Что такое геотермальное отопление

Что такое геотермальное  отопление

Все мы мечтаем о комфортном и уютном жилище, в котором тепло  зимой и прохладно летом. Обычно для отопления коттеджа или частного дома используют традиционные источники  энергии: газ, уголь, электроэнергию, торф, дрова, солярку. Однако цены на такие  виды топлива бывают крайне нестабильны, да и вопрос экологии беспокоит людей  все больше с каждым годом. Для того, чтобы убедиться в этом, приведем пример: около 40% эмиссии углеродистого диоксида происходит в результате сжигания топлива именно с целью получения тепловой энергии. Эти цифры сопоставимы с тем же уроном окружающей среде, который наносят ей выхлопные газы автомобилей.

Сегодня самым выгодным, является использование природного газа. Тем не менее, газовое отопление  имеет немало отрицательных сторон. Если к дому не подведена газовая магистраль, то ее монтаж - дело очень дорогое и хлопотное, а подчас и просто невозможное. Газовое оборудование является небезопасным, а потому установка котла требует массы специальных разрешений, строгого соблюдения норм безопасности и постоянного обслуживания. К тому же, разведанных месторождений газа осталось на 40-60 лет интенсивного использования, в связи с чем цены на «голубое топливо» будут постоянно расти.

В большинстве случаев  системы создания комфорта используют невозобновляемые источники тепловой энергии.

В свете рассматриваемой  проблемы, мы бы хотели познакомить  вас с современными инновациями, а именно с геотермальными системами  отопления и кондиционирования  индивидуальных жилых домов.

Использование геотермальной  энергии — это путь к снижению вредоносного воздействия на экологию, уменьшению потребления угля, газа и нефти. На сегодняшний день это  самая эффективная и экономичная  альтернатива традиционным системам жизнеобеспечения.

Чтобы вам стало понятней, что же представляет из себя геотермальное отопление, обратимся к образному примеру. По своей сути, геотермальная система — это холодильник «наоборот». Морозилка (испаритель) у него вкопана глубоко в землю, а медный змеевик на задней части холодильника (конденсатор), применяется для нагрева воды или воздуха. Температура морозильника при этом гораздо ниже температуры окружающей среды: на большой глубине температура под землей постоянна и находится в пределах 5-8 °С.

Современные технологии рефрижераторных  установок и применение надежных компрессоров позволили разработать  уникальные методы преобразования «низкокачественного» подземного тепла в «высококачественное», годное для отопления любых помещений. Благодаря этим методам стало возможным промышленное производство тепловых насосов — главного элемента всех систем геотермального отопления.

В основу геотермальных систем положен физический процесс передачи тепла от окружающей среды к хладагенту, подобный тому, что происходит в  обыкновенном холодильнике. Около 80% всей тепловой энергии, выделяемой геотермальной системой - не что иное как энергия окружающей среды, поставляемая и накапливаемая внутри помещений. Она способна самовосстанавливаться, не нанося урон энергетическому и экологическому балансу планеты, а это позволяет судить о геотермальных системах как об абсолютно безопасных для природы.

 В работе геотермальных  систем применяются исключительно  нетрадиционные источники энергии.  Отопление и кондиционирование  такая система осуществляет, используя  природную тепловую энергию земли.  Она не загрязняет атмосферу  вредными выбросами и вместе  с тем создает уют и оптимальные  условия комфорта в жилище. Поскольку  в работе теплового насоса  не происходит сгорания какого-либо  топлива, геотермальные системы  безопасны и не подвержены  риску возгорания или взрыва. При этом тепловой насос не  требует оборудования жилища  специальными дымоходами и вытяжками,  занимает мало места, бесшумен  и не выделяет неприятных запахов  и вредных испарений. В отличие  от громоздких жидко- и твердотопливных  отопительных систем, геотермальное  оборудование не разрушает целостность  интерьера и фасада, его работа  абсолютно незаметна для жителей  дома. Не требуется решать вопросы  с приобретением, доставкой и  хранением топлива — тепловая  энергия земли фактически неисчерпаема. К тому же, установив тепловой  насос, вы сможете отапливать  жилище зимой и охлаждать его  летом используя одно и то же оборудование.

Стоит обратить внимание и  на финансовый аспект. Установка геотермального оборудования стоит дороже, нежели монтаж газового или дизельного котла  либо центральной системы кондиционирования. Однако тепловой насос потребляет меньше энергии, а стало быть, экономит домовладельцу  существенные средства в процессе эксплуатации. Судите сами: на 1 кВт потраченной  электроэнергии тепловой насос возвращает 3-5 кВт энергии тепловой и чуть меньше в режиме кондиционирования.

Геотермальная система принесет прохладу жарким летом, согреет зимой, даст горячую воду для ванны, сауны  и даже бассейна. Вопросы комфорта и климата в вашем жилище будут  решены полностью.

Принцип работы всех тепловых насосов одинаков и не зависит  от производителя. Да и коэффициент  энергосбережения у них примерно один и тот же. Основные различия состоят в дизайне оборудования, размерах площадей под монтаж системы, в способах отбора тепла из окружающей среды.

Существует три метода, благодаря которым тепловой насос  можно установить, затратив минимум  площади. Первый — использование  подземных зондов. Контур, заполненный антифризом опускается в скважину глубиной 60-100 метров. Естественно, это приводит к удорожанию установки такой геотермальной системы. Второй способ основан на использовании тепла грунтовых вод. Бурится скважина, через которую насосом выкачивается вода и прогоняется через теплообменник, после чего сбрасывается в другую скважину, пробуренную ниже по течению грунтовых вод. Третий способ — это прокладка горизонтальных зондов на дне водоема, ниже уровня зимнего оледенения. Коэффициент трансформации у подобных водяных систем выше, нежели у систем с закрытым первичным контуром.

Вне зависимости от избранного способа, тепловой насос работает стабильно, в помещении не происходит колебаний  температуры или влажности. Геотермальное  оборудование дает возможность использования  мультизонального климатического контроля.

Наиболее эффективно геотермальное  отопление работает с системой «теплых  полов», позволяя домовладельцу сэкономить и насладиться уникальным комфортом. Преимущества такого сочетания в  том, что тепло распределяется равномерно по всей площади пола, без возникновения  зон перегрева. Теплоноситель в  геотермальных системах редко нагревается  выше 35 градусов, а при отоплении  путем нагрева полов наибольший комфорт достигается при температуре  на 2 градуса меньше, нежели при радиаторном  отоплении — отсюда и экономия, достигающая 18% в год от отопительного  бюджета. К тому же, тепло на уровне ног формирует наиболее благоприятные  условия проживания человека.

Немного истории:

Развитие систем геотермального отопления началось вследствие энергетических кризисов в 1973 и 1978 годах. Первоначально  геотермальное оборудование устанавливали  в США, преимущественно в дорогих  и элитных домах и коттеджах. Однако, с развитием технологий производства, цена на геотермальные системы неуклонно  снижалась и теперь такой прогрессивный  вид отопительных систем доступен рядовым  американским семьям. Тепловые насосы монтируют во многих зданиях, заменяя  ими устаревшие котлы, работающие на традиционных видах топлива. Старые модели тепловых насосов постоянно  подвергаются модернизации и небольшим  переделкам, что каждый раз приводит к еще большей экономии.

К 1980-му году в США насчитывалось  около 3 миллионов работающих тепловых насосов, в Японии — свыше полумиллиона, в Европейских странах — 150 тысяч  и их число продолжало неуклонно  расти. К 1993 году в странах западной Европы постоянно использовалось уже  более 12 миллионов тепловых насосов. И сегодня во всем мире все больше людей выбирают геотермальное отопление, как более долговечную и рентабельную систему.

 

 

На данный момент в России электростанции, работающие на геотермальной (гидротермальной) энергии работают в одном регионе — на Камчатке:

 Паужетская ГеоТЭС мощностью 5 МВт, построенная в 1967 году;

 Мутновская ГеоТЭС мощностью 50 МВт, введённая в эксплуатацию в 2000 году;

 Верхне-мутновская ГеоТЭС мощностью 12 МВт, работающая с 2001 года.

 Есть планы развития  гидротермальной энергетики на  Курильских островах .

 Опыт использования  геотермальной энергии в качестве  источника тепла несколько шире. Здесь лидерство принадлежит  Северному Кавказу , прежде всего — Краснодарскому краю. Так, город Лабинск полностью отапливается за счёт геотермальных вод. Отработанная вода при этом закачивается обратно в пласт.

 Посёлок и совхоз  Мостовской, также в Краснодарском  крае, уже давно широко использует  геотермальную энергию. Всё началось  с бурения скважины для добычи  и последующего разлива минеральной  воды. Однако, когда прошли чуть более 1 км, где температура глубинных вод составила 70 градусов, поняли, что использовать эту воду можно и по-другому.

 В результате она  пошла на фермы, в теплицы  для обогрева; новые источники  энергии позволили создать и  новые промышленные предприятия.

 Благосостояние жителей  посёлка резко выросло — были  построены новые жилые дома, почти  на порядок выросли доходы.

 Совхоз резко выделился  на фоне окрестных населённых  пунктов и хозяйств.

 В 1980-е по ряду  причин, в том числе — политического  характера, дальнейшее развитие  несколько заглохло; восстановление  производственных мощностей и  уровня жизни началось уже  в конце 1990-х.

 Геотермальная энергия  для обогрева жилья широко  применялась и в других регионах  Северного Кавказа, в частности,  в Дагестане и Чечне, ещё  в довоенное время. Сейчас здесь  также наблюдается упадок.

 Всего в России можно  выделить три основные зоны, в  зависимости от типа и возможностей  использования геотермальной энергии:

 Камчатка и Курилы  — наиболее «горячие»точки;

 Северный Кавказ и  зона, прилегающая к Байкалу, где  возможно использование глубинных  вод для теплоснабжения;

 Потенциально обширная  территория, охватывающая 2/3 России, где  возможно использование низкопотенциальной энергии с помощью тепловых насосов.

 Принципом теплового  насоса, используемым в большом  масштабе, можно назвать и петротермальную энергетику, использующую энергию фонового теплового потока, исходящего из недр Земли.

 Её потенциал колоссален. Он примерно в 100 раз больше  теплового потенциала гидротермальных  систем, а количество выделяемого  тепла, эквивалентное 34х109 млрд тонн условного топлива в год, могло бы обеспечивать энергией все электростанции мира в течение 40 млн лет.

 В настоящее время  лидер в создании т.наз. петротермальных циркуляционных систем (ПЦС) — Австралия, кроме того, это направление мощно развивается в США, Швейцарии, Великобритании, Японии.

 В России работы  по развитию петротермальной энергетики находятся пока на экспериментальной стадии (подробнее — в материале, посвящённым непосредственно петротермальной энергетике). В значительной степени это связано с низкой заинтересованностью властных структур в нашей стране, продолжающих уповать, главным образом, на нефть и газ.