Использование геотермальной энергии для отопления теплиц

Геотермальное отопление теплицы своими руками

Оптимальный климат является залогом эффективного функционирования теплицы даже в условиях абсолютной герметизации. Зимний период времени, характеризующийся понижением температур и действием парникового эффекта, обуславливает поиск дополнительных источников тепла, способных обеспечить оптимальный климат в замкнутом пространстве. Век инноваций позволяет отказаться от обустройства традиционной отопительной системы и воспользоваться системой альтернативного энергопотребления, к которой предъявляются повышенные требования. Именно поэтому она должна быть не только высокопроизводительной, но и максимально выгодной с экономической точки зрения. Геотермальное отопление, принцип работы которого основан на функционирующих законах природы и использовании возобновляемых ресурсов, максимально отвечает вышеперечисленным требованиям.

Содержание

Геотермальное отопление теплицы. Принцип работы

Геотермальное отопление теплицы проектируется с учетом того, что температура грунта, залегающего глубоко в недрах земли, в летний период находится в пределах 10-12 градусов, а в зимний — 6-8 градусов.

Она многократно увеличивается под действием парникового эффекта и энергии солнечного излучения, чего вполне достаточно, чтобы обеспечить оптимальные климатические условия в замкнутом тепличном пространстве. Таким образом, принцип работы системы геотермального отопления основан на использовании энергетического потенциала земли и многократном его приумножении с использованием специализированного оборудования.

Энергетический потенциал грунта и подземных вод преобразуется в тепло, впоследствии передаваемое на специализированный тепловой носитель.

Это происходит за счет работы тепловых насосов для геотермального отопления, с функциональной точки зрения, представляющих устройство, предназначенное для переноса и преумножения тепловой энергии, полученной от источника с более низким потенциалом. Современные геотермальные насосы являются высокотехнологичным, экологически чистым оборудованием, не выделяющим в процессе работы вредные вещества, приносящие вред человеческому организму и зачастую разрушающие озоновый слой.

Достоинства геотермальной конвекционной системы

Учитывая то, что к альтернативным методам получения энергии (коим является система геотермального отопления) зачастую относятся довольно скептически, конвекционная система геотермального отопления, очевидно, является приятным исключением. Несмотря на довольно сложный принцип монтажа и высокую стоимость оборудования для геотермального отопления, такие системы обладают огромным количеством весомых преимуществ, без проблем компенсирующих все материальные и трудовые затраты.

Рассмотрим основные из них:

1.Основное достоинство, благодаря которому стоит заняться оборудованием геотермальной отопительной системы – максимальная экологичность и высочайшая производительность при минимальном потреблении энергетических ресурсов;

2.Абсолютная независимость от электроэнергии: тепловые установки подобного профиля могут функционировать за счет потребления энергии воды, грунта или воздуха;

3.Длительный эксплуатационный срок – по мнению специалистов, стандартная геотермальная отопительная система может эффективно функционировать минимум в течение 50 лет;

4.Возможность постоянного поддержания оптимальных микроклиматических условий в теплице за счет регулирования относительной влажности воздуха, что обеспечивает создание мягкого и сбалансированного микроклимата с возможностью постоянного регулирования вентиляции и показателей влажности;

5.Способность беспроблемного обогрева помещения, характеризующегося большой площадью (более 150 кв. м), а также обеспечения его тепловодоснабжения.

Конструктивные особенности геотермальной системы отопления

Как упоминалось выше, сооружение систем геотермальной конвекции ассоциируется с определенными сложностями, основной из которых является размещение основных функциональных элементов системы глубоко под землей.

Сооружение альтернативной системы энергообеспечения связано с монтажом подземных коммуникаций, что обуславливает необходимость масштабной выемки грунта. Но, несмотря на это, сооружение геотермального отопления, стоимость оборудования для которого значительно ниже, относительно затрат, необходимых для организации электрического или газового отопления.

Конструктивные особенности геотермальной системы сложны лишь на первый взгляд, однако, вникнув в ее суть, можно без труда организовать систему альтернативного энергопотребления своими руками. Ее конструкция подразумевает наличие двух контуров, расположенных как в теплице, так и под землей. Первый требуется для отопления самого помещения, а второй необходим для сбора тепла в недрах земли, то есть, по сути, за счет него происходит тепловой обмен.

Установка описываемого теплообменника может осуществляться либо ниже точки промерзания грунтового слоя, либо в водоемах, для которых промерзание не свойственно. В трубу контура, расположенного под землей, заливают тепловой носитель, роль которого выполняет очищенная вода, либо вода, разбавленная антифризом в определенных пропорциях. Теплоноситель предназначен для сбора тепловой энергии глубоко в недрах земли, которая впоследствии передается тепловому насосу, снабженному двумя теплообменниками.

Последовательность действий при монтаже геотермальной системы

1.Перед тем, как заняться установкой геотермального отопления, необходимо создать его проект, который разрабатывается задолго до постройки теплицы. Однако важно помнить, что расчет плотности воздуховодов, которая должна быть не менее 2,7 м на квадратный метр отапливаемого помещения, также должен проводиться на этапе проектирования;

2.Далее на участке земли, выбранном под постройку теплицы, организовывают котлован, глубина которого соответствует уровню зимнего промерзания почвы (для средней полосы приблизительно 3 м). С данной задачей можно справиться как вручную, так и воспользоваться тяжелой строительной техникой;

3.Нельзя забывать про необходимость изоляции откосов котлована, которая производится с помощью пенополистирольных плит на глубине, равной 0,7 м. Впоследствии дно котлована последовательно засыпается мелким щебнем, 30-сантиметровым слоем песка и тщательно утрамбовывается;

4.В последующем особенности проекта предусматривают укладку воздуховодов, которая производится в соответствии с заранее подготовленными контурами. В роли воздуховодов выступают ПВХ трубы, диаметр которых составляет 110 мм, фиксируемые с помощью проволоки. Важно соблюдать расстояние от стен свежевырытого котлована, которое не должно быть меньше 30 см. Далее трубопровод мысленно разделяют на отдельные участки, равные 2 м, соединяющиеся в центре тройниками. Центральное ответвление по продольной оси выводится на поверхность;

5.Боковые отводы каждого из участков аналогично выводятся на поверхность и, также как и центральные, защищаются полиэтиленовыми мембранами. По окончании монтажа системы, ее необходимо присыпать землей до верхней теплоизоляционной границы;

6.Участок, площадь которого заведомо незначительно превышает площадь теплицы, по периметру покрывают пенополистиролом и засыпают грунтом;

7.Далее, собственно, необходимо заняться постройкой самой теплицы, и лишь потом нарастить центральные ответвления воздуховода таким образом, чтобы концевые участке труб располагались на расстоянии 30 см от крыши теплицы. Боковые ответвления при этом в наращивании не нуждаются;

8.На завершающем этапе монтажа на концевых отделах воздуховода производится установка вытяжного вентиляционного оборудования или фильтрующей установки.

Источник статьи: http://strgid.ru/geotermalnoe-otoplenie-teplitsy-svoimi-rukami

Как выполнить геотермальную конвекцию теплицы

За счет современных инженерно-коммуникационных достижений мы имеем возможность реализовывать тепличное отопление с помощью довольно оригинального метода, в основе которого лежат энергоресурсы, получаемые за счет возобновляемых источников, и законы природы.

Преимущества геотермального отопления

Отопительная система нужна для того, чтобы поддерживать в помещении ту или иную температуру, оптимальную для созревания выращиваемых культур. Зимой на улице холодно, и потому парниковый эффект растения не спасет. Значит, необходим дополнительный источник тепла, который обеспечивал бы благоприятный микроклимат. Отопительная система должна помимо высокой производительности отличаться также и экономичностью.

Упоминание о новых способах альтернативного энергосбережения у многих вызывает скептическую ухмылку. Многие считают, что получить энергию даром невозможно. Однако системы геотермального отопления являются ярким доказательством того, что это не так. При всей сложности исполнения, у подобных систем есть большое количество достоинств, которые полностью «перекрывают» все их минусы:

— Они полностью автономны и независимы от поставок источника энергии.

— Их эксплуатация не требует никаких затрат.

— Периодические ремонтные работы, согласование, обслуживание – установив подобные системы, вы забудете обо всем этом.

— Если правильно их обустроить, такие системы прослужат более 50 лет.

— Нужный климат поддерживается на протяжении всего года.

— Данная система – дополнительный источник CO2.

— Возможность создания сбалансированного, мягкого климата, при этом помещение вентилируется равномерно, а влажность регулируется в автоматическом режиме.

Обустройство геотермальной конвекции. Что для этого потребуется

Оснастить геотермальной конвекцией уже готовую теплицу невозможно, кроме того, это и невыгодно, поскольку система после подобной модернизации не сможет похвастаться такой же эффективностью, как созданная на этапе проектирования.

В первую очередь необходимо определиться с участком, который для этого подходит. Обычно такие системы используются в больших оранжереях/теплицах, в которых цветы или овощи выращивают на протяжении всего года. Они будут выгодны только в случае, если площадь теплицы составляет не менее, чем 50 м 2 . Сделать их работу еще более эффективной позволит как можно большая площадь. Потому размеры будущего строения должны быть известны с самого начала.

Размеры выбранного участка должны превышать габариты будущей теплицы. Он не должен содержать других построек, на нем не должны расти деревья, поскольку на начальном этапе работ здесь нужно будет вырыть большой котлован. Площадь плана должна превышать площадь будущей постройки раза в три, а то и больше, при этом данная зависимость соблюдается в линейных размерах. Например, длина и ширина теплицы составляют 12 и 6 метров соответственно, в таком случае длина и ширина участка равняется 8 и 16 метрам. Если габаритные размеры превышают четырнадцать метров, площадь котлована увеличивается не больше, чем на три с половиной метра. Например, длина и ширина теплицы 20 и 16 метров, значит, необходимо вырыть котлован 23,5 х 19,5 м.

Что представляют собой подготовительные работы? Прежде всего, необходимо позаботиться о том, чтобы вырытая земля располагалась возле возводящейся теплицы. Если копать грунт лопатой нет возможности, необходимо сделать так, чтобы к месту мог подъехать экскаватор. Для сооружения отопительной системы вам понадобится мелкий щебень, речной песок, плиты, сделанные из такого материала, как вспененный полистирол, узловые соединения к трубам и сами 110-миллиметровые сантехнические трубы, бутовый кирпич.

Что касается стоимости материалов, точную цифру указать невозможно, но ориентируйтесь на 120-140 долларов за м 2 готовой постройки. К слову, плотность подземных коммуникаций обратно пропорциональна «теплоте» климата.

Функциональные параметры

Функционирование отопительной системы главным образом характеризуется таким параметром, как число калорий тепловой энергии. Что касается детальных расчетов и выкладок, они в данном случае доступны исключительно для проектов, в основе которых лежит функционирование тепловых насосов. Поскольку нормативная база для отопительных геотермальных систем отсутствует, при ее создании следует пользоваться такими СниП’ами, как 2.04.05–91 и 23-01-99, которые касаются проектирования и монтажа климатсистем общего назначения.

Чтобы будущая система отличалась эффективностью, примите к сведению следующее: подземные воздуховоды устанавливают таким образом, чтобы плотность размещения равнялась 2,7 (или больше) м на 1 м 2 полезной площади оранжереи/теплицы. Если данный параметр уменьшить, система будет не такой эффективной. А при стабильном климате лучше разместить подземные коммуникации более плотно.

Работы по установке системы

Что касается продолжительности работ, они могут длиться 2-4 недели. Наиболее сложный этап – выемка грунта, для этого, скорее всего, придется нанимать специальную технику, а вот монтаж сети коммуникаций своими руками выполнить очень легко.

Глубина котлована должна быть пропорциональной глубине промерзания почвы зимой. Для нормального функционирования системы вполне достаточно 3-3,3 метров, однако если она монтируется в регионах с теплым климатом, данную цифру можно и уменьшить. Плодородный слой грунта снимают (около тридцати сантиметров) и сохраняют, а почва с глиняными вкраплениями и глина вывозятся. Котлован роется в форме трапеции или прямоугольника, стенки не крепятся. Котлованные откосы на глубине Воздухообмен

Так как для нормального функционирования системы принудительный воздухообмен во многих случаях не нужен, на отводы, которые выходят на поверхность, можно установить обыкновенный вентиляционный грибок. Для предотвращения сильных температурных перепадов и улучшения рабочих показателей можно установить самодельный вытяжной вентилятор, а также фильтрующее приспособление. Установка, выполняющая принудительный воздухообмен, также фильтрует воздух. Ее можно сделать своими руками, руководствуясь эффективной и несложной схемой.

Антимоскитные сетки. Как избавляться от конденсата

Для того, чтобы в систему не попадали пауки, муравьи и другие насекомые, применяют москитную сетку (2 слоя), размер ячеек которой варьируется от 0,2 до 0,4 миллиметров. Желательно натянуть ее на пяльцах, сделанных своими руками, после чего она вклеивается в футляр, где расположен вентилятор.

Температура почвы и воздуха неодинакова, потому возможно возникновение конденсата в трубопроводе. Предотвратить его образование можно, просверлив в трубах отверстия (10-15 штук на погонный метр), диаметр которых составляет пять миллиметров. Закладывая трубу, располагайте ее отверстиями вниз. Регулировка влажности воздуха может выполняться при помощи подлива в сегменты воздуховода трех – пяти литров воды.

Отопительная система теплиц, в основе которой лежит воздушная конвекция – это наиболее выгодный метод подержания стабильно теплого климата, пригодного для выращивания различных культур. Она не требует особого ухода, необходимо лишь время от времени очищать москитные фильтры. Такие теплицы представляют собой полностью автономное климатоборудование.

Как работает геотермальное отопление на примере Vaillant (Видео)

Ознакомившись с основными принципами функционирования геотермального отопления, вы впоследствии сможете правильно его смонтировать в самые короткие сроки. В чем заключается суть геотермальной конвекции? Грунт на определенной глубине обладает постоянной температурой, зимой составляющей плюс пять-семь градусов, а летом – десять-двенадцать градусов. Это позволит обеспечить базовую температуру, увеличивающуюся во много раз благодаря солнечному излучению и парниковому эффекту зимой.

А когда на улице жарко, внутренний климат нормализуется при помощи охлажденного воздуха. В любую пору года в теплице поддерживается 23-27-градусная температура, при которой с удовольствием растут многие овощные культуры, привыкшие к климату средних широт. Стоит упомянуть о том, что благодаря воздухообмену почва аккумулирует тепло в дневное время, согревая им обитателей теплицы или оранжереи ночью.

Благодаря подобным сооружениям, которые вполне возможны и на севере, где лед не тает летом, как у нас, жители Гренландии не испытывают дефицита экзотических фруктов. При очень холодном климате, естественно, необходим дополнительный подогрев, однако для его реализации понадобится совсем небольшое количество денег.

Ранее мы уже упоминали о том, что постройка систем геотермального отопления – задача не из легких. Прежде всего, сложность заключается в размещении элементов на большой глубине. Нужно будет выкапывать большое количество земли, обустраивать подземные коммуникации, а для этого придется затратить много сил, времени и, естественно, денег. Однако подобные системы того стоят, они экономичны и эффективны, что с лихвой компенсирует все первоначальные затраты. Кроме того, на стройматериалы у вас пойдет меньше денег, чем на устройство отопления при помощи электричества или газа.

О том, как обустроить геотермальную отопительную систему, смотрите в видеоролике

Источник статьи: http://postroika.biz/385-kak-vypolnit-geotermalnuyu-konvekciyu-teplicy.html