Геотермальное отопление дома без вырубки вековых сосен
На участке расположен комплекс из трёх строений: основного дома, бани и гостевого дома. Территория плотно заросла вековыми соснами, которые заказчик хотел полностью сохранить.
Нужно было спроектировать отопление, охлаждение, вентиляцию, водоснабжение и другие инженерные системы. При этом на весь участок было выделено только 15 кВт электрической мощности, магистрального газа не было, а масштабные земляные работы могли повредить корни деревьев.
Решением стала система геотермального отопления на базе двух тепловых насосов мощностью по 15 кВт. Общий бюджет реализованных инженерных систем составил 25 млн рублей.
Почему стандартные способы отопления не подходили
Обычного электрического котла для такого комплекса было недостаточно. Выделенные на участок 15 кВт должны были обеспечивать не только отопление, но и работу всего остального оборудования в основном доме, бане и гостевом доме.
Использовать газовый котёл также не получалось. Магистрального газа на участке не было, а для установки газгольдера требовались свободное место, подъезд тяжёлой техники и дополнительные земляные работы.
Из-за плотной посадки сосен разместить газгольдер и проложить коммуникации без вмешательства в существующий ландшафт было практически невозможно.
Поэтому мы выбрали геотермальное отопление. Тепловой насос использует электричество не для прямого нагрева воды, а для переноса энергии из грунта в систему отопления.
Восемь скважин с одной площадки
Обычно скважины геотермального контура распределяют по площади участка. Между ними прокладывают горизонтальные трубы, для которых необходимо разрабатывать траншеи.
На этом объекте стандартная схема создавала риск для деревьев. Траншеи могли повредить корневую систему, а промерзание грунта вокруг труб — негативно повлиять на состояние сосен.
Мы выбрали более сложный способ бурения. Установили буровую технику на одной небольшой площадке и пробурили скважины под разными углами — веером в разные стороны.
Всего сделали восемь скважин разной глубины. Их суммарная длина составила около 650 метров.
Как работает геотермальное отопление
По трубам внутри скважин циркулирует незамерзающий теплоноситель. Он получает низкопотенциальное тепло от грунта и переносит его к двум тепловым насосам.
Тепловые насосы повышают температурный уровень и передают энергию в систему отопления. Далее тепло распределяется между основным домом, баней и гостевым домом.
Внутри зданий предусмотрено несколько отопительных контуров:
- тёплые полы;
- тёплые стены;
- отдельное отопление основного дома;
- отдельное отопление бани;
- отдельное отопление гостевого дома;
- приготовление горячей воды.
Для стабильной работы тепловых насосов установлена буферная ёмкость. Она накапливает тепло, разделяет работу источника и потребителей и уменьшает количество частых включений оборудования.
Внутри ёмкости сформированы разные температурные зоны. Верхняя используется для приготовления горячей воды, нижняя — для системы отопления. Горячая вода нагревается проточной станцией по мере потребления.
Тёплые стены зимой и прохладные стены летом
Одна из главных особенностей проекта — использование стен не только для отопления, но и для охлаждения помещений.
Зимой по встроенным в стены трубам проходит тёплый теплоноситель. Поверхности равномерно нагреваются и передают тепло в помещение без локально перегретых участков.
Летом система переключается в режим пассивного охлаждения. Прохлада геотермального контура передаётся в стены, которые мягко снижают температуру в комнатах.
Такое решение позволяет охлаждать дом без традиционных внутренних блоков кондиционеров. В помещениях нет шума, сквозняков и направленных потоков холодного воздуха.
Для контуров холодных стен установлены пластиковые коллекторы, рассчитанные на работу системы в режиме охлаждения.
Отдельный климат в каждом строении
Основной дом, баня и гостевой дом подключены через отдельные насосные группы. Каждая группа подаёт теплоноситель с необходимой температурой в свой контур.
Благодаря этому режимы трёх строений можно регулировать независимо друг от друга. Например, в основном доме можно постоянно поддерживать комфортную температуру, а отопление гостевого дома снижать, когда им никто не пользуется.
Работой системы управляет погодозависимая автоматика. Она учитывает температуру на улице и корректирует параметры отопления без постоянного вмешательства владельца.
Вентиляция с рекуперацией тепла и влаги
На объекте смонтирована приточно-вытяжная вентиляция с энтальпийным теплообменником.
Отработанный воздух удаляется из помещений и передаёт часть тепла и влаги свежему воздуху, поступающему с улицы. Это снижает затраты на его нагрев и помогает избежать чрезмерной сухости в доме зимой.
Для дневного и ночного времени предусмотрены разные сценарии воздухообмена. Система клапанов переключает воздушные потоки в зависимости от того, какие помещения используются в конкретный момент.
В системе также установлен дополнительный теплообменник. Летом он охлаждает приточный воздух с помощью геотермального контура, а зимой позволяет его догревать.
Водоснабжение, фильтрация и увлажнение
В техническом помещении установлены коллекторы горячего и холодного водоснабжения. Коллекторная схема позволяет отдельно подключать разные группы потребителей и обслуживать отдельные участки системы без полного отключения воды во всём доме.
Перед подачей потребителям вода проходит через систему фильтрации.
Также на объекте предусмотрено централизованное увлажнение воздуха. Оно работает совместно с вентиляцией и помогает поддерживать комфортную влажность в помещениях во время отопительного сезона.
Результат
Для основного дома, бани и гостевого дома создан единый комплекс инженерных систем:
- геотермальное отопление;
- пассивное охлаждение;
- тёплые полы и стены;
- приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией;
- приготовление горячей воды;
- холодное и горячее водоснабжение;
- фильтрация воды;
- увлажнение воздуха;
- погодозависимое управление климатом.
Главное ограничение проекта удалось решить без вырубки вековых сосен и масштабной разработки участка.
Восемь скважин общей длиной около 650 метров пробурили с одной площадки под разными углами. Зимой геотермальный контур обеспечивает систему энергией для отопления, а летом помогает охлаждать стены и приточный воздух.
Инженерные системы работают как единый комплекс, но позволяют отдельно управлять климатом основного дома, бани и гостевого дома. При этом оборудование не вмешивается в архитектуру и интерьер, а основные узлы собраны в технических помещениях.