ГЕОТЕРМАЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

В современном быстро развивающемся и растущем мире уже нельзя представить жизнь людей без электричества и тепла, но с каждым годом, для комфортного существования, человечество уничтожает всё больше природных ресурсов, тем самым разрушая и загрязняя природную экосистему нашей планеты. Самый главный пример такого негативного воздействия является использование теплоэлектроцентралей, которые позволяют получать тепло и энергию для последующего предоставления этих благ в городские дома потребителям. Но человечество стало задумываться о проблеме негативного воздействия на природу, люди стали понимать, что природные ресурсы не вечны. Во многом благодаря желанию людей жить в чистых городах и дышать свежим и незагрязненным воздухом, появилась идея альтернативных источников энергии. Геотермальное отопление это один из вариантов обогрева дома без уничтожения и загрязнения природных ресурсов.

 В Европе геотермальное отопление является привычным способом обогрева жилых зданий, но в России такой способ рассматривается только с точки зрения альтернативы классическим способам отопления. Также, такой способ отопления является весьма экономичным по сравнению с использованием для обогрева дома угля и электричества.

Схема работы следующая:  наверху устанавливается специальный тепловой насос, а в специальную земляную шахту помещается теплообменник, грунтовая вода, которая за счет тепла земли нагревается, движется по системе и поступает на теплоносители в помещения в гражданские или промышленные сооружения.

Рисунок 1. Принцип действия тепловой системы

Если переходить к цифрам, то основным преимуществом данной системы является способность получать тепловую энергию от 4 до 6 кВт при затрате в 1 кВт электроэнергии. В сравнение, стандартный кондиционер не может преобразовать 1 кВт электроэнергии даже в 1 кВт тепловой энергии. Из всей этой математики можно сделать вывод, что использование геотермального отопления окупится довольно быстро при грамотном использовании такой системы отопления.

Нами были выбраны три наиболее популярные и часто используемые способы реализации данной системы в странах Европы и в США.

1. На глубину от 65-75 метров и ниже опускают резервуар, наполненный антифризом. Под действием тепла земли антифриз нагревается, затем тепловой насос перекачивает нагретый антифриз к теплообменнику, в котором происходит процесс передачи тепла от антифриза теплообменнику. После того как тепло будет отдано, антифриз перекачивается обратно в резервуар.
2. В данном способе используется тепловая энергия грунтовых вод глубокого заложения. Такая грунтовая вода имеет высокую температуру. Насос поднимает эту воду, пуская её через теплообменник. После передачи основной части тепловой энергии откачивается обратно в землю.
3. Первые два способа отличаются от третьего тем, что для их осуществления необходимо наличие грунтовой шахты. Для реализации третьего способа она не нужна. Но для такого способа отопления подойдут только те здания, которые имеют выход к водоему. Для работы данной системы используются зонды горизонтального типа, установленные по дну водоема и имеющие подключение к теплообменнику. Главной задачей зондов является преобразование тепла воды на дне водоема в тепловую энергию для здания.

Рисунок 2. Системы геотермального отопления

Благодаря множеству преимуществам данной системы, не исключено, что со временем она может стать часто используемой и в России. Основным достоинством геотермального отопления является гораздо большее выделение тепловой энергии, чем расход на электричество. Помимо этого, геотермальные отопительные системы совсем не имеют вредных выбросов, ввиду чего можно смело сказать о том, что экологичность у нее больше, чем у других отопительных систем. Также следует отметить, что система не требуется в топливе или других химических средствах, из чего можно сделать вывод о том, что она безопасна, т.к. отсутствует вероятность взрыва или отопления. Немаловажным преимуществом является и долговечность такой конструкции, ведь при правильном ее монтаже она может прослужить около 30 лет.

Если стоит вопрос об эффективности использования геотермального отопления на севере, то необходимо обеспечить минимальные условия для работы установки:

•  температура слоя грунта, в котором непосредственно находятся теплообменники, не должна опускаться ниже +5…+7 ⁰С;
•  в системе созданы условия, при котором антифриз не замерзает;
•  выполнены все необходимые расчеты и проектная документация;
•  площадь обогреваемых помещений, в условиях севера,  до 150-200 кв. м.

Выберем холодные, теплые и средние по температурной среде населенные пункты России. Согласно данным [1], самым холодным населенным пунктом является – Оймякон (-15,5⁰С). Промежуточное состояние занимает город Улан - Уде (-0,1⁰С). Самый теплый город – Сочи (+14,2⁰С). Проанализировав выбранные нами три населенных пункта по средней температуре грунта, при толщине 1,6 м [2], можно сказать о том, что Сочи наиболее подходящий город для освоения нового альтернативного способа отопления.

Обобщая вышесказанное, следует отметить, что будущее геотермальной системы отопления в России все же есть, пусть и не во всех регионах. Ввиду того, что газовая система отопления является самой популярной, запасы природного газа истощаются с каждым годом, что влечет за собой рост цен. А при отоплении дома посредством сгорания дров и угля выделяется углекислый газ. Система, которую мы разобрали в этой статье, проста, эффективна, имеет ряд весомых преимуществ, а главное, что ее можно сделать собственноручно. Так почему же не отдать предпочтение данному альтернативному способу обогрева домов – геотермальному отоплению? 

Список литературы:

1. Сайт о странах, городах, статистике населения и пр. Самые холодные и теплые города России:  [Электронный ресурс] – Режим доступа –  URL: http://www.statdata.ru/samyi-teplyi-holodnyi-gorod-rossii (дата обращения 23.07.17)
2. Узнай, о добыче нефти и газа. Температура грунта на различных глубинах в некоторых пунктах:  [Электронный ресурс] – Режим доступа –  URL: http://neftyaga.ru/v-pomosch-rabotniku-gazovoy-promishlennosti/temperatura-grunta-v-s-na-razlichnich-glubinach-v-nekotorich-punktach-sssr (дата обращения 23.07.17)
3. Дома. Отопление. Современные системы отопления:  [Электронный ресурс] – Режим доступа –  URL: http://otoplenie-doma.org/geotermalnoe-otoplenie.html#i-3 (дата обращения 22.07.17)