Перспективы и возможности геотермального отопления
Несложно догадаться, что геотермальное отопление дома – это способ обогреть жилье при помощи температуры земли. Даже в самые сильные морозы на определенной глубине почва не промерзшая, а, следовательно, температура на этом уровне явно выше нуля. Вопрос в том, как передать тепло из недр в дом? Кроме того, тепловую энергию необходимо как-то «сконцентрировать», ведь при температуре +6 и даже +8°C обычная теплопередача не даст ощутимого эффекта.
Геотермальное отопление было темой для исследований и инженерных разработок на протяжении многих лет. Доказательством того, что ученые добились успеха, может считаться тот факт, что именно подобные системы позволили стабилизировать экономическую и социальную обстановку в США во время нефтяного кризиса 70-х годов XX века. Сегодня в этой стране установка подобных систем финансово поддерживается на государственном уровне.
В России оборудование подобного рода не слишком популярно из-за достаточно высокой стоимости, хотя на Дальнем Востоке технологии используются даже на геотермальных электростанциях (Паужетская, Океанская, Верхне-Мутновская и др.). Тем не менее, все чаще владельцы коттеджей и частных домов интересуются, насколько реально построить схему, использующую тепло земли для отопления дома, своими руками, тем самым, сократив расходы. Для ответа на тот вопрос необходимо познакомиться с различными типами систем и их устройством.
Принцип получения геотермальной энергии
Работу геотермальных отопительных станций часто сравнивают с принципом действия систем кондиционирования или обычного холодильника. Любая из схем состоит из двух контуров теплообмена. Принято считать, что в расположенном в грунте контуре происходит нагрев носителя (чаще всего в этой роли выступает незамерзающий фреон), которое впоследствии в испарителе теплообменника передается в «домашний контур».
Остывшая после циркуляции по дому жидкость для повтора цикла должна вновь нагреться примерно до +7°C. В то же время, летом система действует по обратному принципу, охлаждая воздух в доме, поэтому правильнее было бы называть ее не отопительной, а кондиционирующей.
Виды геотермальных систем
Для нагрева фреона до определенной температуры необходимо соблюдение как минимум одного из условий:
- высокая температура окружающей среды (грунта),
- при более низкой температуре грунта – возможность длительной циркуляции в среде для набора достаточного количества тепловой энергии.
Альтернативой им может стать контур, расположенный под водоемом.
Вертикальный теплообменник в геотермальном отоплении
Такие геотермальные системы отопления достаточно сложно создать своими руками из-за необходимости расположить контур на значительной глубине. Некоторые источники называют минимальным заглубление на 30 метров, однако, чаще всего для эффективной работы требуется глубина геотермальной шахты 100 и более метров.
Такая система действительно будет долговечной, однако, для этого потребуется высокое качество бурения и укрепления скважины, что связано со значительными расходами и обязательным привлечением наемных рабочих (лучше всего – фирму с соответствующей специализацией, имеющую необходимые разрешительные документы) и спецтехники.
Горизонтальный теплообменник в геотермальном отоплении
Место расположения горизонтального теплообменника – ниже уровня промерзания почвы, такая глубина зависит от климатического пояса. Температура грунта зимой на этом уровне ниже, чем на глубине, поэтому для набора тепла фреону необходимо достаточно долго перемещаться в слое земли. Соответственно, и площадь теплообменника будет достаточно большой. Ориентировочно для обогрева дома на 200 кв. м потребуется участок для теплообменника около 500 кв. м.
Есть и еще один нюанс – систему не рекомендуют располагать под деревьями – в радиусе примерно 1,5 метров от кроны. Такое отопление теплом земли своими руками тоже выполнить довольно сложно.
Водоразмещенный теплообменник
Специалисты утверждают, что водоразмещенный теплообменник – единственный вполне реальный способ обеспечить в доме геотермальное инновационное отопление своими силами. Правда, существующие обязательные условия значительно ограничивают подобную вероятность.
- Глубина водоема должна быть более 2 метров.
- Водоем не должен быть удален от отапливаемого дома более, чем на 100 метров.
Достоинства и недостатки систем геотермального отопления
Основной недостаток, которым отличаются все геотермальные установки – сложность и высокая стоимость работ. Тепловые насосы для отопления дома нужны вне зависимости от того, каким образом нагревается теплоноситель, однако стоимость таких агрегатов для разных систем значительно отличается.
В качестве достоинства систем кондиционирования часто отмечают «бесплатность» энергоресурса, однако, для того, чтобы реально оценить расходы, необходим более точный подсчет. Действительно, тепловая энергия при реализации такой системы не стоит ни копейки, однако, для ее аккумуляции, транспортировки и передачи в дом необходимо электричество, за которое придется платить.
Несомненным преимуществом геотермальных систем является то, что ресурсы ее неисчерпаемы: у вас могут кончиться дрова, уголь, паллеты, прекратиться подача газа из-за аварии, но тепло земли закончиться не может, поскольку почва аккумулирует более 90% солнечной энергии.
Еще одним плюсом является экологичность системы, работа которой не связана с выделением вредных продуктов горения.
Интересные факты
В начале статьи уже упоминалось, что в большом количестве геотермальные отопительные системы появились в конце прошлого века в США. Дальнейшее изучение показало, что, несмотря на значительные капиталовложения, отопление этого типа все-таки окупило расходы в течение нескольких лет.
12 млн. человек – такое количество людей использовало геотермальные отопительные системы в Европе всего 20 лет назад. По последним данным это количество выросло в несколько раз, что доказывает рентабельность проектов.
Перспективы развития геотермальных систем
Выше уже говорилось о различии в ценах на оборудовании более привычных топливных и инновационных геотермальных систем. «Сердце» схемы, использующей тепло земли — тепловой насос геотермальный для дома средней площади может стоить свыше 300 тысяч рублей. Согласно расчетам, его цена составляет примерно треть всех расходов на оборудование и монтажные работы. Такие инвестиции по силам не каждому домовладельцу, несмотря на перспективу окупаемости расходов.
В то же время применение массовый переход на экологически безопасные и не расходующие ценные ресурсы системы выгодно государству. В США, странах Европы и в Прибалтике уже осознали важность проекта и правительство многих стран помогает его реализации путем дотаций, предоставления льготных условий кредитов и пр. Если в России также геотермальные системы получат признание на государственном уровне, может решиться большая часть существующих экономических и экологических проблем.
Геотермальное отопление требует крупных инвестиций, но отличается быстрой и (что немаловажно) не зависящей от внешних факторов, в том числе, от состояния рынка и пр. окупаемостью. Для популяризации проектов в Росси оптимальным шагом была бы поддержка на государственном или, как минимум, на региональном уровне.
