išlaidas elektrą, reikalingą siurblio darbui. Ir tai viskas!

Kaip rodo praktika, geoterminis šildymas yra ypač naudingas namams, kurių bendras šildomas plotas yra 150 kv. m. Per penkerius–aštuonerius metus visos išlaidos šildymo sistemų įrengimui šiuose namuose visiškai atsiperka.

Jeigu geoterminis šildymas nėra ypač paklausus tarp privačių namų savininkų, tai saulės šildymo sistemų efektyvumą jau įvertino pietinių regionų gyventojai. Technologija saulės šildymo įrengimo yra pakankamai paprasta, o jos ekonomiškumą ir praktiškumą patvirtina ilgametė Vakarų šalių ir mūsų tautiečių naudojimo patirtis.

Papildoma informacija apie alternatyvius energijos šaltinius pateikiama šiame straipsnyje.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Jeigu jums lengviau suvokti vaizdinę informaciją, šis vaizdo įrašas leis jums savo akimis pamatyti, kaip tiksliai veikia geoterminė sistema, taip pat daugiau sužinoti apie tai, kam ir kodėl šis šildymo būdas yra naudingas.

Siūlome jums pažiūrėti nedidelį vaizdo įrašą, kuriame horizontalaus požeminio kolektoriaus savininkas papasakos apie savo įspūdžius iš jo eksploatacijos. Be to, pažiūrėję šį vaizdo įrašą, sužinosite apie einamąsias išlaidas, susijusias su geoterminės šildymo sistemos eksploatacija.

Kiekvienas privataus namo savininkas pats pasirenka, ar pirkti išteklius tiekiančių organizacijų paslaugas, ar pasikliauti tik savimi. Tai darydamas jis vadovaujasi visu svarstymų sąrašu.

Tikslas, kurį sau iškėlėme, yra ne tas, kad pastūmėtume jus prie paruoštos išvados, o tas, kad pasidalytume informacija apie jūsų laukiančios užduoties sprendimo variantus.

Ar turite ką pridurti, arba kilo klausimų geoterminio privataus namo šildymo tema? Galite palikti komentarus prie publikacijos. Kontaktinė forma yra apatiniame bloke.