Ģeotermālās apkures sistēmas lauku mājai: ierīkošanas īpatnības pašu rokām

Mēs zinām, ka ģeotermija ir Zemes siltums, un jēdziens «ģeotermāls» bieži asociējas ar vulkāniem un geizeriem. Krievijā ģeotermālā enerģētika tiek izmantota galvenokārt rūpnieciskos mērogos, piemēram, pastāv Tālo Austrumu elektrostacijas, kas darbojas uz mūsu planētas siltuma pamata.

Daudzi ir pārliecināti, ka ģeotermālās apkures izveide mājā pašu spēkiem ir kaut kas no fantastikas jomas. Vai ne tā? Bet tas nemaz nav tā! Attīstoties mūsdienu tehnoloģijām, “zaļās enerģijas” izmantošana mājsaimniecībā ir kļuvusi pilnīgi reāla.

Mēs pastāstīsim par alternatīvās apkures darbības principiem, tās priekšrocībām un trūkumiem, salīdzināsim ar tradicionālajām apkures sistēmām. Arī uzzināsiet par siltummainīša izvietošanas veidiem un to, kā uzstādīt ģeotermālo apkuri pašu spēkiem.

Daži vēsturiski fakti

Kad pagājušā gadsimta 70. gados izcēlās naftas krīze, Rietumos radās dedzīga nepieciešamība pēc alternatīviem enerģijas avotiem. Tieši tajā laikā sāka veidoties pirmās ģeotermālās apkures sistēmas.

Šodien tās ir plaši izplatītas ASV, Kanādā un Rietumeiropas valstīs.

Piemēram, Zviedrijā aktīvi izmanto Baltijas jūras ūdeni, kura temperatūra ir +4°C. Vācijā ģeotermālo apkures sistēmu ieviešana pat tiek sponsorēta valsts līmenī.

Krievijā darbojas Paužetskas, Verhņe-Mutnovskas, Okeanskas un citas ģeotermālās elektrostacijas. Taču faktu par Zemes enerģijas izmantošanu mūsu privātajā sektorā ir ļoti maz.

Reālas priekšrocības un trūkumi

Ja Krievijā ģeotermālā apkure privātajā sektorā ir guvusi salīdzinoši nelielu izplatību, vai tas nozīmē, ka ideja nav tā vērta, lai to īstenotu? Varbūt pat nevajadzētu nodarboties ar šo jautājumu? Izrādās, ka tas tā nav.

Mājokļa ģeotermālās apkures sistēmas izmantošana ir izdevīgs risinājums. Tam ir vairāki iemesli. To vidū ir arī ātra aprīkojuma uzstādīšana, kas spēj ilgstoši darboties bez jebkādiem pārtraukumiem.

Ja apkures sistēmā izmantos nevis ūdeni, bet kvalitatīvu antifrīzu, tā nesasals un tās nolietojums būs minimāls.

Uzskaitīsim arī citas šāda veida apkures priekšrocības.

• Degvielas dedzināšana ir izslēgta. Mēs veidojam pilnīgi ugunsdrošu sistēmu, kas tās ekspluatācijas laikā nevarēs nodarīt mājoklim nekādu kaitējumu. Turklāt tiek novērsti arī vairāki citi ar degvielas klātbūtni saistīti jautājumi: vairs nav jāmeklē vieta tās uzglabāšanai un jānodarbojas ar tās sagādi vai piegādi.
• Būtisks ekonomisks ieguvums. Sistēmas ekspluatācijas laikā nebūs nepieciešami nekādi papildu ieguldījumi. Ikgadējo apkuri nodrošina dabas spēki, kurus mēs nepērkam. Protams, siltumsūkņa darbības laikā tiek patērēta elektroenerģija, taču saražotās enerģijas apjoms būtiski pārsniedz patēriņa apjomu.
• Ekoloģiskais faktors. Ģeotermālā apkure privātai lauku mājai ir videi drošs risinājums. Degšanas procesa neesamība novērš sadegšanas produktu nokļūšanu atmosfērā. Ja daudzi to apzināsies un šāda siltumapgādes sistēma gūs pienācīgu vispārēju izplatību, cilvēku negatīvā ietekme uz dabu vairākkārt samazināsies.
• Sistēmas kompaktums. Jums nebūs jāierīko atsevišķa katlu telpa savā mājā. Viss, kas būs nepieciešams, ir siltumsūknis, kuru var novietot, piemēram, pagrabā. Visapjomīgākā sistēmas kontūra atradīsies zem zemes vai zem ūdens; uz Jūsu zemes gabala virsmas Jūs to neredzēsiet.
• Daudzfunkcionalitāte. Sistēma var darboties gan apkurei aukstajā gadalaikā, gan dzesēšanai vasaras karstuma laikā. Proti, pēc būtības tā Jums aizstās ne tikai sildītāju, bet arī gaisa kondicionieri.
• Akustiskais komforts. Siltumsūknis darbojas praktiski bez trokšņa.

Ģeotermālās apkures sistēmas izvēle ir ekonomiski izdevīga, neskatoties uz to, ka būs jāiegulda līdzekļi iekārtu iegādē un uzstādīšanā.

Starp citu, kā sistēmas trūkumu min tieši izdevumus, kas būs jāveic, lai uzstādītu sistēmu un sagatavotu to darbam. Būs jāiegādājas pats sūknis un daži materiāli, kā arī jāveic ārējā kolektora un iekšējās kontūras montāžas darbi.

Tomēr šie izdevumi atmaksājas jau dažu pirmo ekspluatācijas gadu laikā. Turpmāka zemē ieliktā vai ūdenī iegremdētā kolektora izmantošana ļauj ietaupīt ievērojamus līdzekļus.

Turklāt pats montāžas process nav tik sarežģīts, lai tā veikšanai pieaicinātu ārējos speciālistus. Ja neveic urbšanu, tad visu pārējo var izdarīt pašu spēkiem.

Jāatzīmē, ka daži meistari, cenšoties ietaupīt, ir iemācījušies salikt ģeotermālo siltumsūkni pašrocīgi.

Par ģeotermālās apkures avotiem

Ģeotermālajai apkurei var izmantot šādus zemes siltumenerģijas avotus:

• augsttemperatūras;
• zemtemperatūras.

Pie augsttemperatūras avotiem pieder, piemēram, termālie avoti. Tos var izmantot, bet to pielietojuma jomu ierobežo šādu avotu faktiskā atrašanās vieta.

Ja Islandē šis enerģijas veids tiek aktīvi izmantots, tad Krievijā termālie ūdeņi atrodas tālu no apdzīvotām vietām. Tie maksimāli koncentrēti Kamčatkā, kur pazemes ūdeni izmanto kā siltumnesēju un piegādā karstā ūdens apgādes sistēmām.

Savukārt zemtemperatūras avotu izmantošanai mums ir visi nepieciešamie priekšnosacījumi. Šim nolūkam derēs apkārtējās gaisa masas, zeme vai ūdens.

Lai iegūtu nepieciešamo enerģiju, izmanto siltumsūkni. Ar tā palīdzību notiek apkārtējās vides temperatūras pārveidošana siltumenerģijā ne tikai apkurei, bet arī privātmājas karstā ūdens apgādei.

Šādas apkures darbības princips

Ja esat pazīstami ar to, kā darbojas kondicionieris vai ledusskapis, tad šo procesu līdzība ar ģeotermālās apkures darbības principu ir acīmredzama. Sistēmas pamatā ir siltumsūknis, kas ietver divus kontūrus – ārējo un iekšējo.

Lai organizētu tradicionālo apkures sistēmu jebkurā mājā, ir nepieciešams ierīkot tajā caurules siltumnesēja transportēšanai un radiatorus, kuru sildīšanas laikā siltums nonāks telpās. Mūsu gadījumā caurules un radiatori arī ir vajadzīgi. Tie veido sistēmas iekšējo kontūru. Shēmā var tikt pievienotas siltās grīdas.

Ārējais kontūrs izskatās daudz mērogojamāks nekā iekšējais, lai gan tā izmērus var novērtēt tikai plānošanas un montāžas periodā. Ekspluatācijas procesā tas ir neredzams, jo atrodas zem zemes vai zem ūdens. Šī kontūra iekšienē cirkulē parasts ūdens vai antifrīzs uz etilēnglikola bāzes, kas ir daudz vēlamāk.

Siltumnesējs Ārējā kontūrā tas uzsilst līdz tās vides stāvoklim, kurā tas ir iegremdēts, un tiek nosūtīts "uzsildītā" veidā uz siltumsūkni. Caur to koncentrētais siltums tiek nodots iekšējam kontūram, kā rezultātā ūdens caurulēs, radiatoros un siltajās grīdās uzsilst.

Tādējādi galvenais elements, kas atdzīvina visu sistēmu, ir siltumsūknis. Ja Jūsu mājā ir parasta veļasmašīna, tad ziniet: šis sūknis aizņems aptuveni līdzīgu platību.

Darbam tam ir nepieciešama elektroenerģija, bet, patērējot tikai 1 kW, tas nodrošina 4-5 kW siltuma ražošanu. Un tas nav brīnums, jo "papildu" enerģijas avots ir zināms – tā ir apkārtējā vide.

Divi siltummainīša izvietojuma veidi

Ir divas iespējas privātmājas apkurei, izmantojot apkārtējās vides elementu zemas temperatūras enerģiju. Visos trīs gadījumos sistēmas pamatu veido ģeotermālais sūknis.

Iekšējais kontūrs paliek nemainīgs jebkurai apkures metodei, bet galvenā atšķirība ir ārējā kontūra izvietojumā.

Ģeotermālā apkure var būt ar siltummaini, kas izvietots:

• vertikāli – tiek izvietoti urbumos, kas atver vai neatver ūdensnesošo slāni;
• horizontāli – sistēmu siltummaiņus iegulda bedrē vai atklātā ūdenstilpē sava veida spoles veidā.

Katrs no šeit minētajiem apkures veidiem raksturojas ar savām īpatnībām, trūkumiem un priekšrocībām.

Ja Jūs plānojat izveidot šādu apkures sistēmu ar savām rokām, Jums būs interesanti uzzināt par katru veidu sīkāk.

Variants #1. Vertikāls ārējā kolektora izvietojums

Šis apkures veids ir balstīts uz interesantu dabas parādību: 50–100 m dziļumā un vairāk no savas virsmas zemei ir visu gadu vienāda un nemainīga temperatūra 10–12°C.

Lai varētu izmantot šo zemes enerģiju, ir nepieciešams urbt vertikālus urbumus. Tehnoloģija ir praktiski līdzīga ūdens ieguves avota sagatavošanai.

Lai maksimāli saglabātu ainavu, no viena sākumpunkta var izurbt vairākas caurules, bet dažādos leņķos.

Sistēmas ārējā kontūra tiks uzstādīta tieši šajos urbumos. Tas ļaus efektīvi atņemt zemei tās siltumu. Protams, šo metodi grūti nosaukt par vienkāršu un lētu.

Tas ir aktuāli, ja mājai piegulošā teritorija jau ir labiekārtota un tās ainavas traucēšana nav lietderīga. Urbuma urbšanas dziļums var sasniegt no 50 līdz 200 metriem.

Urbuma konkrētie parametri ir atkarīgi no ģeoloģiskās situācijas zemes gabalā un nākotnes būves parametriem. Šādas konstrukcijas kalpošanas laiks ir aptuveni 100 gadi.

Lai ierīkotu vertikālo sistēmas variantu ar siltummaini, kas iegūst pazemes ūdens enerģiju, būs nepieciešams izurbt divus ūdensnesošus urbumus.

No vienas no tām, ko sauc par debeta aku, ar sūkni tiek iegūts ūdens, kas pēc siltuma nodošanas tiek novadīts otrajā, uztverošajā izstrādājumā.

Variants #2. Horizontāls zemes kolektora izvietojums

Lai ievilktu ārējo kontūru horizontālajā apkures veidā, ir jāzina, cik dziļi zeme sasalst jūsu reģionā.

Caurules tiek liktas zem sasalšanas līmeņa iepriekš sagatavotās tranšejās, aizņemot diezgan lielu platību: lai apsildītu māju ar platību 200-250 kv.m, ir jāizmanto aptuveni 600 kv.m siltummainis. Tas ir seši āri.

Saprotams, ka šādos apstākļos zemes darbu apjoms būs ievērojams. Turklāt plānā jāņem vērā koku un citas veģetācijas izvietojums uz zemesgabala, lai tās nesasaldētu. Piemēram, kolektora caurules nedrīkst novietot tuvāk par pusotru metru no kokiem.

Šo montāžas metodi parasti izmanto gadījumos, kad zemes gabals tikai tiek apgūts būvniecībai. Visus aprēķinus un plānus par mājas būvniecību, tās apkures organizēšanu un zemes gabala plānošanu vislabāk veikt vienlaicīgi.

Horizontālā siltummainīša iegremdēšana ūdenstilpnē

Šī metode prasa īpašu mājas izvietojumu – aptuveni 100 m attālumā no ūdenstilpes, kurai ir pietiekams dziļums. Turklāt minētā ūdenstilpe nedrīkst aizsalt līdz dibenam, kur atradīsies sistēmas ārējā kontūra. Un tam ūdenstilpes platība nedrīkst būt mazāka par 200 kv. m.

Acīmredzama šīs metodes priekšrocība ir obligāto darbietilpīgo zemes darbu neesamība, lai gan ar kolektora zemūdens izvietošanu tomēr būs jāpacīnās. Un arī īpaša atļauja šādu darbu veikšanai būs nepieciešama.

Tomēr ģeotermālā iekārta, kas izmanto ūdens enerģiju, ir visrentablākā.

Pašu spēkiem: kas un kā

Ja nu montēt ģeotermālo apkuri pašrocīgi, tad ārējo kontūru tomēr labāk iegādāties jau gatavu. Protams, mēs aplūkojam tikai horizontālā ārējā siltummaiņa izvietojuma veidus: zem augsnes virsmas vai zem ūdens.

Akas vertikālo kolektoru pašrocīgi uzstādīt ir daudz grūtāk, ja jums nav urbšanas aprīkojuma un prasmju.

Siltumsūknis nav pārāk liela izmēra iekārta. Jūsu mājā tas neaizņems daudz vietas. Jo izmēra ziņā tas ir salīdzināms, piemēram, ar parastu cietā kurināmā katlu. Pieslēgt tam jūsu mājas iekšējo kontūru ir vienkāršs uzdevums.

Vispār viss tiek darīts tieši tāpat kā, organizējot un izvadot apkuri, izmantojot tradicionālos siltuma avotus. Galvenā grūtība ir ārējās kontūras ierīkošana.

Labākais variants ir izmantot ūdenstilpi, ja tāda atrodas ne tālāk par 100 m. Nepieciešams, lai tās platība pārsniegtu 200 kv. m, bet dziļums – 3 m (vidējais sasalšanas parametrs). Ja šī ūdenstilpe jums nepieder, problēma var būt atļaujas saņemšana tās izmantošanai.

Ja ūdenstilpe ir dīķis, kas ir jūsu īpašumā, tad lieta vienkāršojas. Ūdeni no dīķa var īslaicīgi atsūknēt. Tad darbus tā dibenā var veikt viegli: būs jāievieto caurules spirālē, nostiprinot tās šajā pozīcijā.

Zemes darbi būs nepieciešami tikai tranšejas rakšanai, kas būs vajadzīga ārējās kontūras pieslēgšanai siltumsūknim.

Pēc visu darbu pabeigšanas dīķi var atkal piepildīt ar ūdeni. Tuvākajos simts gados ārējam siltummainim vajadzētu darboties pareizi un nesagādāt nepatikšanas tā īpašniekam.

Ja jūsu rīcībā ir zemes gabals, uz kura jums vēl tikai jāceļ mājoklis un jāaudzē dārzs, ir jēga plānot horizontālu zemes siltummaini.

Lai to izdarītu, jāveic provizorisks nākotnes kolektora platības aprēķins, pamatojoties uz parametriem, kas jau norādīti iepriekš: 250-300 kv. m kolektora uz 100 kv. m mājas apsildāmās platības.

Tranšejas, kurās jāiegulda kontūra caurules, jāizrok zem augsnes sasalšanas līmeņa.

Un vēl labāk – vienkārši noņemt augsni tās sasalšanas dziļumā, ievietot caurules un pēc tam atgriezt augsni vietā. Darbs ir darbietilpīgs, sarežģīts, bet ar lielu vēlmi un mērķtiecību jūs to varēsiet paveikt.

Izmaksas un atmaksāšanās perspektīvas

Iekārtas un tās uzstādīšanas izmaksas ģeotermālās apkures būvniecības procesā ir atkarīgas no agregāta jaudas un ražotāja.

Ražotāju katrs izvēlas, vadoties no saviem apsvērumiem un informācijas par viena vai otra zīmola reputāciju un uzticamību. Savukārt jauda ir atkarīga no telpas platības, kas jāapkalpo.

Ja ņem vērā tieši jaudu, tad siltumsūkņu izmaksas svārstās šādos diapazonos:

• 4–5 kW – 3000–7000 nosacītu vienību;
• 5–10 kW – 4000–8000 nosacītu vienību;
• 10–15 kW – 5000–10000 nosacītu vienību.

Ja šai summai pieskaitīsim izmaksas, kas nepieciešamas montāžas darbu veikšanai (20-40%), tad iegūsim summu, kas daudziem šķitīs pilnīgi nereāla.

Bet visas šīs izmaksas atmaksāsies pilnībā pieņemamos termiņos. Turpmāk jums būs jāmaksā tikai nenozīmīgi izdevumi par elektrību, kas nepieciešama sūkņa darbībai. Un tas arī viss!

Kā rāda prakse, ģeotermālā apkure ir īpaši izdevīga mājām, kuru kopējā apsildāmā platība ir 150 kv. m. Piecu līdz astoņu gadu laikā visas izmaksas par apkures sistēmu ierīkošanu šajās mājās pilnībā atmaksājas.

Ja ģeotermālā apkure nav īpaši pieprasīta privātmāju īpašnieku vidū, tad ģeelosistēmu efektivitāti jau ir novērtējuši dienvidu reģionu iedzīvotāji. Tehnoloģija saules apkures ierīkošanai ir pietiekami vienkārša, un tās ekonomiskums un praktiskums ir apstiprināts ar daudzu gadu pieredzi, ko izmanto Rietumu valstis un mūsu tautieši.

Papildu informācija par alternatīvajiem enerģijas avotiem ir atrodama šajā rakstā.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Ja Jums ir vieglāk uztvert vizuālo informāciju, tad šis video ļaus Jums savām acīm redzēt, kā tieši darbojas ģeotermālā sistēma, kā arī vairāk uzzināt par to, kam un kāpēc šis apkures veids ir izdevīgs.

Piedāvājam noskatīties nelielu video, kurā horizontālā pazemes kolektora īpašnieks pastāstīs par saviem iespaidiem par tā ekspluatāciju. Turklāt, noskatoties šo video, Jūs uzzināsiet par kārtējiem izdevumiem, kas saistīti ar ģeotermālās apkures sistēmas ekspluatāciju.

Katrs privātmājas īpašnieks izvēlas pats, vai pirkt resursapgādes organizāciju pakalpojumus vai paļauties tikai uz sevi. To darot, viņš vadās pēc vesela apsvērumu saraksta.

Mērķis, ko esam izvirzījuši, nav spiest Jūs pie gatava secinājuma, bet gan dalīties ar informāciju par Jūsu uzdevuma risināšanas variantiem.

Vai ir ko papildināt, vai radušies jautājumi par ģeotermālās apkures tēmu privātmājā? Varat atstāt komentārus pie publikācijas. Saziņas forma atrodas apakšējā blokā.