Обогрев дома за счет энергии земли своими руками: обогрев за счет энергии земли, земляное отопление из земли своими руками, фото и видео примеры

Содержание

принцип работы, монтаж своими руками, обогрев из земли

Уютное и комфортное жилище, в котором прохладно летом и тепло зимой, — это, без преувеличений, мечта любого человека. Существует множество видов отопления домов – дрова, торф, электроэнергия, уголь, газ, геотермальное отопление. Но оборудование, которое работает на угле, газе, торфе и тому подобном, никак нельзя отнести к категории экологически чистых и безопасных. А стоимость такого топлива колеблется очень сильно.

Многие считают, что газовое отопления частного дома – это оптимальный вариант. Однако здесь также есть некоторые весьма существенные отрицательные моменты. В некоторых случаях установить подобное отопление невозможно, если к вашему коттеджу не подведена газовая магистраль. Монтаж газовой установки требует постоянного обслуживания, строгого соблюдения всех норм безопасности, а также специальных разрешений.

Однако есть один достаточно хороший вариант отопления без газа – это геотермальное отопление дома. Число пользователей подобных систем увеличивается ежедневно, поскольку такое отопление может похвастаться множеством положительных качеств. К числу наиболее важных стоит отнести то, что подобная отопительная система является наиболее экономичной, а также экологически чистой и безопасной.

Принцип работы

Система отопления от тепла земли состоит из 3-х основных составляющих:

Внутренний контур;
Внешний контур;
Тепловой насос.

Многих интересует вопрос: что представляет собой отопление энергией земли? Конструкция такой системы достаточно сложна для понимания, поэтому для разъяснений приведем небольшой пример.

Можно сказать, что геотермальная система в некотором роде представляет собой холодильник, только «наоборот».

Испаритель, который здесь играет роль морозильника, находится в глубине недр земли. Конденсатор, который выполнен в виде медного змеевика, используется для доведения воздуха или воды до необходимой температуры. Температура испарителя, находящегося под землей, при этом существенно ниже, чем над поверхностью.

По заявлениям производителей подобных систем отопления, температура находится в диапазоне от 5 до 8 градусов Цельсия.

Принцип работы.

Использование прочных и надежных компрессоров, а также инновационные технологии рефрижераторных систем дают возможность создавать уникальные и необычные способы «некачественного» тепла, которое находится над землей, в «качественное» тепло, которое в дальнейшем применяется в геотермальном отоплении частного дома.

Как результат, это позволяет начать промышленное производство основного элемента при таком способе обогревания помещения – тепловых насосов.

Геотермальные системы отопления работают на принципе физической передачи тепла хладагенту за счет энергии земли. Приблизительно такой же принцип работы реализуется в обычном холодильнике. Более 75% всего объема тепла, которое выделяется при функционировании системы обогрева дома, представляет собой энергия окружающей среды, которая в дальнейшем накапливается и поступает в жилые комнаты и прочие помещения коттеджа.

По этой причине данная энергия обладает замечательной способностью к самовосстановлению, в результате чего геотермальной системой отопления не наносится никакого ущерба экологическому и энергетическому балансу нашей планеты.

История появления

Основная причина появления подобных систем отопления коттеджей – это энергетические кризисы, имевшие место быть в 70-х годах прошлого века. Изначально, лишь самые элитные и богатые семьи позволяли себе установить инновационную систему отопления из земли.

В дальнейшем благодаря постепенному развитию науки и техники, а также появлению новых технологий, такие системы получили более широкое распространение, ведь их стоимость приобретения постоянно уменьшалась.

Теперь для семьи со средним доходом геотермальная система отопления доступна без серьезного ущерба по бюджету. Усовершенствование и модернизация геотермального оборудования осуществляется до сих пор, поскольку установка новых агрегатов ведет к уменьшению потребления энергии и большой экономии.

Плюсы

Функционирование подобных отопительных систем осуществляется на качественно новом и необычном топливе – энергия недр земли используется для кондиционирования, а также обогрева частного дома. Эта энергия создает оптимальные и уютные условия для жизни, а также не загрязняет окружающую среду вредными веществами и отходами. Отопление дома осуществляется с помощью бесплатной энергии, на 1 кВт электроэнергии система возвращает 4-5 кВт тепла

Геотермальное отопление загородного дома эффективно и безопасно работает без каких-либо процессов сгорания, поэтому нет предпосылок к тому, что система может загореться или взорваться.

Не менее важное достоинство – нет необходимости в приобретении дополнительных вытяжек и дымоходов, которые могут потребоваться для обеспечения бесперебойного функционирования прочих видов отопительных систем. Во время работы отопления от земли не выделяются вредные испарения и запахи, такая система не издает лишнего шума, к тому же не занимает много места.

Геотермальные агрегаты, в отличие от твердотопливных и жидкотопливных систем, практически не заметны для людей, они не разрушают целостность фасада и интерьера дома. Не потребуется тратить время на обдумывание таких вопросов, как хранение, доставка и приобретение топлива, поскольку энергия планеты неисчерпаема.

Еще один весьма примечательный факт – с помощью геотермальных насосов можно отапливать помещения зимой или охлаждать коттедж во время жары.

Если вам требуется отопление дома теплом земли, то также стоит учесть его финансовую сторону. Сразу же отметим, что процесс монтажа подобной системы потребует больших затрат по сравнению с дизельным и газовым оборудованием.

В противовес этому можно отметить, что уровень потребления электроэнергии значительно меньше, так что в долгосрочной перспективе экономическая целесообразность приобретения именно геотермального оборудования видна невооруженным глазом. По словам разработчиков, с каждого потраченного киловатта электрической энергии будет возвращено до пяти киловатт тепловой энергии.

Монтаж

Существует несколько способов, позволяющих затратить минимум пространства для монтажа тепловых насосов:

эксплуатация подземных зондов. Для этого потребуется запустить в глубокую скважину специальный контур, который наполнен антифризом;
эксплуатация теплых грунтовых вод. Для этого потребуется пробурить достаточно глубокую скважину. Грунтовые воды прогоняются через теплообменник, предварительно выкачиваясь насосом;
прокладка специальных зонтов в горизонтальном положении ниже уровня зимнего оледенения на дне водоема.

Заключение

Напоследок отметим, что геотермальное экологически чистое отопление для обогрева загородного дома эффективнее всего проявило себя при совместном режиме работы с «теплыми полами». Это дает возможность владельцу дома насладиться уникальным уютом и комфортом, а также сэкономить неплохую сумму денег.

Главное достоинство такого необычного сочетания заключается в том, что обеспечивается принцип равномерного нагрева всего помещения, препятствуя созданию зон перегрева. За год работы экономия от использования подобной системы теплых полов и геотермального отопления достигает порядка 20% по сравнению с традиционными радиаторными батареями.

Геотермальное отопление своими руками — вполне реальный проект, который сулит немало выгод владельцам частных домов. Конечно, часть оборудования придется купить в готовом виде, поскольку его изготовление в домашних условиях просто невозможно. Но довольно большой объем работ можно сделать и самостоятельно, не привлекая специалистов.

Существенная экономия средств — только одно из преимуществ такого решения. Еще один «плюс» — уверенность в качестве материалов и выполненных работ.

что такое система с внешним земляным контуром

Вы просматриваете раздел Геотермальное, расположенный в большом разделе Виды.

Геотермальным называется способ обогрева помещений за счет энергии, полученной из недр земли.

В 70-х годах XX века разразился нефтяной кризис. Промышленники стали искать способ замены топлива альтернативным источником.

Так появилось первое геотермальное отопление.

Сегодня подобный вид получения тепла распространен в Северной Америке и Западной Европе.

Геотермальное отопление из-под недр земли: что это такое, принцип работы

Геотермальное отопление работает как холодильник, только для нагрева. На поверхности земли устанавливается тепловой насос, из которого опускают теплообменник в шахту.

Через устройство наверх поступает грунтовая вода, по пути нагреваясь. Прогретая жидкость используется для обогрева помещений.

Расход энергии на нагрев воды меньше, чем получаемая теплоотдача.

Принцип работы

Коллектор поставляет теплую воду в испаритель. Хладагент, нагреваясь, испаряется. Пар прогревается компрессором за счет электричества. Конденсатор охлаждает пар, вызывая выброс теплой энергии и возвращение хладагента в начальное жидкое состояние.

Для прогрева воды требуется электроэнергия. Каждый затраченный кВт приносит, в среднем, 5 полезных кВт энергии.

Список оборудования

Для создания геотермальной установки требуются 4 устройства:

коллектор;
испаритель с хладагентом;
компрессор;
конденсатор.

Среди перечисленных компонентов два требуют подключения электричества: компрессор и конденсатор.

Достоинства

Геотермальное отопление имеет преимущества над прочими типами обогрева:

Полученная энергия применяется для любых целей.
Длительность подачи топлива к конкретному участку не ограничена.
Его использование экологически безопасно.
Установка не требует частого обслуживания.
Система окупается с течением времени.
Геотермальная установка занимает немного места: не больше, чем холодильник.
При необходимости система легко перенастраивается.
Совместимо с другими типами отопления.

Недостатки

Хотя геотермальное отопление имеет много преимуществ, у него есть и недостатки:

Дорогостоящая система и монтаж.
Окупается примерно через 10 лет.
Систему нельзя использовать в районах с температурой, опускающейся ниже 20 градусов.
Вне зависимости от типа установки, требуются масштабные земельные работы с использованием арендованных устройств.

Внутренний и внешний виды земляных контуров

Основа системы — тепловой насос, подключенный к двум контурам: внешнему и внутреннему.

Внутренний контур состоит из труб и радиаторов, передающих энергию нагретой воды в помещение. Их может дополнять подогрев полов.

Внешний контур — система, занимающаяся подачей тепла к внутреннему. По контуру циркулирует вода, дополненная незамерзающим компонентом. В геотермальном отоплении жидкость называется теплоносителем. Так теплоноситель поступает в тепловой насос, нагреваясь за счет повышения давления. Прогретая жидкость поступает во внутренний контур, передавая тепло в помещение. Затем остывшая вода уходит на глубину, где прогревается. Таким образом, цикл повторяется.

Тепловой насос воздух-вода: схема

Тепловой насос — оборудование, применяемое для отопления. Устройство собирает тепло из воздуха, перерабатывая в энергию. С её помощью насос греет воду, которая отдает тепло в помещение. Принцип работы насоса воздух-вода заключается в обратном цикле Карно. Устройства способны функционировать пока на улице температура превышает 20—25 градусов ниже нуля.

Фото 1. Схема строения теплового насоса воздух-вода. В данном случае тепло, собранное из воздуха перерабатывается в энергию.

Система состоит из четырех компонентов. По внешнему контуру циркулирует фреон, преобразующийся в пар в испарителе. Далее газ сжимается в компрессоре и переходит в конденсатор. Пар конденсируется в воду, которая возвращается в цикл, а тепло, выделенное в процессе, нагревает воду внутреннего контура. Таким образом, происходит два цикла: циркуляция воды с хладагентом через землю; обогрев помещений через радиаторы.

Теплонасосы типа воздух-вода зависят от внешней температуры. При сильных морозах обогрев работает проблемно, поскольку фреон во внешнем контуре замерзает. Этим обусловлено использование систем в теплых странах, где температура редко падает ниже -10. В подобных районах геотермальное тепло позволяет провести не только отопление, но и горячее водоснабжение.

Если на улице температура упала до предельного уровня работы фреона, система автоматически подключает альтернативное отопление за счет электричества или газа. С повышением температуры и возобновлением работы геотермальной установки, альтернативный источник отключается.

Вам также будет интересно:

Горизонтальная установка системы, работающей за счет тепла земли

Горизонтальная укладка внешнего контура используется в районах, где земля ежегодно промерзает на определенную глубину. Трубы размещают ниже этого уровня в траншею, протянувшуюся параллельно земле.

Фото 2. Установка геотермальной отопительной системы по горизонтальному принципу. Для подобной конструкции необходим большой котлован.

Циркулируя по прогретой земле, вода нагревается, поступает в тепловой насос, затем нагревает жидкость во внутреннем контуре. Отдав тепло, жидкость возвращается на новый круг по траншее.

В земле прокапывают траншеи, прокладывают трубы. Закончив с внешним контуром, специалист монтирует насос, затем прокладывает внутренний контур.

Важно! Землю, в которой расположены трубы, лучше засеивать овощами и плодовыми кустарниками. Деревья, при наличии, следует пересадить.

Преимущество заключается в вариативности создания системы. Она подходит для осваиваемых участков земли, на которых только завершили строительство дома или загородного коттеджа.

Недостатки заключаются в большом объеме работ по прокладыванию труб; в невозможности использования в холодных районах планеты. Горизонтальное геотермальное отопление ограничивает посадку деревьев на участке.

Вертикальная установка

Вертикальное тип используется в местах, где горизонтальное невозможно. Для установки бурят несколько скважин, в которые устанавливают внешний контур. Скважины бурят из одной точки, немного отклоняя угол от вертикали, так получается больше тепла.

Вода греется при путешествии через глубины земли, поступает в испаритель, преобразуется в пар. Воздух сжимается компрессором и резко выбрасывает энергию в конденсаторе.

Выделившееся тепло нагревает внутренний контур, обогревающий помещение, а жидкость отправляется на новый круг по трубам.

В земле бурят скважины, прокладывают трубы. Создав внешний контур, строители устанавливают насос, затем прокладывают внутренний контур.

Внимание! Бурение требует аренды специальной установки, что увеличивает затраты на строительство. Необходимо пробурить от 50 до 200 метров вглубь земли, в зависимости от местности.

Преимущество заключается в возможности не нарушать ландшафт обустроенного участка.

Недостатки: для циркуляции требуется больше электроэнергии, чем для горизонтальной системы; использование парных скважин для поступления и сброса воды обратно недостаточно эффективно.

Монтаж геотермального отопления для частного загородного дома

Процесс установки выглядит следующим образом:

подготовка, включающая замер и подбор компонентов для работы;
установка внешнего контура системы;
установка внутреннего контура;
налаживание работы и пуск отопления.

Скважины — внешний контур, а циркуляционный насос и батареи — внутренний. Тепловой насос устанавливается в доме.

Внешний контур располагается в непосредственной близости к отапливаемому строению, не далее, чем в 10 метрах. Соединения, расположенные в контуре, завальцовывают.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс монтажа теплообменника для геотермально системы отопления.

Окупаемость, количество производимой энергии

За один израсходованный кВт электроэнергии система производит 5 и более кВт бесплатной тепловой энергии. По расчетам специалистов, геотермальное отопление окупается примерно за 1 десяток лет. Эта величина уменьшается с увеличением площади отапливаемого помещения.

обогрев загородного дома за счёт тепла земли современные способы и технологии

В современном мире практически каждый владелец частного дома мечтает о том, чтобы его жилище было действительно комфортным в любой сезон: летом в здании было немного прохладно, а вот в зимнюю стужу — тепло.

Сегодня существует огромное количество видов топлива для обогрева домов – это дрова, электроэнергия, торф, газ и уголь, а также геотермальное отопление загородного дома.

Стоит отметить, что оборудование, которое может работать на газе, угле, торфе и прочем горючем материале нельзя отнести к безопасным для окружающей среды. Вред от таких видов отопления очевиден.

К тому же стоимость топлива постоянно возрастает. Сегодня многие потребители желают применять для отопления частного дома использовать тепло, полученное из земли.

Современный вид отопления

Достоинства геотермального отопления – это экономность, экологичность, чистота и безопасность

Пользователи уверены в том, что именно газовое отопление частного дома является наиболее оптимальным вариантом, однако стоит обратить внимание на некоторые, весьма отрицательные, качества. Недостатки такой системы отопления «налицо».

Установить именно такой обогрев в принципе невозможно, если к дому или коттеджу не была проведена газовая магистраль. Монтаж самой газовой установки требует практически постоянного обслуживания и строгого исполнения всех норм безопасности.

Владельцы к тому же должны иметь и специальные разрешения на такой вид обогрева помещения.

Наиболее оптимальным решением проблемы обогрева загородного дома или просто частного коттеджа считается геотермальное отопление.

Практически ежедневно число пользователей, которые убедились в эффективности данной системы и теперь применяют ее, растет очень быстро.

Обогрев такого типа имеет огромное количество преимуществ. Одним из наиболее значительных достоинств считается экономность данной системы отопления, а также ее экологичность, чистота и безопасность.

Как отопить загородный дом с помощью природы?

В последние годы некоторые потребители стали осуществлять отопление дома теплом земли. Сегодня многих интересует такой вопрос: «Что же из себя представляет геотермальная установка?».

Сама конструкция и схема работы данной системы достаточно сложная для восприятия и понимания, поэтому для большей ясности стоит привести пример.

Геотермальная система отопления в некотором роде работает по принципу холодильника, только наоборот. Роль морозильника в данной схеме играет испаритель, что находится очень глубоко под землей.

В виде медного змеевика выполнен конденсатор, который применяется для доведения воздуха или же воды до нужной температуры. Стоит отметить, что температура испарителя, которая находится под землей, является существенно ниже, чем над самой поверхностью.

Производители подобных систем отопления смело заявляют, что температура колеблется в таком диапазоне как 5-8 градусов Цельсия. Сегодня отопление от земли – это проверенная практика, которая становится все более популярной в разных уголках страны.

Именно благодаря использованию надежных и прочных компрессоров, а также других инновационных технологий рефрижераторных систем, появилась возможность создавать необычные и уникальные в своем роде способы получения «некачественного тепла», которое на поверхности земли можно преобразовать в «качественное тепло» и в дальнейшем беспрепятственно применять в геотермальном отоплении загородного дома.

Эффективность подобной системы отопления доказана специалистами, поэтому есть все основания для начала промышленного производства основного элемента такого способа обогрева помещения — тепловых насосов.

Принцип работы геотермальных систем

Принцип действия теплового насоса. Нажмите для увеличения.

Отопление за счет тепла земли — это уже давно не миф, а распространенная практика.

Геотермальные системы отопления могут работать по принципу физической передачи тепловой энергии от окружающей среды к хладагенту.

Подобный процесс наблюдается и в работе обычного холодильника.

Больше чем 75% всего объема тепла, которое может выделяться при работе системы, исполняющей отопление дома теплом земли, являет собой энергия окружающей среды.

В дальнейшем она накапливается, и далее поступает в жилые комнаты и другие помещения коттеджа или загородного дома.

Эксперты обращают внимание на то, что именно такой вид энергии имеет удивительную способность к самовосстановлению, поэтому геотермальная система отопления не наносит абсолютно никакого вреда или ущерба энергетическому или же экологическому балансу окружающей среды и нашей планете.

Система отопления имеет одно важное достоинство – она является абсолютно безопасной для использования.

Оборудование, которое не займет много пространства.

Отопление частного дома теплом земли стало активно внедряться совсем недавно. Основной причиной возникновения таких систем отопления для частных домов специалисты называют энергетические кризисы, которые нередко появлялись в 70-х годах 20-го столетия.

Поначалу отопление энергией земли считалось роскошью, поэтому только самые богатые и элитные семьи могли позволить себе абсолютно инновационную систему отопления дома.

Далее, в связи с активным развитием науки, техники и появлением совершенно новых технологий, геотермальные системы обогрева приобретали все большее распространение, а стоимость их монтажа и обслуживания – снижалась.

Тепловой насос занимает достаточно мало места в Вашем доме. Нажмите для увеличения.

Сегодня небольшая семья даже со средним достатком может позволить себе установить систему для обогрева дома без серьезного нарушения своего семейного бюджета. Современное геотермальное оборудование качественно улучшено и модернизировано.

Усовершенствование систем происходит и по сей день, так как создание новых агрегатов приводит к уменьшению расхода энергии и большей экономии.

На качественно новом уровне осуществляется функционирование подобных отопительных систем, ведь новое и необычное топливо, такое как энергия земли, используется для кондиционирования, и обогрева частного дома.

Отопление частного дома теплом земли пользуется популярностью во всех уголках планеты.

Ведь именно такая энергия может создавать уютные, комфортабельные и оптимальные условия для жизни каждого человека, не загрязняет окружающую среду вредными и негативными веществами, как это происходит во время сгорания торфа, угля или газа.

Геотермальное отопление может легко работать и обходиться без любых процессов сгорания, поэтому владельцам не стоит беспокоиться о таком вопросе, как возгорание и взрыв системы, она полностью безопасная в эксплуатации.

Преимущества геотермального отопления

Кроме всех вышеперечисленных достоинств, еще одним важным преимуществом считается отсутствие необходимости приобретать дополнительные дымоходы или вытяжки, которые возможно могут применяться для бесперебойного функционирования иных видов отопительных систем.

Геотермальная система отопления практична тем, что не выделяет вредных испарений, запахов и прочего, также стоит отметить отсутствие шума. Само оборудование является компактным, то есть экономит пространство.

Отопление из земли практично и тем, что его оборудование незаметно для людей, в отличие от жидкотопливных и твердотопливных систем обогрева. Целостность фасада и интерьера коттеджа или загородного дома не пострадает.

Сравнительная характеристика различных систем отопления. Нажмите для увеличения.

К тому же нет необходимости тратить время на такие вопросы, как приобретение, хранение и доставка топлива, ведь специалисты считают, что энергия планеты — неиссякаемая.

Еще одним весьма примечательным фактом считается удивительная возможность геотермального насоса во время зимы нагревать помещения, а летом в зной, опять же, с помощью насоса охлаждать дом.

Да, использование для отопления частного дома или загородного коттеджа тепла, полученного из земли, требует немалых затрат. Так, оно стоит в несколько раз дороже, чем газовое или дизельное оборудование.

Однако необходимо помнить, что такая система потребляет значительно меньше энергии, поэтому, если рассчитывать на долгосрочное ее применение, то такая система себя вполне окупит.

Перспектива и экономическая целесообразность применения именно такого оборудования становится сегодня все более очевидной.

Экономия площади при монтаже тепловых насосов

Сегодня есть три способа для того, чтобы сэкономить пространство при установке тепловых насосов:

эксплуатация тепловых грунтовых вод;
эксплуатация подземных зонтов;
прокладка особых зонтов в горизонтальном положении, которые будут находиться ниже уровня зимнего оледенения на дне водоема.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Отопление дома теплом земли, тепловая энергия земли

Надо признать, что среднестатистический обыватель мало задумывался об истощении земных недр, загрязнении атмосферы и окружающей среды в целом от сжигания углеводородов. И только сейчас люди всерьез стали обращать внимание на экологически чистые и возобновляемые источники энергии, поскольку стоимость углеводородного топлива стала неуклонно расти. Один из способов использования таких неиссякаемых источников — отопление дома теплом земли. Информацию о том, как оно действует и каким образом претворяется в жизнь, вы найдете в этой статье.

Как это работает?

Общеизвестный факт, что температура грунта на глубине около 1.5 м и более постоянна в течение всего года. Ее значение лежит в диапазоне плюс 5—7 °С, причем температура постепенно повышается с ростом глубины. Благодаря такому явлению люди хранят продукты и овощи с огорода в подвалах.

Получается, что температура там всегда положительна и грех не использовать это тепло из земли для обогрева жилья.

Больше всего человека привлекает тот факт, что тепловая энергия грунта – бесплатная. Но вот извлечь ее и направить в дом обойдется в кругленькую сумму, о чем мы поговорим далее.

Перемещать в помещения такое слабенькое тепло, как +7 °С абсолютно бессмысленно. Задача стоит не так: нам нужна именно энергия, а не температура. И в этом может помочь обычный кондиционер, только перевернутый наоборот. Ведь что он делает? Летом берет энергию изнутри здания и перемещает его наружу, а зимой – в обратном направлении. Это происходит благодаря теплообменным процессам внутри холодильной машины (цикл Карно).

Если вкратце и простыми словами, то внутри кондиционера циркулирует между двумя теплообменниками жидкость – хладоноситель. В первом она испаряется, отбирая теплоту от воздуха помещения, а во втором – конденсируется, отдавая ее в окружающую среду. Переходу хладагента из одного агрегатного состояния в другое способствуют 2 главных агрегата – компрессор и расширительный клапан.

Таким же образом выделяется тепловая энергия земли. По контуру из труб, помещенному вглубь грунта, движется теплоноситель, нагретый до температуры +7 °С. В первом теплообменнике он встречается с рабочим телом – фреоном, заставляя его испариться. Во втором фреон конденсируется, передавая полученную тепловую энергию системе отопления.

В результате такого перемещения земля охлаждается на 2—3 °С, а вот дом прогревается на 20—40 °С. Не стоит обращать внимание на несоответствие температур, ведь в земляном контуре тоже циркулирует в 10 раз больше жидкости, чем в отопительном. Энергозатраты – мизерные, расходуется электричество для работы компрессора, насоса и автоматики. В целом соотношение затрат энергии к добытой из земли – примерно 1 : 5—1 : 7.

Установка, обеспечивающая использование энергии земли для отопления, имеет свое название – геотермальный тепловой насос.

Виды установок для отбора тепла земли

Внутреннее устройство теплового насоса, кратко описанное выше, остается неизменным в любом случае. А вот конструкция наружного контура, что извлекает энергию из грунта, бывает 2 типов:

горизонтальный: в котлован расчетного размера и глубиной 1.5—2 м укладывается полимерная труба с определенным шагом;
вертикальный: трубы контура опускаются в глубокие скважины. Их количество также определяется расчетом.

Рыть котлован удобно на этапе строительства частного дома, это делается как раз в том месте, где планируется возводить здание. Также горизонтальный контур можно устроить в том случае, если имеется достаточно большой участок земли у дома. Когда такого участка нет и места совсем мало, энергия земли отбирается геотермальными зондами из глубоких скважин. Их придется сделать несколько в разных местах.

Концы труб от одного или нескольких наружных контуров прокладываются к дому под землей и входят в подвальную часть здания, где и присоединяются собственно к тепловому насосу. Теплоносителем, протекающим в подземных змеевиках, обычно служит вода либо незамерзающая жидкость, в зависимости от региона строительства.

По эффективности получения энергии земли вертикальные контуры превосходят горизонтальные, так как часто проходят сквозь водоносные горизонты, а это улучшает отбор теплоты. Держат они первенство и по стоимости монтажа, особенно если бурение скважин происходит в затрудненных условиях.

Плюсы и минусы

Добытая из грунта тепловая энергия, как мы уже выяснили, практически ничего не стоит и это главный плюс. Но есть и другие:

источник тепла – возобновляемый, проще говоря – неиссякаемый;
экологичность и безопасность тепловой установки не имеют себе равных;
хороший выход энергии при малых затратах;
не требуется никаких разрешений на монтаж или подключение;
высокая степень автоматизации, а значит, и комфорта;
нечастое обслуживание;
низкая степень пожарной опасности.

Есть еще одно важное достоинство геотермальной системы. Поскольку температура грунта на глубине остается неизменной круглогодично, то летом насос перестает быть тепловым, а становится охлаждающим. Установка переключается в летний режим, хладагент движется в другую сторону, а теплообменники функционально меняются местами. Если частный дом оборудован агрегатами воздушного отопления – фанкойлами, то система подает к ним холодную воду, от которой охлаждается воздух в помещениях.

Недостаток у гелиосистем только один, но настолько существенный, что зачастую перечеркивает все достоинства. Как нетрудно догадаться, это стоимость оборудования и монтажных работ. Всякий поймет, что рытье котлованов и бурение скважин влетит в копеечку, такую работу своими руками не сделаешь. Трубы длиной около километра, сама установка, автоматика, — все это обойдется в кругленькую сумму. Вот почему использование тепла земли до сих пор доступно очень немногим людям.

Заключение

Совершенно ясно, что применение тепловой энергии грунта для обогрева дома имеет долгосрочные перспективы. Это в Европе подобные системы стали обыденностью, у наших граждан доходы пока что не достигли необходимого уровня. Но за тепловыми насосами – будущее, это тоже не вызывает сомнений.

принцип работы, стоимость, видео, отзывы

В моду входят альтернативные способы обогрева жилья. Для таких систем нет необходимости в близком расположении дома от газовых магистралей. При этом в конструкциях не предусмотрено никакого сжигания топлива. Одним из эффективных вариантов является термальное отопление дома. Развивающиеся технологии способствуют тому, что на отечественном рынке появляются разнообразные модели этого вида обогрева помещений.

Применение энергии земли

Необходимо учитывать, что грунт даже при сильном морозе не промерзает слишком глубоко в большинстве регионов страны. Данной свойство эксплуатируется даже строителями, которые занимаются прокладкой трубопроводов ниже среднего уровня промерзания почвы. Термальное значение имеет показатель на уровне +5-+7⁰С. Это позволяет использовать энергию земли для отопления дома.

Полученное тепло благодаря современной установке удается аккумулировать. Принцип работы геотермального отопления дома, по отзывам владельцев, схож с принципом работы холодильника. Алгоритм рабочего цикла заключается в следующем:

нужно получить тепло, чтобы сохранить его и перенаправить в энергетический аккумулятор;
осуществляется нагрев антифриза в одном из контуров системы, а он передает энергию воде, циркулирующей во втором контуре отопления и ГВС;
охлажденный антифриз перенаправляется в район теплообменника, чтобы снова набраться теплом.

Такой подход позволяет воспользоваться для отопления дома теплом земли. В работе систем используются геотермальные насосы. Извлеченного тепла может хватить как для работы установки в виде основного источника тепла в помещении, так и для эксплуатации ее в качестве дублирующей или вспомогательной схемы.

ВИДЕО: Чудо техники — тепло из-под земли

Принцип работы

Отопление из земли уже давно не является фантастической или единичной разработкой. Во многих европейских странах это направление относится к приоритетным. В нашей стране оно также завоевывает своих поклонников.

Давно было замечено, что во время испарения некоторые вещества охлаждают покидаемую поверхность. Данное свойство впервые стало применяться в бытовых и промышленных рефрижераторах для охлаждения. Позже возникла идея использовать обратный эффект этого явления, получая теплый воздух. Ее внедрили в кондиционеры, работающие на обогрев. Однако, они не способны функционировать при температуре ниже -50С. Геотермальные аппараты лишены такого недостатка.

Схема работы оборудования

Базовым звеном в системе является тепловой насос, используемый в двух контурах:

первый контур – классическая система отопления с водяным теплоносителем, состоящая из магистральных труб, радиаторов и запорной арматуры;
второй контур – крупный по габаритам теплообменник, расположенный в толще грунта либо под крупным открытым водоемом.

Внутри второго контура применяют как специальный антифриз, так и подготовленную воду. Он обогревается за счет энергии внутреннего тепла земли и переходит в тепловой насос. От него тепло передается во внутренний контур и поступает в радиаторы.

Важной деталью является тепловой насос. Его габариты не превышают размер стиральной машинки. Потребляя 1 кВт, аппарат выдает 4-5 кВт мощности на обогрев. Для сравнения кондиционеры работают примерно в режиме потребления/отдачи 1 к 1.

Как работает тепловой насос

На сегодня цена тепла земли для отопления дома остается еще пока высокой, но происходит постоянное ее снижение.

Основные затраты в процессе монтажа уходят на дорогостоящее иностранное оборудование и проведение работ с грунтом. Существуют также разработки для того, чтобы самостоятельно сконструировать геотермальные насосы, создающие тепло в доме.

С этой статьей читают: Альтернатива газовому отоплению

Преимущества системы

Геотермальное отопление обладает массой позитивных качеств, которые выгодно выделяют его среди других систем, например, газовых или электрических. К преимуществами относятся:

установка абсолютно безопасно в плане возгорания, так как в ней отсутствует пламя;
для монтажа не нужно пробивать дымоходы;
отсутствуют вредные выбросы, шумы или неприятные запахи;
компактное оборудование не занимает много места;
к нему не нужно доставлять и хранить никакого топлива;
используется неисчерпаемая энергия земли;
аппаратура может работать зимой на нагрев, а летом на охлаждение;
высокая производительность при автономной работе;
хотя монтажные затраты дорогие, но эксплуатационные расходы в разы меньше, чем у традиционных источников обогрева.

Сравнительная таблица разных систем отопления

Разновидности компоновки

Существует несколько вариантов монтажа геотермальных систем. Они являются близкими по эффективности и применяются в зависимости от возможностей близлежащего ландшафта и температурных условий региона.

Вертикальные установки

Основное отличие заключается в монтаже теплообменника. Наиболее компактным является вертикальное его расположение. Данный вариант не требует значительных земельных площадей. Однако, необходимо использовать буровую установку, так как понадобятся глубинные скважины.

Примерная глубина скважин для геотермальных систем составляет 50-200 м для эффективного функционирования.

Этот вид является наиболее дорогостоящим в монтаже, но его предполагаемый период эксплуатации составляет по заверениям производителей до 100 лет, что пока является наибольшим сроком среди подобных систем. Главным преимуществом вертикального монтажа является максимальная сохранность прилегающего ландшафта.

С этой статьей читают: Какое отопление в частном доме самое экономичное

Горизонтальный монтаж

Для регионов, у которых уровень промерзания грунта относительно неглубокий, выгодно располагать теплообменник в горизонтальной плоскости. Трубы в такой ситуации располагаются в вырытой траншее. Она занимает достаточно большую площадь, что часто преподносится в качестве недостатка этой компоновки. Однако, в этой ситуации не требуется проводить дорогостоящее бурение.

Коллектор в виде трубок распределяется петлями по выделенной территории. Необходимо отстраняться на 1,5-2 м от корней деревьев, чтобы они не повредили конструкцию. Примерная площадь для отопления дома в 250 м2 составит около 600 м2. Не все располагают такими ресурсами для размещения геотермального коллектора.

Подводное размещение

Монтаж коллектора под толщей воды является одним из наиболее эффективных способов обогрева жилья. Желательно, чтобы водоем располагался не дальше 100 м от домостроения. Спирали коллектора монтируются под глубину не менее 2,5-3 м, что позволит находиться им ниже точки промерзания. Зеркало водоема должно быть не менее 200 м² по площади.

При водяном размещении коллектора существенно снижается необходимость в водяных работах, при этом нет потерь в эффективности установки.

Внутри дома такое отопление будет напоминать классическую водяную систему с радиаторами. Однако, подогрев теплоносителя будет осуществляться без применения топлива.

Конечно, такая система пока еще очень дорогая – в 2-3 раза дороже газового отопления. Но если просчитать экономию на топливе, безотказность и безопасность оборудования, длительность эксплуатации – обычно дома строят не на 10 и даже не на 20 лет, а на гораздо больший срок, становится понятно, что за такими система будущее. Можно попробовать прямо сейчас заняться установкой, а можно подождать еще несколько лет, когда на рынке появятся отечественные разработки.

ВИДЕО: Экономичное отопление дома, виды тепловых насосов, схема подключения

Земляное отопление. Как сделать геотермальное отопление в частном доме. Теплообменник горизонтального расположения

Общеизвестен факт, что обогрев частного дома с помощью теплового насоса – самый эффективный способ из всех ныне существующих. Тема интересует многих домовладельцев в силу постоянного удорожания энергоносителей либо их отсутствия в той или иной местности. Рассмотрим подробнее, что собой представляет геотермальное отопление частного дома, как оно функционирует и что нужно для его монтажа.

Принцип действия геотермальных систем

Если вы никогда не прикасались к задней части своего домашнего холодильника, где расположена решетка теплообменника, то попробуйте это сделать. Вы обнаружите, что решетка горячая. Она нагревается оттого что передает наружу тепло из внутреннего пространства, где хранятся продукты. В результате температура внутри снижается, а снаружи тепло рассеивается в помещении кухни. То есть, холодильная машина переносит тепловую энергию из одного места в другое.

Тепловой насос – это та же холодильная машина, только действует наоборот. В том и состоит принцип работы геотермального отопления, чтобы тепло, имеющееся снаружи дома, перенести внутрь для его обогрева. Теоретически любое вещество или тело, чья температура выше абсолютного нуля (минус 273 ºС), содержит тепло в виде энергии движения молекул. Что уж говорить о температуре грунта ниже глубины промерзания, которая всегда постоянна и держится в пределах плюс 5-7 ºС.

Для справки. Убедиться в этом можно, опустившись в глубокий подвал. В нем температура воздуха одинакова круглогодично. Благодаря этому в летнюю пору геотермальные системы отопления могут работать наоборот, принося в дом прохладу вместо тепла.

Сама по себе температура +7 ºС для обогрева здания непригодна, это понятно. Задача, которую решает геотермальная система отопления, как раз и заключается в том, чтобы взять часть этого тепла, преобразовать и перенести в дом. С этой целью в земле устраивается теплосъемный контур из множества труб, проложенных ниже глубины промерзания. По контуру постоянно движется незамерзающая жидкость, побуждаемая циркуляционным насосом.

Нагревшись до температуры земли, жидкость попадает в теплообменник – испаритель. Там она обменивается теплом со вторым контуром, где циркулирует хладагент (фреон), находящийся под давлением, создаваемым компрессором. Благодаря этому хладагент испаряется при низкой температуре, отбирая большое количество тепла из первичного контура.

Далее, проходя расширительный клапан, фреон поступает во второй теплообменник – конденсатор. При этом его давление падает и хладагент конденсируется, передавая тепло уже третьему контуру – нашей системе отопления. В этом и заключается принцип геотермального отопления, когда система переносит энергию извне в дом с минимальными затратами. Ведь получается, что для ее работы нужна электроэнергия для вращения роторов двигателей компрессора и насосов. В среднем на обогрев частного дома площадью 300 м2 будет использоваться 3 кВт/ч электричества. Подробнее о принципе работы рассказано на видео:

Виды геотермальных систем

По сути, системы могут отличаться только строением наружного контура, в остальном оборудование используется одинаковое. На данный момент существует 3 вида внешних контуров:

прокладываемый в земле горизонтально;
вертикальные геотермальные зонды;
погружаемый на дно ближайшего водоема.

В первом случае множество труб прокладывается по дну горизонтального котлована расчетной площади. Минус этого способа в том, что монтаж геотермального отопления потребует много места на земельном участке и рекомендован к применению на этапе строительства дома, когда вырыть котлован и закопать трубы можно прямо под будущим домом.

Вертикальные зонды в виде пучков труб с теплоносителем опускаются внутрь глубоких скважин. Данный метод – наиболее распространен, поскольку доступен на небольших участках, уже застроенных хозяином. Погружение контура на дно водоема используется по мере возможности, то есть, при наличии такого водоема. По эффективности работы системы эти 3 способа практически не отличаются, есть разница только в стоимости строительства.

Вывод. Главное достоинство, которым обладают геотермальные тепловые насосы для отопления – чрезвычайно высокая эффективность. Но это преимущество нивелируется таким недостатком, как сложность и слишком высокая стоимость работ и оборудования. Помимо этого система зависит от электричества, так что придется дополнительно потратиться на дизельный генератор, чтобы не замерзнуть в случае отключения.

Сразу оговоримся, что геотермальное отопление, сделанное своими руками – это миф. Работы, связанные с расчетами длины контуров и мощности теплообменной установки, да и разработкой проекта в целом может выполнить только специалист в этой области, имеющий инженерное образование и опыт. Что касается внедрения проекта, то здесь не обойтись без землеройной или бурильной техники, не станете же вы копать котлован вручную. То же касается и монтажа труб, их прокладки в дом и установки оборудования.

Единственное, что вы можете сделать своими руками, — это собрать домашнюю систему отопления. На эту тему можно почерпнуть достаточно информации в других статьях. Мы же дадим несколько общих рекомендаций:

с компанией – подрядчиком следует заключить официальный договор и оговорить в нем все моменты;
в силу особенностей работы гелиосистем для обогрева частного дома лучше всего подойдет низкотемпературная схема отопления. К таковым относятся теплые полы и плинтусные водяные конвекторы. Можно поставить и традиционные радиаторы, но об этом намерении надо заблаговременно сообщить специалистам, занимающимся расчетами теплового насоса;
для подстраховки не помешало бы иметь в доме резервный котел, желательно – энергонезависимый, работающий на дровах или дизельном топливе. Это позволит избежать ситуаций, когда вы можете остаться без отопления посреди зимы в результате какой-либо неисправности системы или аварии;
с той же целью надо приобрести дизельный или бензиновый генератор электроэнергии. Обычные бесперебойники не подойдут, им не хватит мощности или заряда;

лучше всего, когда теплообменная установка геотермального отопления располагается в подвале или цокольном этаже дома, вместе с другим тепловым оборудованием. Так удобнее и дешевле подводить коммуникации.

Заключение

Тепловой насос, как детище самых передовых технологий, довольно распространен в странах западной Европы. У нас он считается малодоступной роскошью ввиду немалой стоимости. Даже состоятельные граждане не торопятся вкладывать средства в подобное отопление, поскольку владеют коттеджами большой площади, где геотермальный обогрев будет окупаться слишком долго. С этой точки зрения оптимальным вариантом считается дом 150 м2 площади.

Содержание

Для обеспечения частного дома теплом традиционно используются агрегаты, работающие на электричестве, твердом, газовом или жидком топливе. В последние десятилетия в качестве альтернативного источника тепловой энергии используют солнечные коллекторы и тепло земных недр. Обогрев дома с помощью тепла земли называется геотермальным отоплением дома.

Геотермальное отопление дома за счет энергии земли

Отопление от земли пользуется растущим спросом, поскольку стоимость привычных энергоносителей неуклонно повышается, а запасы ископаемого топлива при этом сокращаются. Вложение денег в земляное отопление загородного коттеджа достаточно выгодно с учетом экономических перспектив и существенной экономии средств на автономное теплоснабжение в отопительный период.

Способы получения природной тепловой энергии

Геотермальные тепловые насосы различаются по способу извлечения тепла:

Установки, использующие тепло грунтовых вод глубокого залегания, горячих гейзеров и т.д.
Системы, в состав которых входит резервуар с антифризом, устанавливаемый в грунте на глубине от 75 метров. Отопление из недр земли обеспечивается за счет естественного нагрева емкости с антифризом; в результате хладагент, проходя через теплообменник, отдает полученное тепло и возвращается в емкость.
Геотермальный контур укладывается по дну водоема, который является естественным аккумулятором тепла. В данном случае нужно учесть, что водоем может полностью промерзнуть в зимнее время.

Виды геотермальных тепловых насосов

Отопление дома энергией земли требует масштабных работ по монтажу системы, но зато это экологичный способ получить практически бесплатную тепловую энергию. Чтобы отопить дом, потребуются незначительные расходы на электроэнергию, необходимую для функционирования системы.

Принципы функционирования геотермального отопления

Отопление за счет энергии земли успешно применяется в различных климатических зонах: системы способны работать и в южных, и в северных регионах.

Геотермальная установка в процессе своего функционирования использует такое физическое свойство некоторых жидкостей, как способность испаряться, что приводит к охлаждению поверхности. Именно это явление лежит в основе работы холодильного оборудования.

Принцип работы геотермального отопления представляет собой запущенный в обратную сторону процесс охлаждения. Именно так работают кондиционеры, способные не только охлаждать, но и подогревать воздух в помещении.

Принцип работы теплового насоса

Однако, установки для кондиционирования воздуха имеют ограниченную работоспособность — они не могут функционировать при температуре ниже -5°C. А геотермальная система способна обеспечить обогрев дома независимо от температуры воздуха на поверхности. Это связано с тем, что в той среде, откуда она забирает тепловую энергию, естественным образом поддерживаются стабильные температурные условия.

Устройство геотермальной отопительной системы

Геотермия (наука о тепловом состоянии Земли) сделала возможным практическое применение тепловой энергии, которую земная кора получает от раскаленной магмы в центре планеты.

Специально разработанный тепловой насос для отопления дома устанавливается на поверхности, а в грунте или на дне водоема монтируется теплообменник. Тепловая энергия «выкачивается» на поверхность и позволяет нагреть теплоноситель в контуре отопления дома или объекта нежилого назначения.

Как происходит процесс обогрева

Геотермальное отопление частного дома — экономически эффективный вариант. Если использовать энергию земли для отопления дома, то на каждый киловатт электроэнергии, необходимой для работы оборудования, приходится от 4 до 6 кВт полезной тепловой энергии, полученной из недр планеты.

В сравнении с функционированием кондиционера увидим, что при его эксплуатации на получение 1 кВт тепловой энергии требуется затратить более 1кВт электроэнергии. Это связано с неизбежными потерями на преобразование одной энергии в другую и т.д.

Отапливать жилой дом за счёт тепловой энергии земных недр очень выгодно, но период окупаемости оборудования и затрат на монтаж займет определенное время.

Использование тепла земли для отопления дома не требует установки традиционного котла для нагрева теплоносителя.

В данном случае система состоит из трех составляющих :

контур нагревания — геотермальный источник тепловой энергии;
отопительный контур внутри дома — низкотемпературный радиаторный либо напольный;
насосная станция — тепловой насос для перекачивания в отопительный контур тепловой энергии из контура нагревания в толще грунта или под водой.

Геотермальная система отопления может применяться также для обогрева теплиц, вспомогательных построек, воды в бассейне, садовых дорожек и т.д.

Оборудование для обустройства геотермального отопления

Геотермальное оборудование для глубинной отопительной системы позволяет аккумулировать извлеченную из окружающей среды тепловую энергию и передавать ее теплоносителю в отопительном контуре.

Список оборудования для обогрева с помощью тепла земли включает :

Испаритель. Устройство располагают на глубине, и оно служит для поглощения находящейся в геотермальных водах или грунте тепловой энергии.
Конденсатор. Позволяет довести температуру антифриза до необходимой для функционирования системы величины.
Тепловой насос. Обеспечивает циркуляцию антифриза в контуре нагревания, контролирует работу геотермальной установки.
Буферный бак — емкость для сбора нагретого антифриза. Позволяет передавать тепловую энергию земных недр теплоносителю. Бак, через который проходит теплоноситель, оборудован теплообменником в виде змеевика. По нему, отдавая тепло, движется нагретый антифриз.

Схема устройства теплового насоса

Монтаж системы

Геотермальное отопление загородного дома на этапе обустройства требует солидных денежных вложений. Высокая итоговая стоимость системы во многом обусловлена большим объемом земельных работ, связанных с монтажом контура нагревания.

С течением времени финансовые затраты окупаются, поскольку используемая в отопительный сезон тепловая энергия извлекается из земных глубин с минимальными затратами электроэнергии.

Монтаж горизонтального теплообменника геотермальной системы отопления

Для обеспечения отопления дома теплом земли необходим монтаж системы :

основная часть должна располагаться под землей или на дне водоема;
в самом доме устанавливается только достаточно компактное оборудование и прокладывается контур радиаторного или напольного отопления. Оборудование, расположенное внутри дома, позволяет регулировать уровень нагрева теплоносителя.

Как выглядит геотермальное оборудование в доме

При проектировании отопления за счет тепла земли, необходимо определиться с вариантом монтажа рабочего контура и типом коллектора.

Различают два типа коллекторов :

Вертикальный — погружается в грунт на несколько десятков метров. Для этого на небольшом расстоянии от дома требуется пробурить некоторое количество скважин. В скважины погружается контур (самый надежный вариант — трубы из сшитого полиэтилена).

Недостатки : Большие финансовые затраты на бурение в грунте нескольких скважин глубиной от 50 метров.

Преимущества : Подземное расположение труб на глубине, где температура грунта отличается стабильностью, обеспечивает высокую эффективность работы системы. Кроме того, вертикальный коллектор занимает небольшую площадь земельного участка.

Горизонтальный. Использование такого коллектора допускается в регионах с теплым и умеренным климатом, так как глубина промерзания грунта не должна превышать 1,5 метров.

Недостатки : Необходимость использования большой площади участка (основной недостаток). Этот участок земли после укладки контура невозможно использовать под сад или огород, так как система работает с выделением холода при транспортировке хладагента, из-за чего корни растений будут перемерзать.

Преимущества : Более дешевые земельные работы, которые можно даже выполнить своими силами.

Горизонтальный и вертикальный тип коллектора

Геотермальную энергию можно добывать, если уложить на дне непромерзающего водоема горизонтальный геотермический контур. Однако, это сложно осуществить на практике: водоем может быть расположен за пределами частной территории и тогда установку теплообменника нужно будет согласовывать. Расстояние от отапливаемого объекта до водоема должно составлять не более 100 метров.

Важно! Температура окружающей коллектор среды не должна опускаться ниже +5°C. Контактирующую с промерзающим грунтом верхнюю часть коллектора нужно защитить термоизоляцией для избежания потерь тепловой энергии.

Преимущества и недостатки

Отопление энергией земли имеет целый ряд преимуществ:

Эффективность. По сравнению с расходами на электричество для работы теплового насоса система позволяет получить в несколько раз больше тепловой энергии.
Экологичность. Данный вид отопления экологически полностью безвреден, отсутствуют выбросы в атмосферу.
Безопасность. Нет необходимости использовать какое-либо топливо, химические средства и т.д., нет угрозы взрыва или возгорания оборудования.
Минимальная потребность в техподдержке. Правильно смонтированная система способна проработать без какого-либо вмешательства не менее 30 лет.
Экономичность. В ходе эксплуатации отсутствуют затраты на ремонт, что позволяет окупить монтаж отопления в течение 5-8 лет.
Отсутствие необходимости контролировать работу системы.
Низкий уровень шума при работе оборудования.
Неисчерпаемость источника тепловой энергии, не требуется закупать и хранить энергоноситель.

Экологичность использования тепловой энергии недр

К недостаткам можно отнести:

изначально высокие расходы на оборудование;
необходимость вести сложные буровые работы на участке для монтажа вертикального контура или портить ландшафт подготовкой траншей для горизонтального теплообменника.

В умеренном климате геотермальные установки доказали свою эффективность. В северных же регионах данный вид отопления подходит для домов небольшой площади (до 200 м 2).

Разобравшись, как работает система и из каких частей стоит, можно определить возможность ее монтажа на собственном участке. Преимущественно отопление из земли обустраивают на этапе строительства дома — в этом случае проще вести земляные работы, так как планировка участка и создание ландшафтного дизайна еще впереди.

Земные недра – известный с древнейших времен источник тепла. На глубине 6 метров от поверхности грунта начинается область стабильной температуры , которая круглогодично равняется средней годовой температуре атмосферы региона (примерно +15 ⁰С в умеренной климатической зоне). Поговорим про минусы геотермального отопления.

Сегодня тепло Земных недр активно используется для организации .
Разумеется, несмотря на неиссякаемость тепловой энергии грунта, организация геотермального отопления сопряжена со множественными сложностями, как технического, так и экономического характера. С точки зрения финансовой выгоды, установка геотермальной системы уступает традиционному твердотопливному, газовому и электрическому обогреву.

Главные недостатки геотермального отопления

1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.

Забор тепла от грунта не происходит сам по себе . Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания .

2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.

Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода .

Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.

3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города точно не получится . Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.

Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.

4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.

Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.

Геотермальное отопление обходится очень дорого.

5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет . Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.

Для сравнения, традиционный бытовой мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.

Вывод

Конечно, минусы данного типа отопления хорошенько компенсируются преимуществами геотермальных систем. Стоит отметить, что геотермальное отопление не наносит вреда экологии. Если вы приверженец “зеленой энергетики” и не сильно ограничены в бюджете, то грех не использовать геотермальную энергию.

Еще одним важным преимуществом геотермальных коммуникаций является неприхотливость к обслуживанию. Так же как и к хорошему холодильнику, к геотермальному насосу можно не подходить для сервиса на протяжении первых 30 лет точно.

Поиски альтернативных источников энергии привели к изобретению устройств, которые способны аккумулировать тепло, в большом количестве находящееся в окружающей среде человека. Солнечные лучи, гейзерные источники, грунт — все это в той или иной степени может удовлетворить потребности в нагреве теплоносителя для системы отопления и ГВС.

Хотя геотермальное отопление за счет тепла земли является относительно новым направлением, перспективы такого решения очевидны. Благодаря установке специального оборудования появляется возможность получения дешевого, практически бесконечного типа тепловой энергии.

Как получить тепло в дом из земли

Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов.

Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным, потребуется решить следующие проблемы:

Получение тепла — понадобится аккумулировать тепловую энергию и направить ее в аккумулирующий резервуар.
Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передать тепловую энергию жидкости, которая циркулирует в системе отопления и ГВС.
Остывший антифриз необходимо отвести обратно к теплообменнику для дальнейшего нагрева.

Чтобы решить эти вопросы был разработан геотермальный насос с использованием тепла земли. Геотермальный тепловой насос позволяет извлечь количество тепла, которого более чем достаточно для производства большого количества тепла и использования в зависимости от конструкции и месторасположения дома в качестве основного или дополнительного отопительного оборудования.

Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

Подземное глубинное отопление из земли, это больше не фантастика. Такие установки можно спокойно купить в России. Причем геотермальные установки в состоянии работать как в условиях Севера, так и в южных широтах. Но какой принцип они используют в своей работе?

Еще в прошлом столетии был отмечен факт, что при испарении определенные типы жидкостей способны охлаждать поверхность. Именно это происходит когда протирают спиртом кожу перед уколом или поливают асфальтированную площадку, нагретую под солнцем. Этот принцип был взят в качестве основы для разработки холодильного оборудования.

Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать.

Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.

Как устроено геотермальное отопление

Как уже отмечалось, геотермальная система отопления из недр земли, во многом напоминает работу кондиционера в режиме нагрева. Что происходит в этот момент?

В нижних слоях грунта, на дне реки или озера устанавливают водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы поглощают тепло и высвобождают холод.
Нагретый антифриз с помощью насоса поднимается наверх.
В буферном баке происходит теплообмен. Нагретый антифриз отдает тепловую энергию теплоносителю или нагревает воду.
Остывший антифриз поступает обратно к коллекторам.

Существуют установки, которые в состоянии самостоятельно отапливать большие помещения, другие используются исключительно, как вспомогательное оборудование способное обеспечить от 50-75% потребности помещения в тепле.

Геотермальное оборудование для использования тепла земли

Принцип работы глубинной системы отопления дома, за счет энергии земли, основан на применении особого оборудования. Оно выполняет следующие функции: аккумулирует тепло окружающей среды, передает его теплоносителю системы отопления. Для этого используют следующие узлы:

Испаритель — находится глубоко под землей. Функция испарителя заключается в том, чтобы поглотить тепловую энергию, находящуюся в окружающем грунте.
Конденсатор — доводит антифриз до необходимой температуры.
Тепловой насос — циркулирует антифриз в системе. Осуществляет контроль над работой всей установки.
Буферный бак — собирает нагретый антифриз в одном месте, для передачи энергии теплоносителю. Состоит из внутреннего бака, в нем находится вода из системы отопления и внутренний змеевик, по которому движется нагретый антифриз.

Хотя природное низкотемпературное геотермальное отопление дома теплом земли дает достаточно тепловой энергии, наиболее практичным вариантом отопления при таком решении является подключение его к системе «теплый пол».

Монтаж и установка геотермального отопления

Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя.

После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

Выезд инженера на дом . Во время первого визита берутся пробы грунта, определяются особенности местности и принимается решение о наиболее эффективном монтаже геотермальной системы. На эффективность установки может влиять также источник предполагаемого тепла. Более производительным считается монтаж теплообменников на дне водоема или у истоков термических источников.
Заключение договора и приобретение необходимого оборудования . Расценки могут существенно отличаться в зависимости от сложности проведения монтажных работ и других нюансов. Но в среднем, если выбран качественный немецкий производитель, стоимость установки будет приблизительно равняться его цене. Приобретение под ключ установки Vaillant для дома в 350 кв. м. обойдется приблизительно в 21 тыс. $
Монтажные работы . Отопление частного дома подземными геотермальными источниками тепла, а точнее, его эффективность во многом зависит от правильного проведения работ на этапе монтажа. После того как водяные теплообменники будут установлены в грунт, выполняется подключение к геотермальной установке и системе отопления дома.
Пуско-наладочные работы . Инженер запускает систему и выполняет точную регулировку устройства. После настройки подписывается Акт о сдаче работ.

Согласно действующему законодательству, предприятие устанавливающее оборудование, может предоставить дополнительные гарантийные обязательства при условии оплаты этих услуг. Такие гарантии обойдутся еще в дополнительную 1000 $.

Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

Чтобы создать минимальные условия необходимые для работы геотермальной установки, достаточно соблюдения следующих условий:

Температура слоя грунта, в котором расположены теплообменники, не должна опускаться ниже +5,+7°C градусов.
На протяжении всей системы, по которой протекает антифриз, созданы условия, позволяющие избежать его замерзания.
Геотермальный обогрев загородного дома выполнен после проведения всех необходимых расчетов и проектной документации.

Если учесть все описанные требования становится ясно, что такие установки могут быть эффективными, при соблюдении вышеперечисленных условий. Все же для северных регионов более целесообразно использовать такие установки для нагрева небольших площадей до 150-200 кв. м.

Гейзерное отопление частного дома

Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года.

Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

Как с помощью геотермального насоса отопить дом

Технология обогрева дома подземным теплом наиболее востребована на Западе. Это в первую очередь связано с менталитетом жителей западных стран. Они привыкли делать долгосрочные инвестиции, которые полностью окупаются только через несколько лет. Да и немного найдется людей, которые в состоянии заплатить за установку оборудования около 20 тыс. $ единовременно. Но количество желающих стать независимыми от остальных источников отопления постоянно растет.

Альтернативные способы геотермального отопления дома становятся более популярными, особенно если учесть постоянно растущую стоимость газа.

Тепловая энергия буквально лежит под ногами. Дело только за тем, чтобы нагнуться и «поднять» ее. В этом может помочь геотермальная установка. Монтаж насоса позволяет в зависимости от местности либо полностью компенсировать потребности в тепловой энергии, или удовлетворить их частично, существенно снизив нагрузку на основной источник отопления и систему ГВС частого дома.

Принцип работы

Система отопления от тепла земли состоит из 3-х основных составляющих:

Внутренний контур;
Внешний контур;
Тепловой насос.

Можно сказать, что геотермальная система в некотором роде представляет собой холодильник, только «наоборот».

Принцип работы.

Как результат, это позволяет начать промышленное производство основного элемента при таком способе обогревания помещения – тепловых насосов.

История появления

Плюсы

Геотермальное эффективно и безопасно работает без каких-либо процессов сгорания, поэтому нет предпосылок к тому, что система может загореться или взорваться.

Еще один весьма примечательный факт – с помощью можно отапливать помещения зимой или охлаждать коттедж во время жары.

Монтаж

Существует несколько способов, позволяющих затратить минимум пространства для монтажа тепловых насосов:

эксплуатация подземных зондов. Для этого потребуется запустить в глубокую скважину специальный контур, который наполнен антифризом;
эксплуатация теплых грунтовых вод. Для этого потребуется пробурить достаточно глубокую скважину. Грунтовые воды прогоняются через теплообменник, предварительно выкачиваясь насосом;
прокладка специальных зонтов в горизонтальном положении ниже уровня зимнего оледенения на дне водоема.

Заключение

Напоследок отметим, что геотермальное экологически чистое отопление для эффективнее всего проявило себя при совместном режиме работы с «теплыми полами». Это дает возможность владельцу дома насладиться уникальным уютом и комфортом, а также сэкономить неплохую сумму денег.

Геотермальное отопление своими руками: как сделать обогрев

Все знают, что геотермия является теплом Земли, а термин «геотермальный» часто ассоциируется с вулканами и гейзерами. В России геотермальная энергетика применяется в промышленных целях, к примеру, существуют дальневосточные электростанции, которые функционируют засчет тепла Земли.

Геотермальное отопление

Многие уверены, что геотермальное отопление дома своими руками является чем-то нереальным. Но это не так! С развитием современных технологий это стало реальность. Давайте вместе определим методы работы альтернативного отопления, его преимущества и минусы перед традиционным вариантом, а также как установить геотермальную систему отопления своими руками.

Преимущества и минусы

Если в России геотермальное отопление частного дома получило небольшое распространение, значит, эта идея не стоит затрат на реализацию? Применение системы геотермального отопления дома является выгодным решением. И на это есть множество причин:

моментальный монтаж оборудования, которое может долгое время функционировать без сбоев. Если применять в отопительной системе антифриз высокого качества, то вода не будет замерзать, а износ будет минимальным;
исключается процесс сжигания топлива. Получается полностью пожаробезопасная система, которая на момент использования не наносит вреда жилью;
исключаются другие моменты, связанные с наличием топлива: не нужно искать место для его хранения, заготавливать и осуществлять доставку;
акустический комфорт. Тепловой насос функционирует без звуков;
экономическая выгода. На момент использования системы не нужны дополнительные вложения. Ежегодный обогрев осуществляют природные силы, за которые люди не платят деньги;
экологическая составляющая. Геотермальное отопление частного дома является экологически безопасным решением. Отсутствие процесса горения предотвращает поступление в атмосферу продуктов сгорания. Если это поймут многие и такая система получит общее распространение, отрицательное воздействие людей на природу намного снизится;
компактность установки. Вам не придется искать в своем доме специальное место для установки или организовывать котельную. Все, что требуется – это тепловой насос, который можно разместить в подвале. Объемный контур устройства будет находиться под землей или водой, на поверхности участка его не будет видно;
многофункциональность. Система может функционировать в качестве отопления в холодное время года, так и в качестве охлаждения летом. Она заменит вам не только обогреватель, но и кондиционер. Покупка геотермальной отопительной системы экономически выгодна, несмотря на то, что придется выложить кругленькую сумму за покупку и установку систему.

Единственным минусом считается наличие расходов, с которыми придется столкнуться при установке системы и подготовки ее к работе. Необходимо будет приобрести насос и некоторые материалы, сделать монтаж внешнего коллектора и внутреннего контура.

Но все эти затраты окупаются в течение нескольких лет. Последующее применение уложенного в землю или погруженного в воду коллектора позволяет сэкономить намного больше средств. Сам процесс установки не настолько сложен, чтобы обращаться за помощью к сторонним специалистам. Если не делать бурение, то все остальное можно сделать своими руками.

Ресурсы геотермального отопления

В качестве геотермального отопления можно применять следующие ресурсы земной тепловой энергии: высокотемпературные и низкотемпературные. К высокотемпературным принято относить термальные источники. Их можно применять, но сфера их использования ограничивается фактическим местом нахождения таких источников.

Если в Исландии этот тип энергии активно используется, то в России терминальные воды расположены далеко от населенных пунктов. Больше всего их на Камчатке, где подземную воду используют в качестве носителя тепла и поставляют в системы ГВС. Зато для использования низкотемпературных источников в России есть все необходимое.

Для такой цели прекрасно подойдут окружающие воздушные массы, вода, земля. Чтобы получить необходимую энергию, применяется тепловой насос. Благодаря ему осуществляется процесс трансформации температуры окружающей среды в тепловую энергию не только отопления, но и горячего водоснабжения частого дома.

Как работает альтернативное отопление?

Если вы знаете метод работы кондиционера или холодильника, то схожесть этих процессов с методом работы геотермального отопления налицо. В основе системы лежит тепловой насос, который работает в два контура – внешний и внутренний. Чтобы сделать традиционную отопительную систему в любом доме, нужно установить в нем трубы для подачи теплоносителя и радиаторы, при нагреве которых тепло будет идти в помещения.

В случае с геотермальным отоплением трубы и и радиаторы также необходимы. Они формируют внутренний контур устройства. В схему могут быть добавлены теплые полы. Внешний контур смотрится гораздо объемнее внутреннего, хотя его габариты можно оценить только в момент планировки и установки. На момент использования он не виден, так как расположен под грунтом или водой. Внутри этого контура циркулирует простая вода или антифриз на базе этиленгликоля.

Теплоноситель во внешнем контуре греется до температуры среды, в которую он помещен, и отправляется в нагретом состоянии в тепловой насос. Через него сконцентрированное тепло передается внутреннему контуру, в итоге вода в трубах, радиаторах и теплых полах нагревается. Главным моментом, который запускает всю систему, считается тепловой насос.

Если у вас в доме стоит стиральная машина, то насос займет примерно подобную площадь. Для работы ему необходима электроэнергия, но, используя всего 1 кВт, он вырабатывает до 4-5 кВт тепла. И тут нет ничего удивительного, так как источник дополнительной энергии уже известен – окружающая среда.

Два способа расположения теплообменника

Существует два способа расположения систем отопления частного дома с применением низкотемпературной энергии деталей окружающей среды. В основе системы во всех трех случаях лежит геотермальный насос. Внутренний контур остается неизменным для любого типа отопления, а главное отличие состоит в расположении внешней контура.

Геотермальное отопление может быть с теплообменником, который находится вертикально или горизонтально. Горизонтальные теплообменники систем устанавливаются в котлован или открытый водоем в виде особого змеевика, вертикальные – в скважины.

Любой из приведенных здесь вариантов отопления характеризуется своими особенностями, достоинствами и минусами. Если вы хотите создать такую отопительную систему самостоятельно, вам будет интересно узнать информацию о каждом из них.

Вариант 1: вертикальное расположение внешнего коллектора

Этот вариант отопления базируется на интересном природном явлении: на глубине 50-100 метров от своей поверхности земля в течение года обладает одинаковой и постоянной температурой 10-12 градусов. Чтобы применять эту энергию земли, нужно делать бурение вертикальных скважин.

Для максимального сохранения ландшафта можно сделать бурение нескольких труб с одной исходной точки, но под различными углами. Внешний контур устройства будет установлен в этих скважинах. Это поможет продуктивно взять у земли ее тепло. Такой вариант сложно назвать легким и бюджетным. Разумно его использовать тогда, когда прилегающая к дому местность уже обустроена, и нарушение ее ландшафта нерационально.

Вертикальное расположение внешнего коллектора

Глубина бурения скважины может составлять от 50 до 200 метров. Окончательные габариты скважины зависят от геологической обстановки на территории и параметров будущей постройки. Срок эксплуатации такой системы составляет 100 лет. Для установки вертикального типа системы с теплоносителем, который берет энергию подземной воды, необходимо сделать бурение двух водоносных скважин.

Вариант 2: горизонтальное расположение земляного коллектора

Чтобы установить внешний контур при горизонтальном варианте отопления, необходимо знать, как глубоко промерзает земля на вашей территории. Трубы устанавливаются ниже уровня промерзания в предварительно вскопанные траншеи, охватывая довольно большую площадь: чтобы прогреть дом площадью 200-250 квадратных метров, необходимо применять 600 квадратных метров теплообменника, то есть, шесть соток.

Установка горизонтального теплоносителя в водоем

Данный вариант нуждается в особом расположении дома – на расстоянии в 100 метрах от водоема, который имеет достаточную глубину. Более того, водоем не должен промерзать до самого дна, где будет находиться наружный контур устройства. Для этого размер водоема не может быть меньше 200 квадратных метров.

Основным достоинством этого способа считается отсутствие нужных объемных земляных мероприятий, хотя с подводной установкой коллектора придется немного повозиться. Также потребуется специальное разрешение на выполнение таких работ. Геотермальная установка с использованием энергии воды считается наиболее экономичной.

Как установить своими руками?

Если вы решили установить геотермальное отопление своими руками, то наружный контур лучше приобрести в готовом варианте. Скважинный вертикальный коллектор установить самому тяжелее, если вы не имеете оборудование и не обладаете знаниями бурения.

Тепловой насос – не очень объемное устройство. В вашем доме он не займет много места. Подключение к нему внутреннего контура осуществляется так же, как и при организации отопления с применением традиционных ресурсов тепла. Основная проблема – организация внешнего контура.

Идеальным вариантом будет применение водоема на расстоянии не более 100 метров. Нужно, чтобы его площадь была больше 200 квадратных метров, а глубина – 3 метра. Если такой водоем вам не принадлежит, то проблемой может служить получение разрешения на его применение. Если водоем является прудом, находящимся в вашем распоряжении, то дело упрощается.

Система геотермального отопления с горизонтальным теплообменником в водоёме

Воду из пруда можно на время откачать. Тогда все действия на его дне могут выполняться просто: необходимо будет установить трубы по спирали, зафиксировав их в этом положении. Земляные мероприятия потребуются лишь для копания ямы, которая необходима для присоединения внешнего контура к тепловому насосу. После проведения всех мероприятий пруд можно снова заполнить водой.

В ближайшие 100 лет внешний теплоноситель должен функционировать правильно и не доставлять хлопот. Если у вас есть земельный участок, на котором вы планируете строить дом и разбивать сад, тогда можно установить горизонтальный теплоноситель земляного типа. Для этого необходимо правильно рассчитать площадь будущего коллектора, опираясь на показатели, которые были отмечены выше: 250-300 квадратных метров коллектора на 100 квадратных метров отапливаемой площади дома.

Траншеи, в которые планируется устанавливать трубы контура, необходимо выкапывать ниже уровня промерзания почвы. А лучшим вариантом будет снять землю на глубину его промерзания, установить трубы, а после вернуть на место землю. Работа сложная, но при наличии большого желания и целеустремленности вы сможете ее сделать.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href="/youtube/v3/getting-started#quota">quota</a>.

Загрузка…

NWS JetStream — Передача тепловой энергии

Источником тепла для нашей планеты является солнце. Энергия от Солнца передается через космос и через атмосферу Земли к поверхности Земли. Поскольку эта энергия нагревает поверхность Земли и атмосферу, часть ее является или становится тепловой энергией. Есть три способа передачи тепла в атмосферу и через нее:

радиация
проводимость
конвекция

Излучение

Если вы стояли перед камином или возле костра, вы почувствовали теплопередачу, известную как излучение.Сторона вашего тела, ближайшая к огню, нагревается, в то время как другая сторона остается незатронутой жаром. Хотя вы окружены воздухом, воздух не имеет ничего общего с передачей тепла. По такому же принципу работают тепловые лампы, которые согревают пищу. Радиация — это передача тепловой энергии через пространство электромагнитным излучением.

Большая часть электромагнитного излучения, приходящего на Землю от Солнца, невидима. Только небольшая часть излучается видимым светом. Свет состоит из волн разной частоты.Частота — это количество случаев, когда событие повторяется в течение установленного времени. В электромагнитном излучении его частота — это количество электромагнитных волн, проходящих через точку каждую секунду.

Наш мозг интерпретирует эти разные частоты в цвета, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Когда глаз видит все эти разные цвета одновременно, он интерпретируется как белый. Волны от солнца, которые мы не можем видеть, — это инфракрасные волны, которые имеют более низкие частоты, чем красные, и ультрафиолетовые, которые имеют более высокие частоты, чем фиолетовый свет.[подробнее об электромагнитном излучении] Именно инфракрасное излучение вызывает ощущение тепла на нашем теле.

Большая часть солнечной радиации поглощается атмосферой, и большая часть того, что достигает поверхности Земли, излучается обратно в атмосферу, превращаясь в тепловую энергию. Объекты темного цвета, например асфальт, поглощают лучистую энергию быстрее, чем объекты светлого цвета. Однако они также излучают свою энергию быстрее, чем объекты более светлого цвета.

Обучающий урок: тает в сумке, а не в руке

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии от одного вещества к другому или внутри вещества.Вы когда-нибудь оставляли металлическую ложку в кастрюле с супом, разогретой на плите? Через некоторое время ручка ложки нагреется.

Это происходит из-за передачи тепловой энергии от молекулы к молекуле или от атома к атому. Кроме того, когда объекты свариваются, металл нагревается (оранжево-красное свечение) за счет передачи тепла от дуги.

Это называется теплопроводностью и является очень эффективным методом передачи тепла в металлах. Однако воздух плохо проводит тепло.

Конвекция

Конвекция — это передача тепловой энергии в жидкости.Этот вид отопления чаще всего встречается на кухне с кипящей жидкостью.

Воздух в атмосфере действует как жидкость. Солнечное излучение падает на землю, нагревая скалы. Когда температура породы повышается из-за теплопроводности, тепловая энергия выделяется в атмосферу, образуя воздушный пузырь, который теплее окружающего воздуха. Этот пузырь воздуха поднимается в атмосферу. Когда он поднимается, пузырек охлаждается за счет тепла, содержащегося в пузыре, движущемся в атмосферу.

По мере того, как масса горячего воздуха поднимается, воздух заменяется окружающим более прохладным и более плотным воздухом, который мы ощущаем как ветер. Эти движения воздушных масс могут быть небольшими в определенном регионе, например, локальные кучевые облака или большие циклы в тропосфере, охватывающие большие участки земли. Конвекционные течения ответственны за многие погодные условия в тропосфере.

Быстрые факты

Это не тепло, которое вы чувствуете, а ультрафиолетовое излучение солнца, вызывающее солнечные ожоги, ведущие к раку кожи.Солнечное тепло не приводит к солнечным ожогам.

Согласно данным Американской академии дерматологии, солнечный свет состоит из двух типов вредных лучей, которые достигают Земли — ультрафиолетовых лучей A (UVA) и ультрафиолетовых лучей B (UVB). Чрезмерное воздействие на них может привести к раку кожи. Каждый из этих лучей не только вызывает рак кожи, но и делает следующее:

UVA-лучи могут преждевременно состарить вашу кожу, вызвать появление морщин и возрастных пятен, а также могут проходить через оконное стекло.
UVB являются основной причиной солнечных ожогов и блокируются оконным стеклом.

Безопасного способа загара не существует. Это включает излучение от искусственных источников, таких как солярии и солнечные лампы. Каждый раз, загорая, вы повреждаете кожу. По мере нарастания этого ущерба вы ускоряете старение кожи и повышаете риск развития всех типов рака кожи.

Даже в пасмурные дни ультрафиолетовое излучение может проходить сквозь облака и вызывать солнечный ожог, если вы достаточно долго находитесь на улице.

Жизнь за пределами сети: как вырабатывать собственное электричество

Когда мы с женой переехали в Монтану, мы нашли удобный дом на нескольких акрах земли с видом на горы.

Была только одна загвоздка — дом был отключен от электросети. Фактически, каждый в подразделении генерировал свою собственную энергию, включая отель типа «постель и завтрак» поблизости.

Это не значит, что он был примитивным. В доме были солнечные батареи, ветряная турбина, аккумуляторная батарея и инвертор, генератор и полный набор бытовой техники, включая стиральную машину и сушилку, холодильник, плиту, спутниковое телевидение, пропановую печь и даже посудомоечную машину.

Поскольку до приезда в Монтану я работал на когенерационной электростанции, я не слишком беспокоился о выработке собственной электроэнергии, поэтому мы купили дом.

Солнечная панель с трекером

Жизнь вне сети

Предыдущий владелец показал мне важные объекты и рассказал, как с ними работать. Когда мы въехали, мы вставили компактные люминесцентные лампы в каждую розетку, запрограммировали термостат на автоматическое понижение температуры ночью и обязательно выключили свет, когда выходили из комнаты. Мы думали, что у нас все под контролем.

В нашу третью ночь в доме мы легли спать, как обычно, под слабый шум ветра снаружи, звук, который мы уже начали получать, потому что он генерировал большую часть нашей энергии.Среди ночи меня разбудил звук — ничего. Ни гула холодильника, ни вентилятора печи, ни ветра. Крошечный индикатор питания на датчике угарного газа не светился, как и цифровой дисплей на радиочасах. У нас не было силы.

Ветряная турбина

Я встал и вышел на улицу, чтобы проверить силовое оборудование. Очевидно, ветер утих ночью, и небольшое количество потребляемой энергии истощило батареи. Я запустил бензиновый генератор, и он начал подавать электроэнергию в наш дом и заряжать батареи.

Я только что усвоил первый урок энергии ветра и солнца: на них не всегда можно рассчитывать, когда они вам нужны. Независимо от того, где вы находитесь, солнце всегда заходит, а ветер перестанет дуть.

Наши источники энергии, геотермальные источники — Национальные академии

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия производится за счет тепла расплавленных недр Земли. Эта энергия используется для выработки электроэнергии, когда вода закачивается глубоко под землю и возвращается в виде пара (или горячей воды, которая позже преобразуется в пар) для привода турбины в электрогенераторе.

Геотермальные ресурсы с умеренными и низкими температурами также используются для непосредственного обогрева зданий и обеспечения отопления помещений через системы централизованного теплоснабжения, в которых тепло распределяется между жилыми и коммерческими зданиями из центрального источника. Большинство геотермальных резервуаров США расположены в западных штатах, на Гавайях и на Аляске, где границы между массивными плитами в земной коре обеспечивают концентрацию геологической активности, которая улавливает тепло, генерируемое ядерным распадом радиоактивных элементов.

Большинство геотермальных резервуаров США расположены в западных штатах, на Гавайях и на Аляске, где границы между массивными плитами в земной коре обеспечивают концентрацию геологической активности.

Хотя Соединенные Штаты вырабатывают больше электроэнергии из геотермальной энергии, чем любая другая страна в мире, в 2015 году на их долю приходилась небольшая часть — 1% от общего объема наших поставок энергии. Ожидается, что эта доля будет расти примерно на 4,9% в год в период с настоящего момента до 2040 года, когда, по прогнозам, она составит целых 4.6% выработки электроэнергии. Но его общий вклад в потребление энергии в США в ближайшем будущем останется менее 1%.

Значительное расширение использования геотермальных источников энергии, которые не являются прерывистыми, как солнечная и ветровая генерация, потребует серьезного технологического развития и повлечет за собой значительные затраты.

Традиционная геотермальная генерация, основанная на источниках тепла в пределах 3 километров (км) от поверхности, является зрелой технологией с ограниченной ресурсной базой.Исследование на западе США показало, что в выявленных геотермальных ресурсах этого региона имеется 13 гигаватт электрической мощности. Для значительного расширения этой базы потребуются усовершенствованные геотермальные системы для добычи тепла на глубину до 10 км. Однако такие системы сталкиваются с множеством технических проблем и в настоящее время не создаются.

Руководство для преподавателя: почувствуйте тепло

Это задание является частью нашего инструмента «Инженерия в классе» для преподавателей! Щелкните здесь, чтобы узнать больше о научных стандартах нового поколения (NGSS) для инженерии, установить связь с НАСА и узнать о других мероприятиях, соответствующих стандартам.

›Изучите инструмент

Обзор

Инженеры средней школы будут использовать жидкость, проходящую через трубки, чтобы собирать тепловую энергию из источника и перемещать ее, точно так же, как инженеры по отводу тепла, работающие над марсоходами Curiosity и Mars 2020. После мозгового штурма идеи и построение их дизайна, студенты должны будут проверить свои конструкции, чтобы увидеть, насколько хорошо они работают. Критерии успеха в этом деле заключается в улавливании измеримого количества тепла от лампы в жидкость.Чем больше тепла улавливается, тем лучше дизайн. Студенты будут иметь оптимизировать их конструкцию, чтобы жидкость могла улавливать как можно больше нагрейте по возможности.

Материалы

2 бумажных стаканчика — среднего размера (на нагреватель)

Прозрачная пластиковая трубка 3 фута (0,9 м) — внешний диаметр: ¼ дюйма (6 мм) (на нагреватель)

Большой лист картона — например , 11 x 17 дюймов (28 x 43 см) (на нагреватель)

Алюминиевая фольга

Черный маркер

Черная бумага

Кувшин с водой

Линейка

Ножницы

Соломинки

Изолента

Гусиная шея 100-ваттная лампа для внутреннего освещения — дополнительно при использовании солнечного света

Цифровой термометр для дома и улицы с точностью до десятых долей градуса

Бланк для учащихся — скачать PDF

Менеджмент

Прочтите брошюру и подробные сведения о занятиях, чтобы ознакомиться с мероприятием

Сбор материалов, перечисленных выше

Изготовить образец водонагревателя

Мероприятие занимает от 1,5 до 2 часов.При необходимости решите, где хранить детские водонагреватели.

Решите, будете ли вы использовать солнечный свет или лампу для обогрева водонагревателей.

Указание по безопасности: при использовании лампы держите шнур и лампочку подальше от воды. Чтобы цоколь лампы располагался подальше от водонагревателя, используйте лампу на гибкой стойке. Такая лампа также позволяет детям легко держать лампочку над водонагревателем.

Процедуры

Представьте задачу (5 минут)

Расскажите детям, как НАСА может использовать солнечное отопление на Луне:
Чтобы выжить в течение длительного пребывания на Луне, астронавтам понадобятся здания, которые могут их защитить из-за низких температур Луны, которые почти вдвое ниже, чем в Антарктиде.Один из способов обогреть здание — использовать солнце. В некоторых местах около полюсов Луны почти постоянно светит солнце. Этот постоянный приток солнечного света можно использовать для нагрева воды. Когда у вас есть горячая вода, ее можно прокачать через здание, чтобы нагреть.

Покажите детям ваш образец водонагревателя:
Это один из видов водонагревателя. Вода начинается здесь, в чашке для подачи воды, стекает вниз по трубке (за счет силы тяжести), нагревается на панели, а затем вытекает из конца трубки в сборную чашу.Это лишь один из способов сделать водонагреватель. Вы можете внести изменения в этот дизайн, чтобы он работал лучше. Улучшение дизайна на основе тестирования называется процессом инженерного проектирования.

Мозговой штурм и дизайн (10 минут) — раздайте лист задания. Обсудите вопросы в разделе «Мозговой штурм и дизайн».

Какого цвета сделать трубку и фон?
Напомните детям, что черный цвет хорошо поглощает тепловую энергию, а белый ее отражает.

С какой скоростью должна течь вода через трубку? Как его скорость может повлиять на его температуру?
Чем дольше вода поглощает тепловую энергию, тем теплее она становится. Дети могут дать воде больше времени для поглощения тепловой энергии, замедляя поток.

Как зигзагообразная форма трубки помогает воде поглощать тепло солнца или лампочки?
Чем дольше свет будет светить на воду в трубке, тем теплее будет вода. Если дети запускают трубку так, чтобы большая ее часть находилась там, где сильный свет, вода будет поглощать больше тепла.

Сборка, тестирование, оценка и переработка (60 минут)

Попросите учащихся следовать указаниям, приведенным в разделе «Сборка» на листе задач.

Дайте воде течь через трубку — Проделайте небольшое отверстие возле дна чашки. Вставьте трубку в отверстие. Установите вторую чашку под другой конец трубки. Протестируйте свою систему водой. Закройте все утечки.

Постройте свой водонагреватель — используйте материалы, чтобы спроектировать систему, которая может помочь воде поглотить много тепловой энергии.

Протестируйте, оцените и измените конструкцию:

Поставьте обогреватель на яркий солнечный свет или на 8 дюймов (20 см) ниже лампы. Примечание по безопасности: держите воду подальше от розетки, лампы и колбы.

Измерьте и запишите температуру воды в кувшине. *

Налейте воду из кувшина в подающую чашку.

Запишите температуру воды, выходящей из нижнего конца трубки.

Можете ли вы получить еще большую сдачу?

Помогите воде поглотить больше тепла — добавьте материалы сверху, снизу или вокруг трубки, чтобы направить больше тепловой энергии на воду.Также подумайте, как можно использовать цвет, чтобы нагреть воду.

Замедлите поток — чем дольше вода остается на свету, тем сильнее она нагревается. Придумайте, как заставить воду течь через трубку медленно.

Сделайте трубку длиннее — чем длиннее трубка, тем дольше вода остается на свету. Склейте две трубки вместе.

Пузырьки воздуха забивают трубку — продуйте трубку, чтобы очистить ее.

* Как измерить изменение температуры воды:
Посмотрите, как использовать цифровой комнатный-наружный термометр для измерения температуры воды до и после.Датчик на конце длинного провода — это «наружная» часть термометра. Окуните его в кувшин с холодной водой. Подождите одну минуту или пока индикация «вне помещения» не перестанет меняться. Запишите эту температуру «до». Включите лампу и поместите ее на восемь дюймов выше водонагревателя. Наполните подающую чашку водой из кувшина. Когда конец трубки просочится в сборную чашу, удерживайте наконечник или проволоку в струе воды. Скажите детям, чтобы они не касались наконечника — тепло от их рук повлияет на чтение.Запишите эту температуру «после». Сравнивая ее с температурой «до», дети могут рассчитать повышение температуры воды.

Помогите детям решить любую из следующих проблем. Например, если:

Утечка воды — добавьте дополнительную ленту к стыкам или переделайте их.

Дети забывают, как измерять изменение температуры. Дети должны записывать температуру воды в кувшине. Затем они должны налить воду из кувшина в подающую чашу в верхней части нагревателя и измерить температуру, когда она вытекает из трубки.

Температура меняется незначительно — это означает, что воде нужно проводить больше времени на свету. Попросите детей поместить большую часть трубки в наиболее яркое место, сделать трубку длиннее или замедлить поток воды. Также предложите покрасить трубки в черный цвет или положить за трубку кусок черной бумаги, чтобы поглотить больше тепловой энергии.

Трубка недостаточно длинная — сделайте трубку длиннее, соединив две или три вместе.

Вода течет по трубке слишком быстро — измените скорость потока воды.Зажмите трубку лентой или скрепками. Также проверьте высоту чашки для подачи воды. Чем выше он находится над концом трубки, тем быстрее будет течь вода. Чтобы замедлить поток, переместите их так, чтобы две чашки были почти на одной высоте.

Обсудите, что произошло (10 минут) — Пусть дети покажут друг другу свои обогреватели и расскажут, как они решали возникающие проблемы. Подчеркните ключевые идеи в задаче, задав вопросы в разделе обсуждения ниже.

Обсуждение

Как космонавты могут использовать солнечный водонагреватель?
Солнечные водонагреватели могут нагревать воду для повседневного использования.Горячую воду также можно использовать для обогрева лунных застав, теплиц и других сооружений.

Где в вашем водонагревателе возникли теплопроводность, конвекция и излучение?
Проводимость возникла там, где трубка находилась в прямом контакте с теплой панелью и молекулами нагретого воздуха. Конвекция возникает, когда теплая солнечная панель (и свет, если таковой использовался) нагревает воздух, делая его менее плотным и заставляя его подниматься. Излучение происходило, когда тепло передавалось от источника тепла через инфракрасное излучение и свет.

Какие функции помогают солнечному водонагревателю использовать солнечную энергию (свет и инфракрасное излучение) для нагрева воды?
Основные характеристики: большая площадь поверхности, обращенная к свету, черный цвет, тонкая трубка для эффективного поглощения тепла, прозрачная крышка для минимизации потерь тепла и изоляция.

Ранние идеи инженеров редко работают идеально. Как тестирование помогает улучшить дизайн?
Тестирование помогает увидеть, что работает, а что нет. Зная это, вы можете улучшить дизайн, исправив то, что не работает должным образом или может работать еще лучше.

Как истории на обратной стороне раздаточного материала об исследовании Луны связаны с заданием?
Дети узнают, насколько холодно на Луне и как НАСА использует солнечный свет для выработки электроэнергии.

Оценка

Удлинители

Сконцентрируйте свет, чтобы вода стала горячее.
Попросите детей использовать папки для файлов и алюминиевую фольгу, чтобы сделать панели, которые могут отражать и концентрировать свет. Попросите детей прикрепить отражатели к водонагревателям.Рассчитайте среднее изменение температуры водонагревателей группы.

Подключить водонагреватели последовательно.
После того, как дети добьются успеха со своими индивидуальными водонагревателями, соедините несколько вместе. Прохождение воды через несколько солнечных водонагревателей нагревает воду намного больше, чем когда течет только через один?

Сделайте солнечную плиту!
Попросите детей использовать процесс инженерного проектирования, чтобы сделать солнечную плиту и приготовить зефир для голодных космонавтов.

Посмотрите передачу PBS о солнечной энергии
Посмотрите программу PBS NOVA «Спасенные солнцем». В нем описываются инновационные способы использования солнечной энергии для производства тепловой энергии и электроэнергии.

UCAR Center for Science Education

Энергия передается между поверхностью Земли и атмосферой различными способами, включая излучение, проводимость и конвекцию.
Кредит: NOAA NWS

Электропроводность — это один из трех основных способов перемещения тепловой энергии с места на место.Два других способа движения тепла — это излучение и конвекция . Проводимость — это процесс, при котором тепловая энергия передается через столкновения между соседними атомами или молекулами. Проводимость легче происходит в твердых телах и жидкостях, где частицы расположены ближе друг к другу, чем в газах, где частицы находятся дальше друг от друга. Скорость передачи энергии за счет проводимости выше, когда существует большая разница температур между контактирующими веществами.

Представьте себе сковороду, установленную на открытой походной плите. Тепло огня заставляет молекулы в кастрюле вибрировать быстрее, делая ее горячее. Эти колеблющиеся молекулы сталкиваются с соседними молекулами, заставляя их вибрировать быстрее. Когда эти молекулы сталкиваются, тепловая энергия передается через проводимость остальной части сковороды. Если вы когда-либо прикасались к металлической ручке горячей сковороды без прихватки, вы не понаслышке знакомы с теплопроводностью!

Некоторые твердые тела, например металлы, являются хорошими проводниками тепла.Неудивительно, что у многих кастрюль и сковородок есть изолированные ручки. Воздух (смесь газов) и вода плохо проводят тепловую энергию. Их называют изоляторами.

Проводимость в атмосфере

Проводимость, излучение и конвекция играют роль в перемещении тепла между поверхностью Земли и атмосферой. Поскольку воздух — плохой проводник, большая часть передачи энергии за счет проводимости происходит непосредственно у поверхности Земли. Проводимость напрямую влияет на температуру воздуха всего на несколько сантиметров в атмосферу.

Днем солнечный свет нагревает землю, которая, в свою очередь, нагревает воздух прямо над ней за счет теплопроводности. Ночью земля охлаждается, и тепло перетекает из более теплого воздуха прямо над более прохладной землей посредством теплопроводности.

В ясные солнечные дни при слабом ветре или его отсутствии температура воздуха может быть намного выше прямо у земли, что совсем немного над ней. Хотя солнечный свет нагревает поверхность, поток тепла от поверхности к находящемуся выше воздуху ограничивается плохой проводимостью воздуха.Серия термометров, установленных на разной высоте над землей, показала бы, что температура воздуха быстро падает с высотой.

Источники энергии для отопления — энергоэффективные, разумные инвестиции

Большинство систем лучистого отопления работают с использованием теплой воды. Нагреть воду не очень сложно. Вот лишь некоторые из ваших многочисленных вариантов использования источников тепловой энергии: природный газ, пропан (LP), нефть, уголь, дрова, электричество, тепловые насосы, тепловые насосы, работающие на земле, и солнечная энергия. Radiantec стремится предлагать продукты, которые отличаются высокой энергоэффективностью , но при этом являются разумным вложением средств.

Водонагреватель Polaris

Газовый водонагреватель

Здесь, в Radiantec , мы часто рекомендуем использовать бытовые водонагреватели вместо дорогих бойлеров. Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о том, как использование водонагревателя вместо бойлера является энергоэффективным и экономит ваши деньги.

Газ легко доступен и производится в основном в Соединенных Штатах. Цена на газ выросла вместе с другими источниками, но он достаточно чистый, чтобы использовать его с технологией конденсации дымовых газов.

Мой друг-сантехник верит в водогрейный котел, но мы использовали водонагреватель Polaris, и наша система работает отлично. Ах да, мы сами установили.

Рик, Массачусетс

Качественный дровяной котел

Масляные котлы или водонагреватели

В некоторых местах нефть может быть дешевле газа. в настоящее время. Нефть также имеет более высокую теплотворную способность, чем сжиженный газ (LP). Однако у масла есть ряд недостатков.Нефть загрязняет больше, чем газ, и отопительные агрегаты в настоящее время не так эффективны. Нам не известны установки, работающие на жидком топливе, которые могут конденсировать дымовой газ, но некоторые из них находятся на стадии разработки.

Кроме того, многие поставки нефти импортируются из нестабильных стран. Цена и доступность топочного мазута могут быть нестабильными по политическим причинам. . Наконец, некоторые считают, что наши нефтяные ресурсы должны быть зарезервированы для транспортировки.

Дровяные или угольные обогреватели

Эти обогреватели работают лучше всего, когда им позволяют иметь продолжительное время горения при достаточно высоких температурах.

К сожалению, дровяные и особенно угольные обогреватели могут серьезно загрязнять окружающую среду, когда они останавливаются с оставшейся загрузкой топлива. Если вы решите использовать этот источник тепловой энергии, мы рекомендуем вам включить в систему какой-либо теплоаккумулятор, чтобы нагреватель мог работать в удобное время и с меньшими выбросами. Для этой цели очень хорошо работает накопительная система, аналогичная системе солнечного отопления. .

На рисунке справа показана популярная система солнечного отопления, которая производит горячую воду, а также обогревает помещения.Если вы используете дровяной котел вместо солнечных батарей, у вас будет дровяная система отопления со многими преимуществами. Вы будете производить горячую воду и пользоваться преимуществами аккумулирования тепла. Мы также думаем, что в целом система будет безопаснее. Древесина или уголь могут обеспечить энергетическую независимость и могут быть экономически эффективными, если вы цените труд как полезное упражнение. Но очень важно сжечь эти продукты чисто.

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы легко производят теплую воду. Относительно низкие температуры, необходимые для излучающих систем, обеспечивают хорошую эффективность солнечной панели . Качество и эффективность солнечного отопления значительно улучшились. и инвестиционная стоимость или «окупаемость» могут быть очень хорошими, если система хорошо спроектирована.

Практически все солнечные системы отопления требуют хранения тепла на время, когда солнце не светит. Для этой цели идеально подходит конструкция перекрытия на уровне грунта. Бытовые водонагреватели также могут использоваться для хранения воды, нагретой солнечными батареями, для последующего использования.

Почти во всех случаях солнечной энергетической системе потребуется некоторая форма «резервного копирования» для обеспечения теплом в течение длительных облачных периодов. В противном случае вы достигнете точки убывающей отдачи, если чрезмерно сконструируете свою систему в попытке перейти на 100% солнечную энергию.

Вы можете «сделать немного солнечной энергии» и использовать два или три солнечных коллектора или, если позволяет архитектура, вы можете использовать больше солнечных коллекторов, чтобы добиться более высокого процента солнечного нагрева вашего тепла и горячей воды. В любом случае, «переборщить» с солнечной системой — ошибка.Вы можете создать архитектурные проблемы, если попытаетесь разместить на крыше слишком много солнечных панелей.

Имейте в виду, что солнечные панели, предназначенные для нагрева воды, содержат сеть трубок, заполненных водой, поэтому они весят значительно больше, чем фотоэлектрические солнечные панели, предназначенные для преобразования электричества от солнца.

Солнечные коллекторы не обязательно ставить на дом. Их также можно установить на подставку на уровне земли .

Фотоэлектрические солнечные коллекторы, вырабатывающие электроэнергию, дешевеют.

В зависимости от климата, архитектуры и обязательств доля солнечного обогрева варьируется от 25% до 95% . Солнечная секция

Радиант Модернизация

Вы можете добавить котел к уже имеющемуся котлу для отопления плинтуса . Вам понадобится смесительный клапан, чтобы иметь возможность понижать температуру высокотемпературной котловой воды до температуры, безопасной для вашей системы лучистого отопления, при этом обеспечивая высокотемпературную котловую воду для использования, для которого котел был разработан.

Может быть желательно использовать трубку с барьером для диффузии кислорода для защиты компонентов системы. Альтернативой было бы разделение двух жидкостей с помощью теплообменника.

Электрический нагрев

Электрическое отопление нежелательно, если не доступен недорогой источник электроэнергии с низким воздействием на окружающую среду, такой как гидро- или солнечная энергия. В некоторых случаях, когда требуется совсем немного электроэнергии, может иметь смысл использование источника электрического тепла.

Электроэнергия требует больших затрат и обычно оказывает сильное воздействие на окружающую среду.

Большая часть электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается на угле, атомной электростанции или ископаемом топливе. Энергоэффективность для электроэнергии невысока из-за потерь при преобразовании энергии, а также из-за потерь в линиях передачи.

Следует избегать использования электричества для простых целей, таких как отопление и горячая вода .

Геотермальная энергия

Так называемые геотермальные источники энергии извлекают тепловую энергию из земли с помощью электрического теплового насоса.Проблема в том, что паразитные затраты на электроэнергию обычно очень высоки, и закупочная цена системы также довольно высока.

В каком-то смысле экологические издержки геотермальной системы почти такие же высокие, как и у прямой электрической системы, и нет реальной экономии затрат, когда все складывается.

Если «COP» или «коэффициент полезного действия» можно улучшить, а затраты можно снизить, этот подход может внести реальный вклад, но цифры еще не указаны.

ВНИМАНИЕ:

Некоторым отопительным агрегатам требуется чрезмерное количество перекачиваемой энергии для перемещения воды через агрегат. Было бы обидно купить два высоконапорных насоса, а затем вечно слушать шум, который они производят, а также платить за электричество, которое они используют. Этой проблеме особенно подвержены регулирующие газовые установки.

Сила Солнца

Солнце — ближайшая к Земле звезда. Даже на расстоянии 150 миллионов километров (93 миллиона миль) его гравитационное притяжение удерживает планету на орбите.Он излучает свет и тепло или солнечную энергию, что делает возможным существование жизни на Земле.

Растениям для роста необходим солнечный свет. Животные, в том числе люди, нуждаются в растениях для еды и производимого ими кислорода. Без солнечного тепла Земля замерзла бы. Не было бы ветра, океанских течений или облаков, переносящих воду.

Солнечная энергия существует столько же, сколько солнце — около 5 миллиардов лет. Хотя люди существуют не так давно, они уже тысячи лет используют солнечную энергию по-разному.

Солнечная энергия необходима для сельского хозяйства — обработки земли, выращивания сельскохозяйственных культур и разведения скота. Развитое около 10 000 лет назад сельское хозяйство сыграло ключевую роль в подъеме цивилизации. Солнечные методы, такие как севооборот, увеличивают урожай. Сушка продуктов при помощи солнца и ветра предотвращала порчу урожая. Этот избыток пищи позволил создать более плотное население и структурированные общества.

Ранние цивилизации по всему миру располагали здания лицом на юг, чтобы собирать тепло и свет.Они использовали окна и световые люки по той же причине, а также для обеспечения циркуляции воздуха. Это элементы солнечной архитектуры. Другие аспекты включают использование выборочного затенения и выбор строительных материалов с тепловой массой, то есть они сохраняют тепло, например, камень и бетон. Сегодня компьютерные программы делают приложения проще и точнее.

Теплица — еще одна ранняя солнечная разработка. Преобразуя солнечный свет в тепло, теплицы позволяют выращивать растения вне сезона и в неподходящем для них климате.Одна из самых ранних теплиц датируется 30 годом н. Э., Еще до изобретения стекла. Построенный из полупрозрачных листов слюды, тонкого минерала, он был построен для римского императора Тиберия, который хотел есть огурцы круглый год. Сегодня общая методика остается такой же, хотя было сделано много улучшений для увеличения разнообразия и количества выращиваемых культур.

После того, как пища собрана, для ее приготовления можно использовать солнечную энергию. Первая плита на солнечных батареях была построена в 1767 году швейцарским физиком Горацием де Соссюром.Он достиг температуры 87,8 градуса по Цельсию (190 градусов по Фаренгейту) и использовался для приготовления фруктов. Сегодня существует множество различных типов солнечных печей, которые используются для приготовления, сушки и пастеризации, что замедляет рост микробов в пище. Поскольку они не используют ископаемое топливо, они безопасны, не вызывают загрязнения и не вызывают вырубки лесов.

Солнечные плиты используются во многих частях мира, и их количество растет. Подсчитано, что только в Индии их установлено полмиллиона.В Индии есть две самые большие в мире системы для приготовления пищи на солнечных батареях, которые могут ежедневно готовить пищу для 25 000 человек. По словам премьер-министра Индии Манмохана Сингха, «поскольку исчерпаемые источники энергии в стране ограничены, существует острая необходимость сосредоточить внимание на развитии возобновляемых источников энергии и использовании энергоэффективных технологий».

В Никарагуа модифицированная солнечная плита используется для стерилизации медицинского оборудования в клиниках.

Солнечная тепловая энергия может использоваться для нагрева воды.Впервые представленный в конце 1800-х годов, солнечный водонагреватель был большим усовершенствованием по сравнению с печами, которые сжигали дрова или уголь, потому что он был чище и дешевле в эксплуатации. Они были очень популярны в американских домах в солнечных местах, включая Аризону, Флориду и Калифорнию. Однако в начале 1900-х годов стали доступны недорогие нефть и природный газ, и начали заменяться солнечные системы водоснабжения. Сегодня они снова не только популярны; они становятся нормой в некоторых странах, включая Китай, Грецию и Японию.Их даже требуется использовать в любом новом строительстве в Австралии, Израиле и Испании.

Помимо нагрева воды, солнечная энергия может использоваться для того, чтобы сделать ее пригодной для питья или питья. Один из методов — солнечная дезинфекция (SODIS). Разработанный в 1980-х годах, SODIS включает в себя наполнение пластиковых бутылок содовой водой, а затем их выдержку на солнечном свете в течение нескольких часов. Этот процесс уменьшает количество вирусов, бактерий и простейших в воде. Более 2 миллионов человек в 28 развивающихся странах ежедневно используют этот метод для получения питьевой воды.
Солнечная энергия — преобразование солнечного света в электричество — еще одно применение солнечной технологии. Это можно сделать несколькими способами. Двумя наиболее распространенными являются фотоэлектрические (солнечные элементы) и концентрирующая солнечная энергия.

Солнечные элементы преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество. Количество энергии, генерируемой каждой ячейкой, очень низкое. Следовательно, большое количество ячеек должно быть сгруппировано вместе, как панели, установленные на крыше дома, для выработки достаточной мощности.

Первый солнечный элемент был построен в 1880-х годах.Самое раннее крупное применение было на американском спутнике Vanguard I, запущенном в 1958 году. Радиопередатчик, работающий на солнечных батареях, работал около семи лет; одна, использующая обычные батареи, проработала всего 20 дней. С тех пор солнечные элементы стали общепризнанным источником энергии для спутников, в том числе используемых в телекоммуникационной отрасли.

На Земле солнечные элементы используются во всем: от калькуляторов и часов до домов, коммерческих зданий и даже стадионов. Всемирный стадион Гаосюн на Тайване, построенный в 2009 году для проведения Всемирных игр, имеет более 8800 солнечных батарей на крыше.Чарльз Лин, директор Тайваньского бюро общественных работ, сказал: «Панели солнечной энергии стадиона сделают его самодостаточным для удовлетворения потребностей в электроэнергии». Когда стадион не используется, он может обеспечивать электроэнергией 80 процентов окрестностей.

В отличие от солнечных элементов, которые используют солнечный свет для выработки электроэнергии, технология концентрирования солнечной энергии использует солнечное тепло. Линзы или зеркала фокусируют солнечный свет в небольшой луч, который можно использовать для управления котлом. Это производит пар для работы турбин для выработки электроэнергии.Этот метод будет использоваться на электростанции Солана, которую строит коммунальная компания APS за пределами Феникса, штат Аризона, в США. По завершении строительства в 2012 году Solana станет одной из крупнейших солнечных электростанций в мире. После выхода на полную мощность он будет обслуживать 70 000 домов.

«Это важная веха для Аризоны в наших усилиях по увеличению количества возобновляемой энергии, доступной в Соединенных Штатах», — сказала бывший губернатор Аризоны Джанет Наполитано.

Есть некоторые проблемы с солнечной энергией.Во-первых, он прерывистый или непостоянный. Когда нет солнца — например, ночью — невозможно выработать электроэнергию. Для обеспечения непрерывного энергоснабжения необходимо использовать накопители или другие источники энергии, такие как энергия ветра. Во-вторых, хотя фотоэлектрическую и концентрирующую солнечную энергию можно использовать практически где угодно, необходимое им оборудование занимает много места. Установка, за исключением существующих конструкций, может оказать негативное влияние на экосистему, вытесняя растения и диких животных.Наконец, стоимость сбора, преобразования и хранения солнечной энергии очень высока. Однако по мере развития технологий и роста спроса затраты снижаются.

Ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, в настоящее время производят большую часть нашей электроэнергии и энергии двигателей. Они также производят почти все наши загрязнения. Кроме того, они не возобновляемые, а это означает, что их предложение ограничено.

Солнце, с другой стороны, в изобилии предлагает бесплатную и чистую энергию. Фактически, он дает гораздо больше энергии, чем мы можем когда-либо использовать.Вопрос только в том, как и когда мы воспользуемся этим в полной мере.

Обогрев дома за счет энергии земли своими руками: обогрев за счет энергии земли, земляное отопление из земли своими руками, фото и видео примеры

Обогрев дома за счет энергии земли своими руками: обогрев за счет энергии земли, земляное отопление из земли своими руками, фото и видео примеры

принцип работы, монтаж своими руками, обогрев из земли

Принцип работы

История появления

Плюсы

Монтаж

Заключение

что такое система с внешним земляным контуром

Геотермальное отопление из-под недр земли: что это такое, принцип работы

Принцип работы

Список оборудования

Достоинства

Недостатки

Внутренний и внешний виды земляных контуров

Тепловой насос воздух-вода: схема

Горизонтальная установка системы, работающей за счет тепла земли

Вертикальная установка

Монтаж геотермального отопления для частного загородного дома

Полезное видео

Окупаемость, количество производимой энергии

обогрев загородного дома за счёт тепла земли современные способы и технологии

Современный вид отопления

Как отопить загородный дом с помощью природы?

Принцип работы геотермальных систем

Оборудование, которое не займет много пространства.

Преимущества геотермального отопления

Экономия площади при монтаже тепловых насосов

Отопление дома теплом земли, тепловая энергия земли

Как это работает?

Виды установок для отбора тепла земли

Плюсы и минусы

Заключение

принцип работы, стоимость, видео, отзывы

Применение энергии земли

Принцип работы

Преимущества системы

Разновидности компоновки

Вертикальные установки

Горизонтальный монтаж

Подводное размещение

Земляное отопление. Как сделать геотермальное отопление в частном доме. Теплообменник горизонтального расположения

Принцип действия геотермальных систем

Виды геотермальных систем

Заключение

Способы получения природной тепловой энергии

Принципы функционирования геотермального отопления

Устройство геотермальной отопительной системы

Оборудование для обустройства геотермального отопления

Монтаж системы

Преимущества и недостатки

Главные недостатки геотермального отопления

Вывод

Как получить тепло в дом из земли

Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

Как устроено геотермальное отопление

Геотермальное оборудование для использования тепла земли

Монтаж и установка геотермального отопления

Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

Гейзерное отопление частного дома

Как с помощью геотермального насоса отопить дом

Принцип работы

История появления

Плюсы

Монтаж

Заключение

Рекомендуем также

Геотермальное отопление своими руками: как сделать обогрев

Преимущества и минусы

Ресурсы геотермального отопления

Как работает альтернативное отопление?

Два способа расположения теплообменника

Вариант 1: вертикальное расположение внешнего коллектора

Вариант 2: горизонтальное расположение земляного коллектора

Установка горизонтального теплоносителя в водоем

Как установить своими руками?

NWS JetStream — Передача тепловой энергии

Излучение

Проводимость

Конвекция