Hệ thống sưởi ấm địa nhiệt cho một ngôi nhà nông thôn: tính năng tự làm

Chúng ta biết rằng địa nhiệt là sức nóng của Trái đất và khái niệm “địa nhiệt” thường gắn liền với núi lửa và mạch nước phun. Ở Nga, năng lượng địa nhiệt được sử dụng chủ yếu ở quy mô công nghiệp, ví dụ, có những nhà máy điện ở Viễn Đông hoạt động bằng cách sử dụng sức nóng của hành tinh chúng ta.

Nhiều người chắc chắn rằng việc tự tay làm hệ thống sưởi địa nhiệt tại nhà là một điều gì đó không khoa học viễn tưởng. Không phải nó? Nhưng điều này hoàn toàn không đúng sự thật! Với sự phát triển của công nghệ hiện đại, việc sử dụng “năng lượng xanh” trong nước đã trở nên hoàn toàn khả thi.

Chúng ta sẽ nói về nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi thay thế, ưu điểm và nhược điểm của nó và so sánh nó với các hệ thống sưởi ấm truyền thống. Bạn cũng sẽ tìm hiểu về cách định vị bộ trao đổi nhiệt và cách lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt bằng tay của chính bạn.

Một vài sự thật lịch sử

Khi cuộc khủng hoảng dầu mỏ nổ ra vào những năm 70 của thế kỷ trước, ở phương Tây đã nảy sinh nhu cầu cấp thiết về nguồn năng lượng thay thế. Đó là thời điểm hệ thống sưởi ấm địa nhiệt đầu tiên bắt đầu được tạo ra.

Ngày nay chúng phổ biến rộng rãi ở Hoa Kỳ, Canada và các nước Tây Âu.

Ví dụ, ở Thụy Điển, họ tích cực sử dụng nước từ Biển Baltic, nơi có nhiệt độ +4°C. Ở Đức, việc áp dụng hệ thống sưởi ấm địa nhiệt thậm chí còn được tài trợ ở cấp tiểu bang.

Ở Nga có Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya và các nhà máy điện địa nhiệt khác. Nhưng có rất ít bằng chứng về việc sử dụng năng lượng của Trái đất trong khu vực tư nhân của chúng ta.

Ưu điểm và nhược điểm thực sự

Nếu hệ thống sưởi địa nhiệt trong khu vực tư nhân nhận được sự phân bổ tương đối ít ở Nga, phải chăng điều này có nghĩa là ý tưởng này không xứng đáng với chi phí thực hiện? Có lẽ nó không đáng để theo đuổi vấn đề này? Hóa ra đây không phải là trường hợp.

Sử dụng hệ thống sưởi ấm địa nhiệt cho ngôi nhà của bạn là một giải pháp có lợi nhuận.Và có một số lý do cho việc này. Chúng bao gồm việc lắp đặt nhanh chóng các thiết bị có thể hoạt động trong thời gian dài mà không bị gián đoạn.

Nếu bạn sử dụng chất chống đông chất lượng cao, thay vì nước, trong hệ thống sưởi, nó sẽ không bị đóng băng và độ mài mòn của nó sẽ ở mức tối thiểu.

Chúng tôi liệt kê những ưu điểm khác của loại sưởi ấm này.

• Quy trình đốt nhiên liệu được loại trừ. Chúng tôi tạo ra một hệ thống chống cháy tuyệt đối, trong quá trình vận hành không thể gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho nhà ở. Ngoài ra, một số vấn đề khác liên quan đến sự hiện diện của nhiên liệu đã được loại bỏ: giờ đây không cần phải tìm nơi lưu trữ, xử lý việc chuẩn bị hoặc giao hàng.
• Lợi ích kinh tế đáng kể. Trong quá trình vận hành hệ thống, sẽ không cần đầu tư thêm. Hệ thống sưởi ấm hàng năm được cung cấp bởi các thế lực tự nhiên mà chúng ta không mua được. Tất nhiên, khi vận hành máy bơm nhiệt, năng lượng điện được tiêu thụ, nhưng lượng năng lượng tạo ra vượt xa đáng kể lượng năng lượng tiêu thụ.
• Yếu tố môi trường. Sưởi ấm địa nhiệt của một ngôi nhà nông thôn tư nhân là một giải pháp thân thiện với môi trường. Việc không có quá trình đốt cháy sẽ loại bỏ việc giải phóng các sản phẩm cháy vào khí quyển. Nếu nhiều người nhận ra điều này và hệ thống cung cấp nhiệt như vậy trở nên phổ biến thì tác động tiêu cực của con người đến thiên nhiên sẽ giảm đi rất nhiều lần.
• Sự nhỏ gọn của hệ thống. Bạn không cần phải tổ chức một phòng nồi hơi riêng trong nhà. Tất cả những gì cần thiết là một máy bơm nhiệt, chẳng hạn như có thể được đặt ở tầng hầm.Đường viền đồ sộ nhất của hệ thống sẽ nằm dưới lòng đất hoặc dưới nước, bạn sẽ không nhìn thấy nó trên bề mặt trang web của mình.
• Đa chức năng. Hệ thống có thể hoạt động vừa để sưởi ấm vào mùa lạnh vừa làm mát trong mùa hè nắng nóng. Trên thực tế, nó sẽ thay thế không chỉ máy sưởi mà còn cả máy điều hòa không khí của bạn.
• Sự thoải mái về âm thanh. Máy bơm nhiệt hoạt động gần như âm thầm.

Việc lựa chọn hệ thống sưởi ấm địa nhiệt sẽ tiết kiệm chi phí, mặc dù thực tế là bạn sẽ phải chi tiền cho việc mua và lắp đặt thiết bị.

Nhân tiện, nhược điểm của hệ thống là họ đề cập chính xác các chi phí sẽ phải chịu để lắp đặt hệ thống và chuẩn bị vận hành. Bạn sẽ cần mua chính máy bơm và một số vật liệu, đồng thời thực hiện lắp đặt ống góp bên ngoài và mạch bên trong.

Tuy nhiên, những chi phí này sẽ được đền đáp chỉ trong vài năm đầu hoạt động. Việc sử dụng thiết bị thu gom chôn hoặc ngập nước sau này có thể tiết kiệm được một khoản tiền đáng kể.

Ngoài ra, bản thân quá trình cài đặt không phức tạp đến mức cần phải mời các chuyên gia bên thứ ba thực hiện. Nếu bạn không khoan, thì bạn có thể tự làm mọi việc khác.

Cần lưu ý rằng một số thợ thủ công, trong nỗ lực tiết kiệm tiền, đã học cách thu thập địa nhiệt Máy bơm nhiệt tự làm.

Về nguồn sưởi ấm địa nhiệt

Các nguồn năng lượng nhiệt trên mặt đất sau đây có thể được sử dụng để sưởi ấm địa nhiệt:

• nhiệt độ cao;
• nhiệt độ thấp.

Ví dụ, những loại có nhiệt độ cao bao gồm lò xo nhiệt. Chúng có thể được sử dụng nhưng phạm vi của chúng bị giới hạn bởi vị trí thực tế của các nguồn đó.

Trong khi ở Iceland loại năng lượng này được sử dụng tích cực thì ở Nga, nước nóng lại nằm cách xa khu dân cư. Chúng tập trung nhiều nhất có thể ở Kamchatka, nơi nước ngầm được sử dụng làm chất làm mát và cung cấp cho hệ thống nước nóng.

Nhưng chúng tôi có tất cả các điều kiện tiên quyết cần thiết để sử dụng các nguồn nhiệt độ thấp. Các khối không khí, đất hoặc nước xung quanh đều phù hợp cho mục đích này.

Một máy bơm nhiệt được sử dụng để trích xuất năng lượng cần thiết. Với sự trợ giúp của nó, quy trình được thực hiện để chuyển đổi nhiệt độ môi trường thành năng lượng nhiệt không chỉ để sưởi ấm mà còn để cung cấp nước nóng cho một hộ gia đình tư nhân.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi như vậy

Nếu bạn quen với cách nó hoạt động máy điều hòa hoặc tủ lạnh, thì sự giống nhau của các quá trình này với nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi địa nhiệt là hiển nhiên. Cơ sở của hệ thống là một máy bơm nhiệt, được kết nối với hai mạch - bên ngoài và bên trong.

Để tổ chức hệ thống sưởi ấm truyền thống trong bất kỳ ngôi nhà nào, cần lắp đặt các đường ống vận chuyển chất làm mát và bộ tản nhiệt, khi được làm nóng, nhiệt sẽ truyền vào trong nhà. Trong trường hợp của chúng tôi, đường ống và bộ tản nhiệt cũng cần thiết. Chúng tạo thành đường viền bên trong của hệ thống. Có thể thêm vào sơ đồ sàn ấm.

Đường viền bên ngoài trông lớn hơn nhiều so với đường viền bên trong, mặc dù kích thước của nó chỉ có thể được đánh giá trong quá trình lập kế hoạch và lắp đặt. Trong quá trình hoạt động, nó vô hình vì nó ở dưới lòng đất hoặc dưới nước. Nước thường hoặc chất chống đông dựa trên ethylene glycol lưu thông bên trong mạch này, điều này được ưu tiên hơn nhiều.

chất làm mát trong mạch bên ngoài, nó được làm nóng đến trạng thái môi trường mà nó được ngâm trong đó và được gửi ở dạng “nóng” đến bơm nhiệt. Thông qua đó, nhiệt tập trung được truyền vào mạch bên trong, do đó nước trong đường ống, bộ tản nhiệt và sàn có hệ thống sưởi được làm nóng.

Vì vậy, yếu tố then chốt tạo nên hoạt động cho toàn bộ hệ thống là bơm nhiệt. Nếu nhà bạn có một chiếc máy giặt thông thường thì hãy biết: chiếc máy bơm này sẽ chiếm diện tích gần như nhau.

Để hoạt động, nó cần điện nhưng chỉ tiêu thụ 1 kW nhưng nó tạo ra 4-5 kW nhiệt. Và đây không phải là một phép lạ, vì nguồn năng lượng “bổ sung” đã được biết đến - đây chính là môi trường.

Hai loại vị trí trao đổi nhiệt

Có hai lựa chọn để sưởi ấm một ngôi nhà riêng bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt độ thấp từ các yếu tố môi trường. Cơ sở của hệ thống trong cả ba trường hợp là máy bơm địa nhiệt.

Mạch bên trong không thay đổi đối với bất kỳ phương pháp gia nhiệt nào và sự khác biệt chính là vị trí của mạch ngoài.

Hệ thống sưởi địa nhiệt đi kèm với bộ trao đổi nhiệt được đặt ở:

• theo chiều dọc — nằm trong các giếng xuyên qua hoặc không xuyên qua tầng ngậm nước;
• theo chiều ngang - bộ trao đổi nhiệt của hệ thống được đặt trong hố hoặc bể chứa hở ở dạng cuộn dây.

Mỗi loại sưởi ấm được liệt kê ở đây đều có những đặc điểm, nhược điểm và ưu điểm riêng.

Nếu bạn có ý định tạo ra một hệ thống sưởi ấm như vậy bằng chính đôi tay của mình, bạn sẽ muốn tìm hiểu thêm về từng loại.

Lựa chọn 1. Vị trí dọc của bộ thu bên ngoài

Kiểu sưởi ấm này dựa trên một hiện tượng tự nhiên thú vị: ở độ sâu 50-100 m trở lên tính từ bề mặt, trái đất có nhiệt độ như nhau và không đổi 10-12°C quanh năm.

Để có thể sử dụng được nguồn năng lượng này của trái đất thì cần thiết khoan giếng đứng. Công nghệ này gần giống với việc chuẩn bị nguồn nước lấy vào.

Để bảo tồn cảnh quan nhiều nhất có thể, một số đường ống có thể được khoan từ cùng một điểm bắt đầu, nhưng ở các góc khác nhau.

Mạch ngoài của hệ thống sẽ được lắp đặt trực tiếp tại các giếng này. Điều này sẽ cho phép bạn lấy đi sức nóng của nó khỏi trái đất một cách hiệu quả. Tất nhiên, phương pháp này khó có thể được gọi là đơn giản và kinh phí thấp.

Nó có liên quan trong trường hợp lãnh thổ liền kề với ngôi nhà đã được phát triển và việc làm xáo trộn cảnh quan của nó là không thực tế. Độ sâu khoan giếng có thể đạt từ 50 đến 200 mét.

Các thông số cụ thể của giếng phụ thuộc vào tình hình địa chất tại khu vực và các thông số của cấu trúc tương lai. Tuổi thọ của thiết kế này là khoảng 100 năm.

Để lắp đặt phiên bản thẳng đứng của hệ thống với bộ trao đổi nhiệt lấy năng lượng từ nước ngầm, bạn sẽ cần khoan hai giếng chứa nước.

Từ một trong số chúng, được gọi là máy ghi nợ, nước được rút ra bằng máy bơm, sau khi truyền nhiệt, nước sẽ chảy vào ổ cắm thứ hai, nhận.

Lựa chọn 2. Bố trí theo chiều ngang của máy thu đất

Để đặt mạch bên ngoài để sưởi ấm theo chiều ngang, bạn cần biết mặt đất đóng băng ở độ sâu nào trong khu vực của bạn.

Các đường ống được đặt dưới mức đóng băng trong các rãnh đã chuẩn bị trước, bao phủ một không gian khá rộng: để sưởi ấm một ngôi nhà có diện tích 200-250 mét vuông. m, bạn cần sử dụng khoảng 600 mét vuông. m trao đổi nhiệt. Đó là sáu trăm mét vuông.

Rõ ràng là trong những điều kiện như vậy, khối lượng công việc đào sẽ rất đáng kể. Ngoài ra, bạn cần tính đến vị trí của cây cối và các thảm thực vật khác trên địa điểm trong kế hoạch của mình để không làm chúng bị đóng băng. Ví dụ, ống thu gom không được đặt cách cây quá một mét rưỡi.

Phương pháp cài đặt này thường được sử dụng trong trường hợp địa điểm chỉ đang được phát triển để xây dựng. Tốt nhất, tất cả các tính toán và kế hoạch xây dựng một ngôi nhà, tổ chức sưởi ấm và quy hoạch lô đất đều được thực hiện đồng thời.

Ngâm bộ trao đổi nhiệt ngang trong bể chứa

Phương pháp này đòi hỏi một vị trí đặc biệt của hộ gia đình - ở khoảng cách khoảng 100 m tính từ hồ chứa có độ sâu vừa đủ. Ngoài ra, hồ chứa được chỉ định không được đóng băng đến tận đáy, nơi sẽ đặt đường viền bên ngoài của hệ thống. Và để làm được điều này, diện tích của hồ chứa không được nhỏ hơn 200 mét vuông. m.

Ưu điểm rõ ràng của phương pháp này là không bắt buộc phải khai quật tốn nhiều công sức, mặc dù bạn vẫn phải mày mò tìm kiếm vị trí dưới nước của người thu gom. Và sự cho phép đặc biệt để thực hiện công việc đó cũng sẽ được yêu cầu.

Tuy nhiên, việc lắp đặt địa nhiệt sử dụng năng lượng nước vẫn là tiết kiệm nhất.

Tự làm: cái gì và như thế nào

Nếu bạn định tự lắp đặt hệ thống sưởi địa nhiệt thì tốt hơn hết bạn nên mua mạch ngoài làm sẵn. Tất nhiên, chúng tôi chỉ đang xem xét các cách đặt bộ trao đổi nhiệt bên ngoài theo chiều ngang: dưới bề mặt đất hoặc dưới nước.

Việc tự lắp đặt một bộ thu giếng thẳng đứng sẽ khó khăn hơn nhiều nếu bạn không có thiết bị và kỹ năng khoan.

Máy bơm nhiệt không phải là một thiết bị lớn. Nó sẽ không chiếm nhiều không gian trong nhà bạn. Xét cho cùng, về kích thước, nó có thể so sánh với một lò hơi đốt nhiên liệu rắn thông thường. Kết nối mạch bên trong ngôi nhà của bạn với nó không phải là một nhiệm vụ khó khăn.

Trên thực tế, mọi thứ đều được thực hiện giống hệt như khi tổ chức và hệ thống dây điện sưởi ấm sử dụng nguồn nhiệt truyền thống. Khó khăn chính là thiết kế mạch ngoài.

Lựa chọn tốt nhất là sử dụng một hồ chứa nếu tìm thấy một hồ chứa ở khoảng cách không quá 100 m, diện tích của nó phải vượt quá 200 m2. m và độ sâu là 3 m (thông số đóng băng trung bình). Nếu vùng nước này không thuộc về bạn thì việc xin phép sử dụng nó có thể trở thành một vấn đề.

Nếu hồ chứa là một cái ao thuộc sở hữu của bạn thì vấn đề trở nên đơn giản hơn. Nước từ ao có thể được bơm ra tạm thời. Sau đó, công việc ở phía dưới của nó có thể được thực hiện dễ dàng: bạn sẽ cần đặt các đường ống theo hình xoắn ốc, cố định chúng ở vị trí này.

Công việc đào sẽ chỉ cần đào một cái rãnh để kết nối mạch ngoài với máy bơm nhiệt.

Sau khi hoàn thành mọi công việc, ao có thể được đổ đầy nước trở lại. Trong một trăm năm tới, bộ trao đổi nhiệt bên ngoài sẽ hoạt động bình thường và không gây rắc rối cho chủ nhân của nó.

Nếu bạn có sẵn một mảnh đất mà trên đó bạn chỉ cần xây nhà ở và trồng vườn, thì việc lên kế hoạch cho một bộ trao đổi nhiệt kiểu mặt đất nằm ngang là điều hợp lý.

Để làm điều này, bạn nên tính toán sơ bộ diện tích của bộ thu gom trong tương lai, dựa trên các thông số đã nêu ở trên: 250-300 mét vuông. m của bộ thu trên 100 mét vuông. m diện tích sưởi ấm của ngôi nhà.

Các rãnh đặt ống mạch phải được đào dưới mức đóng băng của đất.

Tốt hơn hết, bạn chỉ cần loại bỏ đất đến độ sâu đóng băng, đặt các đường ống và sau đó trả đất về vị trí cũ. Công việc tốn nhiều công sức và phức tạp nhưng với khát khao và quyết tâm cao độ, bạn có thể hoàn thành được.

Chi phí và triển vọng hoàn vốn

Chi phí thiết bị và lắp đặt thiết bị trong quá trình xây dựng hệ thống sưởi địa nhiệt phụ thuộc vào công suất của thiết bị và nhà sản xuất.

Mọi người chọn nhà sản xuất dựa trên những cân nhắc và thông tin của riêng họ về danh tiếng và độ tin cậy của một thương hiệu cụ thể. Nhưng công suất còn phụ thuộc vào diện tích phòng cần phục vụ.

Nếu chúng ta tính đến điện năng, chi phí của máy bơm nhiệt sẽ thay đổi trong các khoảng sau:

• ở mức 4-5 kW – 3000-7000 chiếc thông thường;
• ở mức 5-10 kW – 4000-8000 chiếc thông thường;
• ở mức 10-15 kW – 5000-10000 đơn vị thông thường.

Nếu chúng ta thêm vào số tiền này các chi phí cần thiết để thực hiện công việc lắp đặt (20-40%), thì chúng ta sẽ nhận được một số tiền mà đối với nhiều người dường như hoàn toàn không thực tế.

Nhưng tất cả những chi phí này sẽ được thu hồi trong một khung thời gian rất hợp lý. Trong tương lai, bạn sẽ chỉ phải trả một khoản chi phí nhỏ cho lượng điện cần thiết để vận hành máy bơm. Và đó là tất cả!

Như thực tế cho thấy, sưởi ấm địa nhiệt đặc biệt có lợi cho những ngôi nhà có tổng diện tích được sưởi ấm là 150 mét vuông. m) Trong vòng 5 đến 8 năm, toàn bộ chi phí lắp đặt hệ thống sưởi ấm trong những ngôi nhà này sẽ được thu hồi đầy đủ.

Nếu sưởi ấm địa nhiệt không phải là nhu cầu đặc biệt của các chủ sở hữu nhà riêng, thì hiệu quả của hệ thống năng lượng mặt trời đã được người dân các khu vực phía Nam đánh giá cao. Công nghệ cấu trúc sưởi ấm năng lượng mặt trời khá đơn giản, tính hiệu quả và thiết thực của nó được khẳng định qua kinh nghiệm sử dụng nhiều năm của các nước phương Tây và đồng bào ta.

Để biết thêm thông tin về các nguồn năng lượng thay thế, xem bài viết này.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Nếu bạn dễ dàng nhận biết thông tin trực quan hơn thì video này sẽ cho phép bạn tận mắt chứng kiến ​​​​chính xác cách thức hoạt động của hệ thống địa nhiệt, cũng như tìm hiểu thêm về những người được hưởng lợi từ kiểu sưởi ấm này và tại sao.

Chúng tôi mời bạn xem một đoạn video ngắn trong đó chủ sở hữu của một máy thu gom đất nằm ngang sẽ nói về những ấn tượng của anh ấy về hoạt động của nó.Ngoài ra, khi xem video này, bạn sẽ tìm hiểu về các chi phí liên quan đến việc vận hành hệ thống sưởi ấm địa nhiệt.

Mỗi chủ sở hữu một ngôi nhà riêng tự mình lựa chọn mua dịch vụ của các tổ chức cung cấp tài nguyên hay chỉ dựa vào chính mình. Khi làm như vậy, anh ta được hướng dẫn bởi toàn bộ danh sách các cân nhắc.

Mục tiêu mà chúng tôi đặt ra cho mình không phải là thúc đẩy bạn đi đến một kết luận sẵn có mà là chia sẻ thông tin về các phương án giải quyết vấn đề mà bạn đang gặp phải.

Bạn có điều gì cần bổ sung hoặc có thắc mắc về hệ thống sưởi địa nhiệt của một ngôi nhà riêng không? Bạn có thể để lại ý kiến ​​​​về ấn phẩm. Biểu mẫu liên hệ nằm ở khối bên dưới.