Systémy geotermálneho vykurovania vidieckeho domu: zvláštnosti svojpomocnej realizácie

Vieme, že geotermia je teplo Zeme a pojem „geotermálny“ sa u nás často spája so sopkami a gejzírmi. V Rusku sa geotermálna energia využíva prevažne v priemyselnom meradle, napríklad existujú elektrárne na Ďalekom východe, ktoré fungujú na základe tepla našej planéty.

Mnohí sú presvedčení, že vyrobiť geotermálne vykurovanie domu svojpomocne je niečo z oblasti fantastiky. Nie je to tak? Ale to vôbec nie je pravda! S rozvojom moderných technológií sa domáce používanie “zelenej energie” stalo úplne reálnym.

Povieme vám o princípoch fungovania alternatívneho vykurovania, jeho výhodách a nevýhodách, porovnáme ho s tradičnými vykurovacími systémami. Dozviete sa tiež o spôsoboch umiestnenia výmenníka tepla a o tom, ako nainštalovať geotermálne vykurovanie svojpomocne.

Niekoľko historických faktov

Keď v 70. rokoch minulého storočia vypukla ropná kríza, na Západe vznikla naliehavá potreba alternatívnych zdrojov energie. Práve v tom čase sa začali vytvárať prvé geotermálne vykurovacie systémy.

Dnes sa rozšírili v Spojených štátoch, Kanade a západoeurópskych krajinách.

Napríklad vo Švédsku aktívne využívajú vodu Baltského mora, ktorej teplota je +4 °C. V Nemecku je zavádzanie geotermálnych vykurovacích systémov dokonca dotované na štátnej úrovni.

V Rusku fungujú Paužetská, Verchne-Mutnovská, Okeánska a ďalšie geotermálne elektrárne. Ale faktov o využívaní energie Zeme v našom súkromnom sektore je veľmi málo.

Skutočné výhody a nevýhody

Ak v Rusku geotermálne vykurovanie súkromného sektora získalo pomerne malé rozšírenie, znamená to, že nápad nestojí za náklady na jeho realizáciu? Možno sa touto otázkou ani netreba zaoberať? Ukázalo sa, že to tak nie je.

Používanie systému geotermálneho vykurovania obydlia je výhodné riešenie. A je na to niekoľko dôvodov. Medzi nimi je aj rýchla inštalácia zariadenia, ktoré je schopné dlhodobo pracovať bez akýchkoľvek prerušení.

Ak sa vo vykurovacom systéme použije namiesto vody kvalitná nemrznúca zmes, nebude premŕzať a jej opotrebenie bude minimálne.

Uveďme aj ďalšie výhody tohto druhu vykurovania.

• Je vylúčený proces spaľovania paliva. Vytvárame absolútne protipožiarny systém, ktorý počas svojej prevádzky nemôže spôsobiť žiadnu škodu na obydlí. Okrem toho sa vylučuje rad ďalších momentov spojených s prítomnosťou paliva: už netreba hľadať miesto na jeho skladovanie, zaoberať sa jeho obstarávaním alebo dodávkou.
• Významný ekonomický prínos. Počas prevádzky systému nebudú potrebné žiadne dodatočné investície. Ročné vykurovanie zabezpečujú prírodné sily, ktoré nekupujeme. Samozrejme, pri fungovaní tepelného čerpadla sa spotrebúva elektrická energia, ale objem vyrobenej energie výrazne prevyšuje množstvo spotreby.
• Ekologický faktor. Geotermálne vykurovanie súkromného vidieckeho domu je ekologicky bezpečné riešenie. Absencia procesu horenia vylučuje vstup splodín horenia do atmosféry. Ak si to uvedomí mnoho ľudí a takýto systém zásobovania teplom získa náležité celoplošné rozšírenie, negatívny vplyv ľudí na prírodu sa mnohonásobne zníži.
• Kompaktnosť systému. Vo svojom dome nebudete musieť organizovať samostatnú miestnosť kotolne. Všetko, čo bude potrebné, je tepelné čerpadlo, ktoré je možné umiestniť napríklad v pivnici. Najobjemnejší okruh systému bude umiestnený pod zemou alebo pod vodou, na povrchu vášho pozemku ho neuvidíte.
• Multifunkčnosť. Systém môže pracovať ako na vykurovanie v chladnom období roka, tak aj na chladenie v období letných horúčav. To znamená, že v podstate vám nahradí nielen ohrievač, ale aj klimatizáciu.
• Akustický komfort. Tepelné čerpadlo pracuje prakticky bez hluku.

Výber geotermálneho vykurovacieho systému je ekonomicky výhodný, napriek tomu, že sa bude musieť minúť na nákup a inštaláciu zariadenia.

Mimochodom, ako nevýhodu systému spomínajú práve náklady, ktoré bude potrebné vynaložiť na inštaláciu systému a jeho prípravu na prevádzku. Bude potrebné kúpiť samotné čerpadlo a niektoré materiály, vykonať práce na montáži vonkajšieho kolektora a vnútorného okruhu.

Avšak tieto náklady sa vrátia už počas prvých niekoľkých rokov prevádzky. Následné používanie kolektora uloženého v zemi alebo ponoreného do vody umožňuje ušetriť značné prostriedky.

Navyše, samotný proces inštalácie nie je natoľko zložitý, aby bolo potrebné na jeho vykonanie pozývať externých špecialistov. Ak sa nevenujete vŕtaniu, všetko ostatné sa dá urobiť svojpomocne.

Treba poznamenať, že niektorí šikovníci sa v snahe ušetriť naučili zostavovať geotermálne tepelné čerpadlo vlastnoručne.

O zdrojoch geotermálneho vykurovania

Pre geotermálne vykurovanie možno použiť nasledujúce zdroje zemskej tepelnej energie:

• vysokoteplotné;
• nízkoteplotné.

K vysokoteplotným patria napríklad termálne pramene. Používať sa dajú, ale oblasť ich využitia je obmedzená na skutočné miesto výskytu takýchto zdrojov.

Ak sa na Islande tento druh energie aktívne využíva, v Rusku sú termálne vody ďaleko od obývaných miest. Maximálne sú sústredené na Kamčatke, kde sa podzemná voda používa ako nosič tepla a dodáva sa do systémov TÚV.

Naopak, na využitie nízkoteplotných zdrojov máme všetky potrebné predpoklady. Na tento účel poslúžia okolité vzdušné hmoty, zem alebo voda.

Na získanie potrebnej energie sa používa tepelné čerpadlo. Pomocou neho prebieha proces premeny teploty okolia na tepelnú energiu nielen na vykurovanie, ale aj na ohrev teplej úžitkovej vody v súkromnom dome.

Princíp fungovania tohto vykurovania

Ak poznáte, ako funguje klimatizácia alebo chladnička, potom je podobnosť týchto procesov s princípom činnosti geotermálneho vykurovania zrejmá. Základ systému tvorí tepelné čerpadlo, ktoré je zapojené do dvoch okruhov – vonkajšieho a vnútorného.

Na organizáciu tradičného vykurovacieho systému v akomkoľvek dome je potrebné nainštalovať potrubia na prepravu teplonosného média a radiátory, ktorých ohrievaním sa teplo dostáva do miestností. V našom prípade sú potrubia a radiátory tiež potrebné. Tvoria vnútorný okruh systému. Do schémy je možné pridať podlahové vykurovanie.

Vonkajší okruh vyzerá oveľa rozsiahlejšie ako vnútorný, aj keď jeho rozmery je možné posúdiť len v období plánovania a montáže. Počas prevádzky nie je viditeľný, pretože sa nachádza pod zemou alebo pod vodou. Vnútri tohto okruhu cirkuluje obyčajná voda alebo nemrznúca zmes na báze etylénglykolu, čo je oveľa výhodnejšie.

Teplonosné médium vo vonkajšom okruhu sa ohrieva na teplotu prostredia, do ktorého je ponorený, a odosiela sa v „zohriatom“ stave do tepelného čerpadla. Cez neho sa koncentrované teplo odovzdáva vnútornému okruhu, v dôsledku čoho sa voda v potrubiach, radiátoroch a podlahovom vykurovaní ohrieva.

Takže kľúčovým prvkom, ktorý oživuje celý systém, je tepelné čerpadlo. Ak máte v dome bežnú práčku, vedzte: toto čerpadlo zaberie približne rovnakú plochu.

Na svoju prevádzku potrebuje elektrickú energiu, ale pri spotrebe iba 1 kW zabezpečuje výrobu 4-5 kW tepla. A to nie je zázrak, pretože zdroj „dodatočnej“ energie je známy – je to životné prostredie.

Dva druhy umiestnenia výmenníka tepla

Existujú dva varianty vykurovania rodinného domu s využitím nízkoteplotnej energie prvkov životného prostredia. Základ systému vo všetkých troch prípadoch tvorí geotermálne čerpadlo.

Vnútorný okruh zostáva nezmenený pre akýkoľvek spôsob vykurovania, pričom hlavný rozdiel spočíva v umiestnení vonkajšieho okruhu.

Geotermálne vykurovanie môže byť s výmenníkom tepla umiestneným:

• vertikálne – umiestňujú sa do vrtov, ktoré otvárajú alebo neotvárajú vodonosnú vrstvu;
• horizontálne – výmenníky tepla systémov sa ukladajú do jamy alebo otvorenej vodnej nádrže vo forme akéhosi hada (špirály).

Každý z uvedených druhov vykurovania sa vyznačuje svojimi osobitosťami, nevýhodami a výhodami.

Ak máte v úmysle vytvoriť takýto vykurovací systém vlastnými rukami, bude vás zaujímať dozvedieť sa o každom druhu podrobnejšie.

Možnosť č. 1. Vertikálne umiestnenie vonkajšieho kolektora

Tento typ vykurovania je založený na zaujímavom prírodnom jave: v hĺbke 50-100 m a viac od svojho povrchu má zem celoročne rovnakú a stálu teplotu 10-12 °C.

Aby bolo možné využiť túto energiu zeme, je potrebné vŕtať vertikálne vrty. Technológia je prakticky podobná príprave vodného zdroja.

S cieľom maximálneho zachovania krajiny je možné vyvŕtať niekoľko rúr z jedného východiskového bodu, ale pod rôznymi uhlami.

Vonkajší okruh systému bude namontovaný priamo v týchto vrtoch. To umožní efektívne odoberať zemi jej teplo. Samozrejme, tento spôsob je ťažké nazvať jednoduchým a nízkorozpočtovým.

Je aktuálny v prípade, keď je priľahlé územie už upravené a narušenie jeho krajiny je neúčelné. Hĺbka vŕtania vrtu môže dosahovať od 50 do 200 metrov.

Konkrétne parametre vrtu závisia od geologickej situácie na pozemku a parametrov budúcej stavby. Životnosť takejto konštrukcie je približne 100 rokov.

Na inštaláciu vertikálneho variantu systému s výmenníkom tepla, ktorý získava energiu z podzemnej vody, bude potrebné vyvŕtať dve vodonosné vrty.

Z jednej z nich, nazývanej debetná, sa pomocou čerpadla odoberá voda, ktorá sa po odovzdaní tepla vypúšťa do druhej, prijímacej šachty.

Možnosť č. 2. Horizontálne umiestnenie zemného kolektora

Na položenie vonkajšieho okruhu pri horizontálnom type vykurovania je potrebné vedieť, do akej hĺbky zamŕza pôda vo vašej lokalite.

Rúry sa ukladajú pod úroveň mrazu do vopred pripravených výkopov, pričom zaberajú pomerne veľkú plochu: na vykúrenie domu s rozlohou 200 – 250 m² je potrebné použiť približne 600 m² výmenníka tepla. To je šesť árov.

Je jasné, že za takýchto podmienok bude objem zemných prác značný. Okrem toho je potrebné v pláne zohľadniť umiestnenie stromov a inej vegetácie na pozemku, aby nedošlo k ich zamrznutiu. Napríklad rúry kolektora nemožno umiestniť bližšie ako jeden a pol metra od stromov.

Tento spôsob montáže sa spravidla používa v prípadoch, keď sa pozemok práve pripravuje na výstavbu. Všetky výpočty a plány na stavbu chaty, organizáciu jej vykurovania a plánovanie pozemku je najlepšie vykonávať súčasne.

Ponorenie horizontálneho výmenníka tepla do vodnej nádrže

Tento spôsob si vyžaduje osobitné umiestnenie nehnuteľnosti – vo vzdialenosti približne 100 m od vodnej nádrže s dostatočnou hĺbkou. Okrem toho uvedená vodná nádrž nesmie zamŕzať až na dno, kde bude umiestnený vonkajší okruh systému. Na to musí byť plocha vodnej nádrže najmenej 200 m².

Zjavnou výhodou tejto metódy je absencia povinných náročných zemných prác, aj keď s podvodným umiestnením kolektora sa predsa len bude treba popasovať. A bude potrebné aj osobitné povolenie na vykonávanie takýchto prác.

Napokon, geotermálne zariadenie využívajúce energiu vody je predsa len najúspornejšie.

Svojpomocne: čo a ako

Ak už montovať geotermálne vykurovanie vlastnými rukami, tak vonkajší okruh je predsa len lepšie kúpiť v hotovom stave. Samozrejme, uvažujeme len o spôsoboch horizontálneho umiestnenia vonkajšieho výmenníka tepla: pod povrchom pôdy alebo pod vodou.

Zvislý vrtaný kolektor namontovať svojpomocne je oveľa zložitejšie, ak nedisponujete vybavením a zručnosťami vŕtania.

Tepelné čerpadlo nie je príliš rozmerné zariadenie. Vo vašom dome nezaberie veľa miesta. Veď svojou veľkosťou je porovnateľné napríklad s bežným kotlom na tuhé palivo. Pripojiť k nemu vnútorný okruh vášho domu je jednoduchá úloha.

Vlastne sa všetko robí presne tak isto ako pri organizácii a rozvode vykurovania s využitím tradičných zdrojov tepla. Hlavná ťažkosť je zriadenie vonkajšieho okruhu.

Najlepšou možnosťou bude využitie vodnej nádrže, ak sa taká nájde vo vzdialenosti nie viac ako 100 m. Je potrebné, aby jej plocha presahovala 200 m² a hĺbka – 3 m (priemerný parameter zamŕzania). Ak táto vodná nádrž nie je vašou vlastníctvom, problémom môže byť získanie povolenia na jej používanie.

Ak je vodná nádrž rybník, ktorý je vo vašom vlastníctve, potom sa vec zjednoduší. Vodu z rybníka možno dočasne odčerpať. Potom budú práce na jeho dne ľahko vykonateľné: bude potrebné uložiť rúry do špirály a upevniť ich v tejto polohe.

Zemné práce budú potrebné len na vykopanie ryhy, ktorá bude potrebná na pripojenie vonkajšieho okruhu k tepelnému čerpadlu.

Po vykonaní všetkých prác môže byť rybník opäť naplnený vodou. V nasledujúcich sto rokoch by mal vonkajší výmenník tepla fungovať bezchybne a nespôsobovať majiteľovi žiadne starosti.

Ak máte k dispozícii pozemok, na ktorom ešte len budete stavať dom a zakladať záhradu, má zmysel naplánovať horizontálny zemný výmenník tepla.

Na to je potrebné urobiť predbežný výpočet plochy budúceho kolektora na základe parametrov uvedených vyššie: 250 – 300 m² kolektora na 100 m² vykurovanej plochy domu.

Ryhy, do ktorých sa budú ukladať rúry okruhu, je potrebné vykopať pod úroveň zamrznutia pôdy.

Ešte lepšie je jednoducho odstrániť pôdu do hĺbky jej zamrznutia, uložiť rúry a potom pôdu vrátiť na miesto. Je to náročná a zložitá práca, ale ak máte veľkú túžbu a odhodlanie, dokážete ju vykonať.

Náklady a perspektívy návratnosti

Výdavky na zariadenie a jeho montáž počas budovania geotermálneho vykurovania závisia od výkonu agregátu a od výrobcu.

Výrobcu si každý vyberá podľa vlastných úvah a informácií o povesti a spoľahlivosti tej ktorej značky. Výkon však závisí od plochy miestnosti, ktorú bude potrebné obsluhovať.

Ak vezmeme do úvahy výkon, cena tepelných čerpadiel sa pohybuje v nasledujúcich rozsahoch:

• na 4 – 5 kW – 3 000 – 7 000 podmienených jednotiek;
• na 5 – 10 kW – 4 000 – 8 000 podmienených jednotiek;
• na 10 – 15 kW – 5 000 – 10 000 podmienených jednotiek.

Ak k tejto sume pripočítame náklady potrebné na montážne práce (20 – 40 %), dostaneme sumu, ktorá sa mnohým bude zdať úplne nereálna.

Všetky tieto náklady sa však vrátia v celkom prijateľných lehotách. Potom už budete platiť len zanedbateľné výdavky na elektrinu potrebnú na prevádzku čerpadla. A to je všetko!

Ako ukazuje prax, geotermálne vykurovanie je obzvlášť výhodné pre domy, ktorých celková vykurovaná plocha je 150 m². Počas piatich až ôsmich rokov sa všetky náklady na vybudovanie vykurovacích systémov v týchto domoch úplne vrátia.

Ak geotermálne vykurovanie nie je veľmi žiadané medzi vlastníkmi súkromných domov, potom účinnosť solárnych systémov už ocenili obyvatelia južných regiónov. Technológia budovania solárneho vykurovania je dostatočne jednoduchá a jej hospodárnosť a praktickosť je potvrdená dlhoročnými skúsenosťami používania západnými krajinami a našimi krajanmi.

Ďalšie informácie o alternatívnych zdrojoch energie sú uvedené v tomto článku.

Závery a užitočné video k téme

Ak je pre vás jednoduchšie vnímať názorné informácie, potom vám toto video umožní na vlastné oči vidieť, ako presne funguje geotermálny systém, a tiež sa dozvedieť viac o tom, komu a prečo je tento druh vykurovania výhodný.

Ponúkame vám pozrieť si krátke video, v ktorom majiteľ horizontálneho podpovrchového kolektora porozpráva o svojich dojmoch z jeho prevádzky. Okrem toho, po zhliadnutí tohto videa sa dozviete o aktuálnych nákladoch spojených s prevádzkou geotermálneho vykurovacieho systému.

Každý majiteľ súkromného domu sa sám rozhoduje, či si kúpiť služby organizácií dodávajúcich zdroje, alebo sa spoliehať len sám na seba. Pritom sa riadi celým zoznamom úvah.

Cieľ, ktorý sme si stanovili, nespočíva v tom, aby sme vás tlačili k hotovému záveru, ale v tom, aby sme sa podelili o informácie o možnostiach riešenia úlohy, ktorá pred vami stojí.

Máte čo doplniť, alebo máte otázky k téme geotermálneho vykurovania súkromného domu? Môžete zanechať komentáre k publikácii. Formulár na kontakt sa nachádza v dolnom bloku.