Geotermiske varmesystemer til et landhus: særlige træk ved gør-det-selv-installation

Vi ved, at geotermi er Jordens varme, og begrebet 'geotermisk' associerer vi ofte med vulkaner og gejsere. I Rusland bruges geotermisk energi hovedsageligt i industriel skala, for eksempel findes der fjernøstlige kraftværker, der arbejder baseret på varmen fra vores planet.

Mange er overbeviste om, at det at lave geotermisk opvarmning af huset med egne hænder er noget fra fantasiens verden. Er det ikke sandt? Men det er slet ikke tilfældet! Med udviklingen af moderne teknologi er brug af “grøn energi” i husholdningen blevet fuldt ud realistisk.

Vi vil fortælle om principperne for alternativ opvarmning, dens fordele og ulemper, og sammenligne med traditionelle varmesystemer. Du vil også lære om måder at placere varmeveksleren på, og hvordan du monterer geotermisk opvarmning med egne hænder.

Flere historiske fakta

Da oliekrisen brød ud i 1970'erne, opstod der i Vesten et brændende behov for alternative energikilder. Det var netop på dette tidspunkt, at de første geotermiske varmesystemer begyndte at blive skabt.

I dag er de blevet udbredt i USA, Canada og vesteuropæiske stater.

For eksempel i Sverige bruges vandet fra Østersøen, hvis temperatur er +4°C. I Tyskland sponseres indførelsen af geotermiske varmesystemer endda på statsligt niveau.

I Rusland er der Pauzjetskaja, Verkhne-Mutnovskaja, Okeanskaja og andre geotermiske kraftværker i drift. Men der er meget få eksempler på brug af Jordens energi i vores private sektor.

Reelle fordele og ulemper

Hvis geotermisk opvarmning i den private sektor i Rusland har fået relativt lidt udbredelse, betyder det så, at ideen ikke er omkostningerne værd? Måske er det ikke værd at beskæftige sig med dette spørgsmål? Det viser sig, at det ikke er tilfældet.

Brugen af et geotermisk varmesystem til boligen er en fordelagtig løsning. Der er flere grunde til det. Blandt dem er hurtig installation af udstyr, der kan fungere i lang tid uden afbrydelser.

Hvis man bruger kvalitetsfrostvæske i stedet for vand i varmesystemet, vil det ikke fryse, og slidaget vil være minimalt.

Lad os også nævne de andre fordele ved denne form for opvarmning.

• Forbrændingsprocessen elimineres. Vi skaber et absolut brandsikkert system, som under drift ikke kan forårsage nogen skade på boligen. Derudover elimineres en række andre forhold relateret til tilstedeværelsen af brændstof: nu behøver man ikke at finde et sted at opbevare det, forberede det eller levere det.
• Betydelig økonomisk fordel. Under drift af systemet kræves der ingen yderligere investeringer. Den årlige opvarmning leveres af naturens kræfter, som vi ikke køber. Selvfølgelig bruges der elektrisk energi, når varmepumpen kører, men mængden af produceret energi overstiger væsentligt forbruget.
• Miljøfaktor. Geotermisk opvarmning af et privat landhus er en miljøvenlig løsning. Fraværet af forbrændingsprocessen forhindrer, at forbrændingsprodukter kommer ud i atmosfæren. Hvis mange indser dette, og et sådant varmeforsyningssystem får den rette udbredelse, vil menneskers negative indvirkning på naturen blive reduceret mange gange.
• Kompakt system. Du behøver ikke at indrette et separat fyrrum i dit hus. Alt, der er nødvendigt, er en varmepumpe, som for eksempel kan placeres i kælderen. Den mest omfangsrige kreds af systemet vil være placeret under jorden eller under vandet; du vil ikke se det på overfladen af din grund.
• Multifunktionalitet. Systemet kan både fungere til opvarmning i den kolde årstid og til afkøling i sommervarmen. Det vil med andre ord ikke kun erstatte en varmeovn, men også et klimaanlæg.
• Akustisk komfort. Varmepumpen arbejder næsten lydløst.

Valget af et geotermisk varmesystem er økonomisk fordelagtigt, på trods af at du må bruge penge på køb og installation af udstyr.

For øvrigt nævnes omkostningerne som en ulempe ved systemet – de omkostninger, man må påtage sig for at installere systemet og gøre det klar til brug. Man skal købe selve pumpen og nogle materialer samt udføre montage af udendørskollektoren og det indre kredsløb.

Dog betaler disse udgifter sig allerede i løbet af de første par års drift. Den efterfølgende brug af en nedgravet eller nedsænket kollektor giver betydelige besparelser.

Desuden er selve monteringsprocessen ikke så kompliceret, at man behøver at hyre eksterne specialister. Hvis man ikke skal bore, kan alt andet gøres selv.

Det skal bemærkes, at nogle dygtige personer, i et forsøg på at spare penge, har lært at samle en geotermisk varmepumpe selv.

Om kilder til geotermisk opvarmning

Til geotermisk opvarmning kan man bruge følgende kilder til jordens termiske energi:

• højtemperatur;
• lavtemperatur.

Til de højtemperatur-kilder hører for eksempel termiske kilder. De kan godt bruges, men deres anvendelsesområde er begrænset til det sted, hvor sådanne kilder faktisk findes.

Mens denne type energi aktivt anvendes på Island, ligger de termiske vand i Rusland langt fra bebyggelser. De er mest koncentreret på Kamchatka, hvor grundvand anvendes som varmebærer og leveres til varmtvandssystemer.

Derimod har vi alle nødvendige forudsætninger for at anvende lavtemperatur-kilder. Til dette formål er omgivende luftmasser, jord eller vand egnede.

Til at udvinde den nødvendige energi bruges en varmepumpe. Med dens hjælp foregår processen med at omdanne omgivelsernes temperatur til varmeenergi ikke kun til opvarmning, men også til varmtvandsforsyning i private boliger.

Arbejdsprincip for sådan opvarmning

Hvis du kender til, hvordan et airconditionanlæg eller et køleskab fungerer, så er ligheden mellem disse processer og princippet for geotermisk opvarmning indlysende. Systemets grundlag er en varmepumpe, som er indkoblet i to kredsløb – et eksternt og et internt.

For at arrangere et traditionelt varmesystem i ethvert hus er det nødvendigt at installere rør til transport af varmebæreren og radiatorer, som når de opvarmes, afgiver varme til rummene. I vores tilfælde er rør og radiatorer også nødvendige. De udgør systemets indre kredsløb. Der kan tilføjes gulvvarme til ordningen.

Det ydre kredsløb ser meget større ud end det indre, selvom dets dimensioner kun kan vurderes under planlægnings- og installationsfasen. Under drift er det usynligt, da det er nedgravet eller under vand. I dette kredsløb cirkulerer almindeligt vand eller frostvæske baseret på ethylenglykol, hvilket er langt at foretrække.

Varmebærer i det ydre kredsløb opvarmes den til tilstanden af det medium, den er nedsænket i, og sendes i 'forvarmet' tilstand til varmepumpen. Gennem den overføres den koncentrerede varme til det indre kredsløb, hvorved vandet i rør, radiatorer og gulvvarme opvarmes.

Således er det centrale element, der bringer systemet til live, varmepumpen. Hvis du har en almindelig vaskemaskine i dit hus, så ved, at denne pumpe vil optage omtrent samme plads.

For at fungere har den brug for elektricitet, men ved at forbruge kun 1 kW leverer den 4-5 kW varme. Og dette er ikke et mirakel, da kilden til 'ekstra' energi er kendt – det er miljøet.

To typer placering af varmeveksleren

Der er to muligheder for opvarmning af et privat hus ved hjælp af lavtemperatur energi fra miljøet. Systemets grundlag i alle tre tilfælde er en geotermisk pumpe.

Det indre kredsløb forbliver uændret for enhver opvarmningsmetode, mens den største forskel ligger i placeringen af det ydre kredsløb.

Geotermisk opvarmning findes med varmeveksler placeret:

• lodret – placeret i borehuller, der enten åbner eller ikke åbner vandførende lag;
• vandret – systemets varmevekslere lægges i en grube eller åbent vandområde i form af en slags spiral.

Hver af de her nævnte opvarmningstyper har sine egne egenskaber, ulemper og fordele.

Hvis du har til hensigt at skabe et sådant varmesystem med dine egne hænder, vil det være interessant for dig at lære mere om hver type.

Mulighed #1. Vertikal placering af den eksterne kollektor

Denne opvarmningsform er baseret på et interessant naturfænomen: i en dybde på 50-100 m eller mere under jordens overflade har jorden året rundt en ensartet og konstant temperatur på 10-12°C.

For at kunne bruge denne jordenergi er det nødvendigt at bore lodrette brønde. Teknologien er stort set den samme som forberedelsen af en vandindtagskilde.

For at bevare landskabet maksimalt kan man bore flere rør fra et startpunkt, men under forskellige vinkler.

Systemets ydre kredsløb vil blive monteret direkte i disse brønde. Dette gør det muligt effektivt at udvinde jordens varme. Naturligvis er denne metode hverken enkel eller billig.

Det er relevant i det tilfælde, hvor området omkring huset allerede er indrettet, og det er uhensigtsmæssigt at forstyrre landskabet. Brøndens boredybde kan variere fra 50 til 200 meter.

Brøndens specifikke parametre afhænger af de geologiske forhold på stedet og parametrene for den fremtidige konstruktion. Levetiden for en sådan konstruktion er cirka 100 år.

For at etablere den lodrette version af systemet med en varmeveksler, der udvinder energi fra grundvand, kræves boring af to vandførende brønde.

Fra den ene, kaldet debitbrønden, pumpes vand op, som efter varmeoverførsel ledes til den anden, modtagerbrønden.

Mulighed #2. Horisontal placering af jordkollektoren

For at lægge den eksterne kreds ved vandret opvarmning skal du vide, hvor dybt jorden fryser i dit område.

Rør lægges under fryselinjen i forberedte grøfter, og det optager et ret stort område: For at opvarme et hus på 200-250 m² skal der bruges ca. 600 m² varmeveksler. Det vil sige 600 m².

Det er klart, at under sådanne forhold vil jordarbejdet være betydeligt. Derudover skal du i planen tage højde for placering af træer og anden vegetation på grunden for ikke at fryse dem. For eksempel må kollektorrør ikke placeres tættere end halvanden meter fra træer.

Denne installationsmetode bruges normalt, når grunden først er ved at blive forberedt til byggeri. Det er bedst at udføre alle beregninger og planer for opførelse af sommerhuset, organisation af dets opvarmning og planlægning af grunden samtidigt.

Nedsænkning af den horisontale varmeveksler i et vandområde

Denne metode kræver en særlig placering af husstanden – i en afstand på cirka 100 m fra en vandmasse med tilstrækkelig dybde. Derudover må den pågældende vandmasse ikke fryse til bunden, hvor systemets eksterne kredsløb vil være placeret. For at opnå dette må vandmassens areal ikke være mindre end 200 kvm.

Den åbenlyse fordel ved denne metode er, at der ikke kræves besværligt jordarbejde, selvom den undervandsplacerede kollektor stadig kræver en del arbejde. Og en særlig tilladelse til at udføre sådant arbejde vil også være nødvendig.

Imidlertid er et geotermisk anlæg, der bruger vandenergi, stadig det mest økonomiske.

Med egne hænder: hvad og hvordan

Hvis man alligevel vil installere geotermisk opvarmning selv, er det bedre at købe det eksterne kredsløb færdiglavet. Selvfølgelig overvejer vi kun metoder med vandret placering af den eksterne varmeveksler: under jordoverfladen eller under vand.

En vertikal borehulskollektor er meget sværere at installere selv, hvis du ikke har udstyret og færdighederne til boring.

Varmepumpen er ikke en særlig stor enhed. Den vil ikke tage meget plads i dit hjem. Den er i størrelse sammenlignelig med f.eks. en almindelig fastbrændselskedel. At tilslutte dit hjems interne kredsløb til den er en enkel opgave.

Generelt gøres alt på samme måde som ved organisering og distribution af opvarmning med traditionelle varmekilder. Den største vanskelighed er konstruktionen af det eksterne kredsløb.

Det bedste valg ville være at bruge en vandmasse, hvis en sådan findes inden for en afstand af højst 100 m. Dens areal skal være større end 200 kvm, og dybden mindst 3 m (gennemsnitlig frysedybde). Hvis denne vandmasse ikke tilhører dig, kan det være et problem at få tilladelse til at bruge den.

Hvis vandmassen derimod er en dam, som du ejer, bliver det lettere. Vandet fra dammen kan midlertidigt pumpes væk. Så kan arbejdet på dens bund udføres nemt: rør skal lægges i en spiral og fastgøres i denne position.

Jordarbejde vil kun være nødvendigt for at grave en grøft, som skal bruges til at forbinde det eksterne kredsløb til varmepumpen.

Efter at alt arbejdet er udført, kan dammen fyldes med vand igen. I de næste hundrede år eller deromkring bør den eksterne varmeveksler fungere korrekt og ikke give ejeren problemer.

Hvis du har en grund, hvor du kun skal bygge et hus og anlægge en have, giver det mening at planlægge en horisontal jordvarmeveksler.

For dette skal du lave en foreløbig beregning af området for den fremtidige kollektor baseret på de parametre, der allerede er angivet ovenfor: 250-300 kvm kollektor pr. 100 kvm opvarmet boligareal.

Grøfterne, hvori sløjferørene skal lægges, skal graves under jordens frysepunkt.

Eller endnu bedre – fjern blot jorden til frysedybden, læg rørene, og læg derefter jorden tilbage. Arbejdet er krævende og svært, men med stor vilje og målrettethed kan du udføre det.

Omkostninger og tilbagebetalingsperspektiver

Udgifterne til udstyr og dets installation under opførelsen af geotermisk opvarmning afhænger af enhedens effekt og producenten.

Alle vælger producenten baseret på egne overvejelser og oplysninger om et bestemt mærkes omdømme og pålidelighed. Men effekten afhænger af rummets størrelse, der skal betjenes.

Hvis vi tager effekten i betragtning, svinger prisen på varmepumper i følgende intervaller:

• på 4-5 kW – 3000-7000 betingede enheder;
• på 5-10 kW – 4000-8000 betingede enheder;
• på 10-15 kW – 5000-10000 betingede enheder.

Hvis vi til dette beløb lægger omkostningerne til installationsarbejde (20-40%), får vi et beløb, der for mange vil virke helt urealistisk.

Men alle disse omkostninger vil betale sig inden for ganske acceptable perioder. I fremtiden skal du kun betale små udgifter til den elektricitet, der er nødvendig for pumpens drift. Og det er alt!

Som praksis viser, er geotermisk opvarmning særligt fordelagtig for huse, hvis samlede opvarmede areal er 150 kvm. I løbet af fem til otte år er alle udgifter til installation af varmesystemer i disse huse fuldt tilbagebetalt.

Hvis geotermisk opvarmning ikke er særligt efterspurgt blandt private boligejere, har beboerne i de sydlige regioner allerede vurderet effektiviteten af heliosystemer. Teknologien til opbygning af solvarme er ret enkel, og dens økonomi og praktiske anvendelighed er bekræftet af mange års erfaring fra vestlige lande og vores landsmænd.

Yderligere information om alternative energikilder findes i denne artikel.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Hvis du lettere kan forstå visuel information, vil denne video give dig mulighed for at se med egne øjne, hvordan et geotermisk system præcist fungerer, og også lære mere om, hvem og hvorfor denne opvarmningstype er fordelagtig.

Vi foreslår, at du ser en kort video, hvor ejeren af en horisontal jordvarmesløjfe fortæller om sine oplevelser med driften. Derudover vil du ved at se denne video lære om de løbende omkostninger forbundet med driften af et geotermisk varmesystem.

Hver ejer af et privat hus vælger selv, om vedkommende vil købe tjenester fra forsyningsselskaber eller kun stole på sig selv. Han eller hun lader sig styre af en hel liste over overvejelser.

Det mål, vi har sat os, er ikke at presse dig til en færdig konklusion, men at dele information om mulige løsninger på den opgave, du står overfor.

Har du noget at tilføje, eller har du spørgsmål om emnet geotermisk opvarmning af et privat hus? Du kan efterlade kommentarer til indlægget. Kontaktformularen findes i det nederste felt.