ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ДОМА

В настоящее время доступны различные источники тепловой энергии: нефть, уголь, газ, дерево. Однако все они относятся к невозобновляемым ресурсам и катастрофически истощаются. Поэтому поиск альтернативных источников энергии сегодня более чем актуален. Одним из направлений альтернативной энергетики является геотермальное отопление, которое вполне может стать заменой других систем отопления в настоящем и будущем.

За последние 10 лет в связи с подорожанием природного газа, запасы которого стремительно сокращаются, а цены растут, например, по сравнению с 2008 годом цена на природный газ выросла вдвое, интерес к отоплению домов тепловыми насосами в значительной мере вырос. Это связано с тем, что при производстве тепла тепловой насос в отличие от других генераторов тепловой энергии, например, электрических, газовых и дизельных генераторов тепла до 80 % энергии извлекается из окружающей среды.

Кроме значительной разницы в цене они имеются свои недостатки:

-    газовые котлы – давление в российских газовых магистралях существенно ниже, чем в Европе, низкая стабильность;

-    дизельные котлы – стоимость оборудования высокая, эксплуатационные расходы также очень высоки;

-      электрические котлы – экономическая нецелесообразность их применения из-за высокой стоимости электроэнергии;

-     твердотопливные котлы - невозможность полной автоматизации котельной, потребность в ежедневной чистке топки котла.

Таким образом, уже сегодня геотермальная система отопления является экономичнее отопления другими видами топлива. В связи с этим нами были рассмотрены некоторые виды существующих геотермальных отопительных систем, выявлены их достоинства и недостатки, определены критерии их оптимальности.

Геотермальные отопительные системы начали использовать более тридцати лет назад, в начале 70-х годов ХХ века. В России геотермальное отопление – это нонсенс.

Принцип действия тепловых насосов заключается в том, что они забирают низкотемпературное тепло (от 0 ºС и выше) из внешних источников – земли, воды, воздуха и нагревают его до плюс 55-65 ºС. Даже в самые суровые зимы температура под землей не опускается ниже плюс 4 градусов, а на глубине в 30 метров она составляет плюс 8-10 градусов. Температура грунта в зависимости от глубины приведена на рисунке 1.

Данный вид отопления основан на использовании и преобразовании полученной энергии для нагрева теплоносителя дома, формируется следующим образом. Устанавливается геотермальный контур отбора, заполненный пропиленгликолем и соединенный с вертикальными геотермальными зондами. Зонды помещаются в скважины глубиной 60-100 м.

Принцип работы геотермального отопления представлен схемой на рисунке 2.

Контур отбора может быть соединен с горизонтальным коллектором, который укладывается на глубине свыше 1 метра. Рабочая жидкость в контуре циркулирует по замкнутому кругу между зондами и нагревается до 5-6 °С, после чего подается в приемник теплового насоса. Дальше тепловой насос работает, как любые модели, аккумулирующие тепло из окружающей среды.

Примечательно, что летом тепловой насос может выполнять функцию кондиционера: из-под земли в дом поступает прохлада, а тепло идет в ее недра. Именно поэтому работу геотермального насоса часто сравнивают с кондиционерами реверсивного типа.

Поскольку трубы геотермальной отопительной системы могут быть проложены под грунтом, по дну водоема и внутри скважины, различают геотермальное отопление со следующими контурами:

-   с горизонтальным контуром – магистрали укладываются в землю на глубину ниже промерзания почвы, однако необходима большая площадь для монтажа коллектора;

-   с водоемным контуром – магистрали, прокладываемые по дну водоема, это самый экономически выгодный способ, но не везде есть озера и реки глубиной более 2 метров;

-   с вертикальным контуром – бурение скважин минимум на 30 метров (в зависимости от рельефа), из-за необходимости малой площади для монтажа есть возможность использования для уже построенных домов.

Анализ  отзывов  о тепловых насосах  в  системах теплоснабжения  позволил выявить сильные и слабые стороны геотермального отопления.

К достоинствам геотермальной системы отопления следует отнести:

-   экономичность (сравнение затрат, например, на газ, твердое топливо);

-   срок окупаемости (4-5 лет);

-   длительный срок эксплуатации (более 50 лет);

-   практичность (использование 34,2 % геотермальной энергии). Однако имеют место и недостатки:

-   высокие нормативные требования к тепловым насосам;

-   высокая стоимость (порядка 350-500 тыс. руб.);

-   снижение показателей теплоотдачи и характеристик (из-за изменения в геотермальном контуре в первый год эксплуатации).

В целом, система отопления на основе теплового насоса будет эффективной заменой газовому котлу, а так же котлу на жидком топливе или отоплению с использованием электричества .

Сравнительный анализ характеристик отопительных установок мощностью 10,8 кВт/час для

обогрева помещения одинаковой площади приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнительные характеристики отопительных установок

Таким  образом,  из  сравнительных  характеристик,  представленных  в  таблице  1,  очевидна эффективность использования теплового насоса для обогрева помещения, поскольку тепловые насосы:

-   экономичнее котлов на дизельном топливе или электрического отопления;

-   10 лет эксплуатации по сравнению с электрическим отоплением тепловые насосы дают экономию в 35 тыс. $;

-   экологически безвредный источник теплоснабжения;

-   пожаро- и взрывобезопасен;

-   стоимость эксплуатации не будет зависеть от изменения цен на энергоносители.

Геотермическое отопление дома – это своего рода инновационный способ отопить свой дом, который, однако, существует уже относительно давно.

Сегодня же подземное отопление частного дома совершенствуется, разрабатывается максимально простой, но при этом – функциональный способ монтажа. В данном случае предполагается возможность самостоятельного расчета всех параметров и так далее. Земляное отопление загородного дома очень скоро превратится в основной способ обогреть свое жилище, поскольку срок службы тепловых насосов несравнимо больше, чем у классических котельных, т.е. это вложение в будущее для следующих поколений.

Список литературы

1. Германович, В. Альтернативные источники энергии / В. Германович, А. Турилин. – М., 2011. – 320 с.

2. http://otoplenie-doma.org/geotermalnoe-otoplenie-doma.htm1

3. http://tep32.ru/stati/8/