Sustavi geotermalnog grijanja za vikendicu: značajke uređenja vlastitim rukama

Znamo da je geotermija toplina Zemlje, a pojam 'geotermalni' često se kod nas povezuje s vulkanima i gejzirima. U Rusiji se geotermalna energija koristi uglavnom u industrijskim razmjerima, na primjer, postoje dalekoistočne elektrane koje rade na temelju topline našeg planeta.

Mnogi su uvjereni da je napraviti geotermalno grijanje kuće vlastitim rukama nešto iz područja fantastike. Zar ne? Ali to uopće nije tako! Razvojem suvremenih tehnologija, kućno korištenje “zelene energije” postalo je sasvim stvarno.

Ispričat ćemo vam o principima rada alternativnog grijanja, njegovim prednostima i nedostacima, usporedit ćemo ga s tradicionalnim sustavima grijanja. Također ćete saznati o načinima smještaja izmjenjivača topline i o tome kako montirati geotermalno grijanje vlastitim rukama.

Nekoliko povijesnih činjenica

Kada je 70-ih godina prošlog stoljeća izbila naftna kriza, na Zapadu se pojavila hitna potreba za alternativnim izvorima energije. Upravo u to vrijeme počeli su se stvarati prvi geotermalni sustavi grijanja.

Danas su stekli široku primjenu u Sjedinjenim Državama, Kanadi i zapadnoeuropskim državama.

Na primjer, u Švedskoj aktivno koriste vodu Baltičkog mora, čija temperatura iznosi +4 °C. U Njemačkoj se uvođenje geotermalnih sustava grijanja čak subvencionira na državnoj razini.

U Rusiji djeluju Paužetska, Verhne-Mutnovska, Okeanska i druge geotermalne elektrane. No činjenica o korištenju Zemljine energije u našem privatnom sektoru vrlo je malo.

Stvarne prednosti i nedostaci

Ako je u Rusiji geotermalno grijanje privatnog sektora dobilo relativno malu rasprostranjenost, znači li to da ideja nije vrijedna troškova njezine provedbe? Možda se ne isplati ni baviti tim pitanjem? Ispostavilo se da to nije tako.

Korištenje sustava geotermalnog grijanja stambenog prostora isplativo je rješenje. Za to postoji nekoliko razloga. Među njima je i brza instalacija opreme koja može dugotrajno raditi bez ikakvih prekida.

Ako se u sustavu grijanja koristi kvalitetan antifriz umjesto vode, neće se smrzavati i njegovo trošenje bit će minimalno.

Nabrojimo i ostale prednosti ove vrste grijanja.

• Postupak izgaranja goriva je isključen. Vi stvarate potpuno protupožaran sustav koji tijekom svog rada ne može nanijeti nikakvu štetu stambenom prostoru. Osim toga, isključuje se niz drugih elemenata povezanih s prisutnošću goriva: sada nije potrebno tražiti mjesto za njegovo skladištenje, baviti se njegovom pripremom ili dostavom.
• Značajna ekonomska korist. Tijekom rada sustava neće biti potrebna nikakva dodatna ulaganja. Godišnje grijanje osiguravaju prirodne sile koje Vi ne kupujete. Naravno, tijekom rada toplinske pumpe troši se električna energija, ali količina proizvedene energije znatno premašuje količinu potrošnje.
• Ekološki faktor. Geotermalno grijanje privatne kuće izvan grada ekološki je sigurno rješenje. Odsutnost procesa izgaranja isključuje ulazak produkata izgaranja u atmosferu. Ako to mnogi shvate i takav sustav opskrbe toplinom dobije odgovarajuću sveopću rasprostranjenost, negativni utjecaj ljudi na prirodu višestruko će se smanjiti.
• Kompaktnost sustava. Nećete morati organizirati zasebnu kotlovnicu u svojoj kući. Sve što će biti potrebno je toplinska pumpa koja se može smjestiti, primjerice, u podrum. Najveći krug sustava nalazit će se pod zemljom ili pod vodom, na površini Vaše parcele ga nećete vidjeti.
• Višenamjenskost. Sustav može raditi i za grijanje u hladnom dijelu godine i za hlađenje tijekom ljetnih vrućina. To jest, u biti, zamijenit će Vam ne samo grijač nego i klima-uređaj.
• Akustička udobnost. Toplinska pumpa radi gotovo nečujno.

Odabir geotermalnog sustava grijanja ekonomski je isplativ, unatoč činjenici da će se morati potrošiti novac na kupnju i ugradnju opreme.

Usput, kao nedostatak sustava spominju se upravo troškovi koje će biti potrebno imati kako bi se sustav instalirao i pripremio za rad. Trebat će kupiti samu pumpu i neke materijale, izvesti radove na montaži vanjskog kolektora i unutarnjeg kruga.

Međutim, ti se troškovi isplate već u prvih nekoliko godina rada. Naknadno korištenje kolektora položenog u tlo ili uronjenog u vodu omogućuje uštedu znatnih sredstava.

Osim toga, sam postupak montaže nije toliko složen da bi za njegovo izvođenje trebalo pozivati vanjske stručnjake. Ako se ne bavite bušenjem, sve ostalo može se učiniti samostalno.

Treba napomenuti da su neki majstori, u želji za uštedom, naučili sastaviti geotermalnu toplinsku pumpu vlastoručno.

O izvorima geotermalnog grijanja

Za geotermalno grijanje mogu se koristiti sljedeći izvori zemaljske toplinske energije:

• visokotemperaturni;
• niskotemperaturni.

Visokotemperaturnima pripadaju, primjerice, termalni izvori. Moguće ih je koristiti, ali je područje njihove primjene ograničeno stvarnim mjestom takvih izvora.

Ako se na Islandu ova vrsta energije aktivno koristi, u Rusiji se termalne vode nalaze daleko od naseljenih mjesta. Maksimalno su koncentrirane na Kamčatki, gdje se podzemna voda koristi kao nositelj topline i isporučuje u sustave PTV-a.

S druge strane, za primjenu niskotemperaturnih izvora imamo sve potrebne preduvjete. Za tu svrhu prikladne su okolne zračne mase, tlo ili voda.

Za izdvajanje potrebne energije koristi se toplinska pumpa. Pomoću nje provodi se postupak pretvorbe temperature okoliša u toplinsku energiju ne samo za grijanje, već i za potrošnu toplu vodu privatnog domaćinstva.

Princip rada takvog grijanja

Ako ste upoznati s načinom rada klima uređaja ili hladnjaka, tada je sličnost tih procesa s principom funkcioniranja geotermalnog grijanja očita. Osnovu sustava čini toplinska pumpa koja je uključena u dva kruga – vanjski i unutarnji.

Da biste organizirali tradicionalni sustav grijanja u bilo kojoj kući, potrebno je montirati cijevi za prijenos nositelja topline i radijatore, čijim zagrijavanjem toplina ulazi u prostorije. U našem su slučaju također potrebne cijevi i radijatori. Oni tvore unutarnji krug sustava. U shemu se mogu dodati podno grijanje.

Vanjski krug izgleda mnogo veći od unutarnjeg, iako se njegove dimenzije mogu procijeniti samo tijekom planiranja i montaže. Tijekom rada nije vidljiv jer se nalazi pod zemljom ili pod vodom. Unutar ovog kruga cirkulira obična voda ili antifriz na bazi etilen glikola, što je mnogo poželjnije.

Nosač topline U vanjskom krugu zagrijava se do temperature okoline u koju je uronjen i odlazi u «zagrijanom» obliku u toplinsku pumpu. Kroz nju se koncentrirana toplina prenosi na unutarnji krug, zbog čega se voda u cijevima, radijatorima i podnom grijanju zagrijava.

Dakle, ključni element koji oživljava cijeli sustav jest toplinska pumpa. Ako u vašoj kući postoji obična perilica rublja, znajte: ova pumpa zauzet će otprilike sličan prostor.

Za rad mu je potrebna električna energija, ali, trošeći samo 1 kW, osigurava proizvodnju 4-5 kW topline. I to nije čudo, jer je izvor «dodatne» energije poznat – to je okoliš.

Dvije vrste smještaja izmjenjivača topline

Postoje dvije mogućnosti grijanja privatne kuće korištenjem niskotemperaturne energije elemenata okoliša. Osnovu sustava u sva tri slučaja čini geotermalna pumpa.

Unutarnji krug ostaje nepromijenjen za bilo koji način grijanja, a osnovna razlika leži u smještaju vanjskog kruga.

Geotermalno grijanje može biti s izmjenjivačem topline smještenim:

• vertikalno – smješteni u bušotinama koje otvaraju ili ne otvaraju vodonosni sloj;
• horizontalno – izmjenjivači topline sustava polažu se u iskop ili otvorenu vodenu površinu u obliku svojevrsnog zmijolikog svitka.

Svaki od ovdje navedenih vrsta grijanja karakteriziraju vlastite značajke, nedostaci i prednosti.

Ako namjeravate izraditi takav sustav grijanja vlastitim rukama, bit će vam zanimljivo saznati više o svakoj vrsti.

Opcija #1. Vertikalni smještaj vanjskog kolektora

Ova vrsta grijanja temelji se na zanimljivom prirodnom fenomenu: na dubini od 50-100 m i više od svoje površine zemlja tijekom cijele godine ima istu i stalnu temperaturu od 10-12 °C.

Da bi se mogla koristiti ova energija zemlje, potrebno je bušiti vertikalne bušotine. Tehnologija je praktički slična pripremi vodozahvatnog izvora.

Radi maksimalnog očuvanja krajolika, može se izbušiti nekoliko cijevi s jedne početne točke, ali pod različitim kutovima.

Vanjski krug sustava bit će montiran izravno u tim bušotinama. To će omogućiti učinkovito preuzimanje topline iz zemlje. Naravno, ovu metodu teško je nazvati jednostavnom i jeftinom.

Aktualan je u slučaju kada je područje uz kuću već uređeno, a narušavanje njegovog krajolika nije svrhovito. Dubina bušenja bušotine može doseći od 50 do 200 metara.

Konkretni parametri bušotine ovise o geološkoj situaciji na parceli i parametrima buduće građevine. Vijek trajanja takve konstrukcije je otprilike 100 godina.

Za izgradnju vertikalne varijante sustava s izmjenjivačem topline koji izvlači energiju podzemne vode, bit će potrebno izbušiti dvije vodonosne bušotine.

Iz jedne od njih, nazvane debitna (proizvodna), pomoću pumpe se vrši zahvat vode, koja se nakon predaje topline ispušta u drugu, prijamnu bušotinu.

Opcija #2. Horizontalni smještaj zemljanog kolektora

Da biste položili vanjski krug kod horizontalnog tipa grijanja, trebate znati do koje dubine tlo smrzava u vašem području.

Cijevi se polažu ispod razine smrzavanja u unaprijed pripremljene rovove, pritom zauzimajući prilično velik prostor: za grijanje kuće površine 200-250 m², potrebno je koristiti otprilike 600 m² izmjenjivača topline. To jest šest ari.

Jasno je da će pri takvim uvjetima količina zemljanih radova biti značajna. Osim toga, u planu treba uzeti u obzir položaj drveća i ostalog raslinja na parceli kako se ne bi smrzli. Na primjer, ne smiju se postavljati cijevi kolektora bliže od jednog i pol metra od drveća.

Ova metoda montaže obično se koristi u slučajevima kada se parcela tek priprema za gradnju. Sve izračune i planove za izgradnju vikendice, organizaciju njezina grijanja i planiranje zemljišta najbolje je izvršiti istovremeno.

Uranjanje horizontalnog izmjenjivača topline u vodenu površinu

Ova metoda zahtijeva poseban položaj kućanstva – na udaljenosti otprilike 100 m od vodene površine dovoljne dubine. Osim toga, navedena vodena površina ne smije se smrzavati do samog dna, gdje će biti smješten vanjski krug sustava. A za to površina vodene površine ne može biti manja od 200 m².

Očita prednost ove metode je izostanak obveznih napornih zemljanih radova, iako će se s podvodnim položajem kolektora ipak treba pomučiti. I posebno dopuštenje za izvođenje takvih radova također će biti potrebno.

Međutim, geotermalna instalacija koja koristi energiju vode ipak je najekonomičnija.

Vlastitim rukama: što i kako

Ako već montirate geotermalno grijanje vlastitim rukama, vanjski krug je ipak bolje kupiti u gotovom obliku. Naravno, razmatramo samo načine horizontalnog položaja vanjskog izmjenjivača topline: ispod površine tla ili pod vodom.

Bušotinski vertikalni kolektor samostalno montirati puno je teže ako nemate opremu i vještine bušenja.

Toplinska pumpa nije prevelika oprema. U vašoj kući neće zauzeti puno mjesta. Naime, veličinom je usporediva, na primjer, s običnim kotlom na kruto gorivo. Spojiti na nju unutarnji krug vaše kuće nije težak zadatak.

Uglavnom, sve se radi potpuno isto kao i pri organizaciji i razvodu grijanja korištenjem tradicionalnih izvora topline. Glavna poteškoća je uređenje vanjskog kruga.

Najbolja varijanta bit će korištenje vodnog tijela ako se takvo nađe na udaljenosti ne većoj od 100 m. Potrebno je da njegova površina prelazi 200 m², a dubina 3 m (prosječni parametar smrzavanja). Ako vam to vodno tijelo ne pripada, problem može postati dobivanje dopuštenja za njegovo korištenje.

Ako je vodno tijelo ribnjak koji je u vašem vlasništvu, stvar se pojednostavljuje. Vodu iz ribnjaka možete privremeno ispumpati. Tada se radovi na njegovom dnu mogu lako izvoditi: potrebno je položiti cijevi u spiralu i učvrstiti ih u tom položaju.

Zemljani radovi bit će potrebni samo za kopanje rova koji će biti potreban za spajanje vanjskog kruga na toplinsku pumpu.

Nakon izvođenja svih radova, ribnjak se može ponovno napuniti vodom. U sljedećih stotinjak godina vanjski izmjenjivač topline trebao bi raditi ispravno i ne zadavati brige svom vlasniku.

Ako vam je na raspolaganju zemljište na kojem tek trebate graditi kuću i uzgajati vrt, ima smisla isplanirati horizontalni izmjenjivač topline tla.

Za to je potrebno napraviti preliminarni izračun površine budućeg kolektora, polazeći od parametara koji su već navedeni gore: 250-300 m² kolektora na 100 m² grijane površine kuće.

Rovovi u koje će se polagati cijevi kruga moraju se kopati ispod razine smrzavanja tla.

Još je bolje – jednostavno ukloniti tlo do dubine smrzavanja, položiti cijevi, a zatim vratiti tlo na mjesto. Posao je naporan i složen, ali uz veliku želju i odlučnost, Vi ga možete izvršiti.

Troškovi i izgledi povrata ulaganja

Troškovi opreme i njezine instalacije tijekom izgradnje geotermalnog grijanja ovise o snazi uređaja i proizvođaču.

Proizvođača svatko bira vodeći se vlastitim razmišljanjima i informacijama o reputaciji i pouzdanosti pojedine marke. A snaga pak ovisi o površini prostora koji treba opsluživati.

Ako uzmemo u obzir upravo snagu, cijena toplinskih pumpi kreće se u sljedećim rasponima:

• na 4-5 kW – 3000-7000 uvjetnih jedinica;
• na 5-10 kW – 4000-8000 uvjetnih jedinica;
• na 10-15 kW – 5000-10000 uvjetnih jedinica.

Ako tom iznosu dodamo troškove potrebne za izvođenje montažnih radova (20-40%), dobit ćemo iznos koji će se mnogima učiniti potpuno nestvarnim.

Ali svi ti troškovi isplatit će se u sasvim prihvatljivom roku. U budućnosti ćete Vi morati plaćati samo neznatne troškove električne energije potrebne za rad pumpe. I to je sve!

Kao što praksa pokazuje, geotermalno grijanje posebno je isplativo za kuće čija ukupna grijana površina iznosi 150 m². Za pet do osam godina svi troškovi uređenja sustava grijanja u tim kućama u potpunosti se isplate.

Ako geotermalno grijanje nije osobito traženo među vlasnicima privatnih kuća, učinkovitost heliosustava već su cijenili stanovnici južnih regija. Tehnologija izgradnje solarnog grijanja dovoljno je jednostavna, a njezina ekonomičnost i praktičnost potvrđena je dugogodišnjim iskustvom korištenja u zapadnim zemljama i našim sunarodnjacima.

Dodatne informacije o alternativnim izvorima energije predstavljene su u ovom članku.

Zaključci i koristan video na temu

Ako vam je lakše percipirati vizualne informacije, ovaj videozapis omogućit će vam da vlastitim očima vidite kako točno funkcionira geotermalni sustav, te da saznate više o tome kome i zašto je ova vrsta grijanja isplativa.

Predlažemo vam da pogledate kratki videozapis u kojem će vlasnik horizontalnog podzemnog kolektora ispričati svoje dojmove o njegovom korištenju. Osim toga, gledajući ovaj video, saznat ćete o tekućim troškovima povezanima s radom sustava geotermalnog grijanja.

Svaki vlasnik privatne kuće sam odlučuje hoće li kupovati usluge organizacija za opskrbu resursima ili se oslanjati samo na sebe. Pritom se vodi cijelim nizom razmatranja.

Cilj koji smo si postavili nije u tome da vas potaknemo na gotov zaključak, već da podijelimo informacije o mogućnostima rješavanja zadatka koji stoji pred vama.

Imate li što dodati ili imate pitanja o temi geotermalnog grijanja privatne kuće? Možete ostaviti komentare na objavu. Obrazac za kontakt nalazi se u donjem bloku.