Geothermische verwarmingssystemen voor een landhuis: doe-het-zelf-functies

We weten dat geothermie de hitte van de aarde is, en het concept ‘geothermie’ wordt vaak geassocieerd met vulkanen en geisers. In Rusland wordt geothermische energie voornamelijk op industriële schaal gebruikt; er zijn bijvoorbeeld elektriciteitscentrales in het Verre Oosten die werken met behulp van de warmte van onze planeet.

Veel mensen zijn er zeker van dat het met hun eigen handen maken van geothermische verwarming iets uit science fiction is. Is het niet? Maar dit is absoluut niet waar! Met de ontwikkeling van moderne technologieën is het binnenlandse gebruik van ‘groene energie’ heel goed mogelijk geworden.

We zullen het hebben over de werkingsprincipes van alternatieve verwarming, de voor- en nadelen ervan, en deze vergelijken met traditionele verwarmingssystemen. Ook leert u hoe u de warmtewisselaar positioneert en hoe u aardwarmte met uw eigen handen installeert.

Een paar historische feiten

Toen in de jaren zeventig van de vorige eeuw de oliecrisis uitbrak, ontstond er in het Westen een brandende behoefte aan olie alternatieve energiebronnen. Het was in deze tijd dat de eerste geothermische verwarmingssystemen werden gecreëerd.

Tegenwoordig zijn ze wijdverspreid in de Verenigde Staten, Canada en West-Europese landen.

In Zweden maken ze bijvoorbeeld actief gebruik van water uit de Oostzee, waarvan de temperatuur +4°C bedraagt. In Duitsland wordt de introductie van geothermische verwarmingssystemen zelfs op staatsniveau gesponsord.

In Rusland zijn er Pauzhetskaya, Verkhne-Mutnovskaya, Okeanskaya en andere geothermische energiecentrales. Maar er is heel weinig bewijs voor het gebruik van aardse energie in onze particuliere sector.

Echte voor- en nadelen

Als geothermische verwarming in de particuliere sector in Rusland relatief weinig wordt verspreid, betekent dit dan dat het idee de kosten van de implementatie ervan niet waard is? Misschien is het niet de moeite waard om dit probleem voort te zetten? Het bleek dat dit niet het geval was.

Het gebruik van een geothermisch verwarmingssysteem voor uw huis is een winstgevende oplossing.En daar zijn verschillende redenen voor. Daartoe behoort onder meer de snelle installatie van apparatuur die lange tijd zonder onderbrekingen kan functioneren.

Als u in het verwarmingssysteem antivries van hoge kwaliteit gebruikt in plaats van water, zal het niet bevriezen en zal de slijtage minimaal zijn.

We zetten nog meer voordelen van dit type verwarming op een rij.

• De brandstofverbrandingsprocedure is uitgesloten. We creëren een absoluut brandveilig systeem dat tijdens zijn werking geen schade aan de behuizing kan veroorzaken. Bovendien worden een aantal andere problemen met betrekking tot de aanwezigheid van brandstof geëlimineerd: het is nu niet meer nodig om op zoek te gaan naar een plaats om deze op te slaan, om de voorbereiding of levering ervan af te handelen.
• Aanzienlijk economisch voordeel. Tijdens de werking van het systeem zijn er geen extra investeringen nodig. De jaarlijkse verwarming wordt verzorgd door de krachten van de natuur, die we niet kopen. Bij het gebruik van een warmtepomp wordt uiteraard elektrische energie verbruikt, maar de geproduceerde hoeveelheid energie is aanzienlijk groter dan de hoeveelheid verbruikte energie.
• Omgevingsfactor. Geothermische verwarming van een particulier landhuis is een milieuvriendelijke oplossing. De afwezigheid van een verbrandingsproces elimineert het vrijkomen van verbrandingsproducten in de atmosfeer. Als veel mensen dit beseffen, en een dergelijk warmtevoorzieningssysteem wijdverspreid wordt, zal de negatieve impact van de mens op de natuur vele malen kleiner worden.
• Compactheid van het systeem. U hoeft geen aparte stookruimte in uw woning in te richten. Het enige dat nodig is, is een warmtepomp, die bijvoorbeeld in de kelder kan worden geplaatst.De meest omvangrijke contour van het systeem bevindt zich ondergronds of onder water; u zult het niet zien aan de oppervlakte van uw site.
• Multifunctionaliteit. Het systeem kan zowel voor verwarming in het koude seizoen als voor koeling tijdens de zomerse hitte werken. Dat wil zeggen dat het niet alleen uw verwarming, maar ook uw airconditioner zal vervangen.
• Akoestisch comfort. De warmtepomp werkt vrijwel geruisloos.

Het kiezen van een geothermisch verwarmingssysteem is kosteneffectief, ondanks het feit dat u geld moet uitgeven aan de aanschaf en installatie van apparatuur.

Als nadeel van het systeem vermelden ze overigens precies de kosten die gemaakt zullen moeten worden om het systeem te installeren en bedrijfsklaar te maken. U moet de pomp zelf en wat materialen kopen en werkzaamheden uitvoeren aan de installatie van het externe spruitstuk en het interne circuit.

Deze kosten betalen zich echter al in de eerste paar jaar van de exploitatie terug. Het daaropvolgende gebruik van een collector die in de grond wordt gelegd of in water wordt ondergedompeld, maakt aanzienlijke besparingen mogelijk.

Bovendien is het installatieproces zelf niet zo ingewikkeld dat het nodig is om externe specialisten uit te nodigen om het uit te voeren. Als u niet boort, kunt u al het andere zelf doen.

Opgemerkt moet worden dat sommige ambachtslieden, in een poging om geld te besparen, hebben geleerd geothermische energie te verzamelen DIY-warmtepomp.

Over geothermische verwarmingsbronnen

De volgende bronnen van terrestrische thermische energie kunnen worden gebruikt voor geothermische verwarming:

• hoge temperatuur;
• lage temperatuur.

Tot de hogetemperatuurbronnen behoren bijvoorbeeld thermale bronnen. Ze kunnen worden gebruikt, maar hun reikwijdte wordt beperkt door de feitelijke locatie van dergelijke bronnen.

Terwijl in IJsland dit soort energie actief wordt gebruikt, bevinden de thermale wateren in Rusland zich ver van bevolkte gebieden. Ze zijn maximaal geconcentreerd in Kamtsjatka, waar ondergronds water als koelmiddel wordt gebruikt en aan warmwatersystemen wordt geleverd.

Maar we beschikken over alle noodzakelijke voorwaarden voor het gebruik van lagetemperatuurbronnen. Hiervoor zijn de omringende luchtmassa's, aarde of water geschikt.

Om de benodigde energie te winnen wordt gebruik gemaakt van een warmtepomp. Met zijn hulp wordt de procedure uitgevoerd om de omgevingstemperatuur om te zetten in thermische energie, niet alleen voor verwarming, maar ook voor de warmwatervoorziening van een particulier huishouden.

Het werkingsprincipe van dergelijke verwarming

Als je weet hoe het werkt airco of koelkast, dan is de gelijkenis van deze processen met het werkingsprincipe van geothermische verwarming duidelijk. De basis van het systeem is een warmtepomp, die is aangesloten op twee circuits: extern en intern.

Om in elk huis een traditioneel verwarmingssysteem te organiseren, is het noodzakelijk om leidingen te installeren voor het transport van koelvloeistof en radiatoren. Bij verwarming zal er warmte het pand binnenstromen. In ons geval zijn ook leidingen en radiatoren nodig. Ze vormen de interne contour van het systeem. Kan aan het diagram worden toegevoegd warme vloer.

De buitencontour ziet er veel groter uit dan de binnencontour, hoewel de afmetingen alleen tijdens de planning en installatie kunnen worden beoordeeld. Tijdens bedrijf is hij onzichtbaar omdat hij zich ondergronds of onder water bevindt. Gewoon water of antivries op basis van ethyleenglycol circuleert in dit circuit, wat veel de voorkeur verdient.

Koelmiddel in het externe circuit wordt het verwarmd tot de toestand van de omgeving waarin het is ondergedompeld, en in "verwarmde" vorm naar de warmtepomp gestuurd. Hierdoor wordt geconcentreerde warmte overgedragen naar het interne circuit, waardoor het water in leidingen, radiatoren en verwarmde vloeren wordt verwarmd.

Het belangrijkste element dat het hele systeem bezielt, is dus de warmtepomp. Als uw huis een gewone wasmachine heeft, weet dan: deze pomp neemt ongeveer hetzelfde gebied in beslag.

Om te kunnen werken heeft het elektriciteit nodig, maar met een verbruik van slechts 1 kW produceert het 4-5 kW warmte. En dit is geen wonder, aangezien de bron van “extra” energie bekend is: dit is de omgeving.

Twee soorten warmtewisselaarlocaties

Er zijn twee opties om een ​​privéwoning te verwarmen met behulp van lagetemperatuurenergie uit omgevingselementen. De basis van het systeem is in alle drie de gevallen een geothermische pomp.

Het interne circuit blijft bij elke verwarmingsmethode ongewijzigd en het belangrijkste verschil is de locatie van het externe circuit.

Geothermische verwarming wordt geleverd met een warmtewisselaar die zich bevindt:

• verticaal — gelegen in putten die wel of niet in de watervoerende laag doordringen;
• horizontaal — warmtewisselaars van de systemen worden in een put of open reservoir geplaatst in de vorm van een soort spoel.

Elk van de hier genoemde soorten verwarming wordt gekenmerkt door zijn eigen kenmerken, nadelen en voordelen.

Als u van plan bent een dergelijk verwarmingssysteem met uw eigen handen te maken, bent u geïnteresseerd om meer over elk type te leren.

Optie 1. Verticale plaatsing van de externe collector

Deze vorm van verwarming is gebaseerd op een interessant natuurverschijnsel: op een diepte van 50-100 m of meer van het aardoppervlak heeft de aarde het hele jaar door dezelfde en constante temperatuur van 10-12°C.

Om deze aarde-energie te kunnen gebruiken, is het noodzakelijk verticale putten boren. De technologie is bijna vergelijkbaar met de voorbereiding van een waterinlaatbron.

Om het landschap zoveel mogelijk te behouden, kunnen er vanuit hetzelfde startpunt, maar onder verschillende hoeken, meerdere buizen worden geboord.

Het externe circuit van het systeem wordt direct in deze putten geïnstalleerd. Hierdoor kun je de warmte effectief van de aarde afvoeren. Natuurlijk kan deze methode nauwelijks eenvoudig en low-budget worden genoemd.

Het is relevant in het geval dat het gebied grenzend aan het huis al is ontwikkeld en het verstoren van het landschap onpraktisch is. De diepte van het boren van een put kan variëren van 50 tot 200 meter.

De specifieke parameters van de put zijn afhankelijk van de geologische situatie ter plaatse en de parameters van de toekomstige structuur. De levensduur van dit ontwerp is ongeveer 100 jaar.

Om een ​​verticale versie van het systeem te installeren met een warmtewisselaar die de energie uit ondergronds water haalt, moet je twee watervoerende putten boren.

Van een van hen, de debet genoemd, wordt water onttrokken met behulp van een pomp, die na warmteoverdracht wordt afgevoerd naar de tweede ontvangstuitlaat.

Optie 2. Horizontale opstelling van de grondcollector

Om het externe circuit voor horizontale verwarming aan te leggen, moet u weten tot welke diepte de grond in uw omgeving bevriest.

De leidingen worden onder het vriespunt gelegd in vooraf voorbereide sleuven, die een vrij grote ruimte bestrijken: om een ​​huis te verwarmen met een oppervlakte van 200-250 vierkante meter. m, je hebt ongeveer 600 vierkante meter nodig. warmtewisselaar. Dat is zeshonderd vierkante meter.

Het is duidelijk dat onder dergelijke omstandigheden de omvang van de graafwerkzaamheden aanzienlijk zal zijn. Bovendien moet u in uw plan rekening houden met de locatie van bomen en andere vegetatie op de site, om ze niet te bevriezen. Verzamelbuizen mogen bijvoorbeeld niet dichterbij dan anderhalve meter van bomen worden geplaatst.

Deze installatiemethode wordt in de regel gebruikt in gevallen waarin de locatie net wordt ontwikkeld voor bouw. Alle berekeningen en plannen voor het bouwen van een huisje, het organiseren van de verwarming en het plannen van het perceel kunnen het beste tegelijkertijd worden uitgevoerd.

Onderdompeling van een horizontale warmtewisselaar in een reservoir

Deze methode vereist een speciale locatie van het huishouden - op een afstand van ongeveer 100 m van een reservoir met voldoende diepte. Bovendien mag het gespecificeerde reservoir niet tot op de bodem bevriezen, waar de externe contour van het systeem zich zal bevinden. En hiervoor mag de oppervlakte van het reservoir niet minder zijn dan 200 vierkante meter. M.

Het voor de hand liggende voordeel van deze methode is de afwezigheid van verplichte arbeidsintensieve graafwerkzaamheden, hoewel je nog steeds moet sleutelen aan de onderwaterlocatie van de collector. En voor het uitvoeren van dergelijke werkzaamheden is ook speciale toestemming vereist.

Een geothermische installatie die gebruik maakt van waterenergie is echter nog steeds het meest economisch.

Doe het zelf: wat en hoe

Als u zelf aardwarmte gaat installeren, kunt u het externe circuit beter kant-en-klaar kopen. Uiteraard overwegen we alleen manieren om de externe warmtewisselaar horizontaal te positioneren: onder het grondoppervlak of onder water.

Het is veel moeilijker om zelf een verticale putcollector te installeren als u niet over de apparatuur en boorvaardigheden beschikt.

Een warmtepomp is geen heel groot apparaat. Het zal niet veel ruimte in beslag nemen in uw huis. Qua formaat is hij immers vergelijkbaar met bijvoorbeeld een conventionele vastebrandstofketel. Het interne circuit van uw huis hierop aansluiten is geen moeilijke taak.

In feite gebeurt alles precies hetzelfde als bij het organiseren en bedrading voor verwarming gebruik van traditionele warmtebronnen. De grootste moeilijkheid is het ontwerp van het externe circuit.

De beste optie zou zijn om een ​​​​reservoir te gebruiken als dit wordt gevonden op een afstand van niet meer dan 100 m. Het is noodzakelijk dat de oppervlakte ervan groter is dan 200 m². m, en de diepte is 3 m (gemiddelde bevriezingsparameter). Als dit water niet van u is, kan het verkrijgen van toestemming om het te gebruiken een probleem worden.

Als het reservoir een vijver is die zich op uw terrein bevindt, wordt de zaak eenvoudiger. Het water uit de vijver kan tijdelijk worden weggepompt. Dan kan het werk aan de onderkant eenvoudig worden gedaan: u moet de buizen in een spiraal leggen en ze in deze positie vastzetten.

Er zullen alleen graafwerkzaamheden nodig zijn om een ​​sleuf te graven, die nodig is om het externe circuit op de warmtepomp aan te sluiten.

Nadat alle werkzaamheden zijn afgerond, kan de vijver weer met water worden gevuld. In de komende honderd jaar zou de externe warmtewisselaar naar behoren moeten werken en geen problemen voor de eigenaar moeten veroorzaken.

Als u een stuk grond tot uw beschikking heeft waarop u alleen maar woningen hoeft te bouwen en een tuin moet laten groeien, is het zinvol om een ​​horizontale grondwarmtewisselaar te plannen.

Om dit te doen, moet u een voorlopige berekening maken van het gebied van de toekomstige collector, op basis van de hierboven aangegeven parameters: 250-300 m². m collector per 100 m². m verwarmde oppervlakte van het huis.

De sleuven waarin de circuitleidingen moeten worden aangelegd, moeten onder het vriesniveau van de grond worden gegraven.

Beter nog, verwijder eenvoudigweg de grond tot de diepte van het vriespunt, leg de leidingen aan en breng de grond vervolgens terug op zijn plaats. Het werk is arbeidsintensief en complex, maar met veel verlangen en vastberadenheid kun je het voltooien.

Kosten en terugverdienmogelijkheden

De kosten van apparatuur en de installatie ervan tijdens de constructie van geothermische verwarming zijn afhankelijk van het vermogen van de unit en de fabrikant.

Iedereen kiest een fabrikant op basis van eigen overwegingen en informatie over de reputatie en betrouwbaarheid van een bepaald merk. Maar het vermogen is afhankelijk van de oppervlakte van de te bedienen ruimte.

Als we rekening houden met het vermogen, variëren de kosten van warmtepompen in de volgende bereiken:

• bij 4-5 kW – 3000-7000 conventionele eenheden;
• bij 5-10 kW – 4000-8000 conventionele eenheden;
• bij 10-15 kW – 5000-10.000 conventionele eenheden.

Als we bij dit bedrag de kosten optellen die nodig zijn voor het uitvoeren van installatiewerkzaamheden (20-40%), dan komen we op een bedrag dat voor velen absoluut onrealistisch zal lijken.

Maar al deze kosten zullen binnen een zeer redelijk tijdsbestek worden terugverdiend. In de toekomst hoeft u slechts kleine kosten te betalen voor de elektriciteit die nodig is om de pomp te laten werken. En het is alles!

Zoals de praktijk laat zien, is geothermische verwarming vooral gunstig voor huizen met een totaal verwarmd oppervlak van 150 vierkante meter. m. Binnen vijf tot acht jaar zijn alle kosten voor het installeren van verwarmingssystemen in deze huizen volledig terugverdiend.

Als geothermische verwarming niet bijzonder in trek is bij eigenaren van particuliere huizen, dan is de effectiviteit van zonnesystemen al gewaardeerd door inwoners van de zuidelijke regio's. Technologie zonneverwarmingsconstructies is vrij eenvoudig, en de efficiëntie en bruikbaarheid ervan worden bevestigd door jarenlange ervaring in het gebruik door westerse landen en onze landgenoten.

Voor meer informatie over alternatieve energiebronnen, zie Dit artikel.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Als het voor u gemakkelijker is om visuele informatie waar te nemen, kunt u met deze video met eigen ogen precies zien hoe een geothermisch systeem functioneert, en kunt u ook meer te weten komen over wie profiteert van dit soort verwarming en waarom.

Wij nodigen u uit om een ​​korte video te bekijken waarin de eigenaar van een horizontale ondergrondse collector vertelt over zijn indrukken van de werking ervan.Door deze video te bekijken, leert u bovendien meer over de lopende kosten die gepaard gaan met het exploiteren van een geothermisch verwarmingssysteem.

Elke eigenaar van een privéwoning kiest zelf of hij de diensten van hulpbronorganisaties koopt of alleen op zichzelf vertrouwt. Daarbij laat hij zich leiden door een hele waslijst aan overwegingen.

Het doel dat we onszelf hebben gesteld is niet om u tot een kant-en-klare conclusie te dwingen, maar om informatie te delen over mogelijkheden om het probleem waarmee u wordt geconfronteerd, op te lossen.

Heeft u iets toe te voegen of heeft u vragen over aardwarmte van een particuliere woning? U kunt commentaar achterlaten op de publicatie. Het contactformulier bevindt zich in het onderste blok.