В данной статье рассмотрена система геотермального отопления, используемая в односемейном жилом доме: её содержание, установка, преимущества и недостатки.
Ключевые слова: геотермальное отопление, инженерные системы, почвенный теплообменник, тепловой насос, энергопассивный дом
На сегодняшний день существует огромное множество способов отопления жилых помещений. Безусловно, самым выгодным из них является отопление с использованием природного газа. Но ввиду сложностей установки, небезопасности оборудования, а также быстрое уменьшение объёмов оставшегося в природе газа (месторождений осталось на 40–60 лет интенсивного использования [1]) эта система отопления прекращает быть идеальной и комфортной.
Также наибольшая часть систем создания микроклимата в помещениях использует не возобновляемые источники энергии, что не соответствует текущему вектору их развития. Данные источники мало того, что конечны в объёмах, но и к тому же вредоносны для экологии. Эта проблема заставляет искать и выдумывать альтернативные источники и способы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях. В этой статье будет рассмотрена система геотермального отопления односемейного жилого дома, которая на данный момент является самой эффективной и экономичной из альтернативных систем создания микроклимата.
Несмотря на данные достоинства и ввиду статуса «новинки» данная система пока только получает развитие в нашей стране. Но данный способ сам по себе новым не является, это принцип теплового насоса, имеющегося в каждом холодильнике. Принцип работы данного теплового насоса основан на «цикле Карно» [2]. В качестве источника тепла выступает грунт или вода, а в качестве посредника — вода или антифриз. Посредник циркулирует по жидкостному контуру, который взаимодействует с источником тепла. Система геотермального отопления может быть использована в трёх вариациях: с вертикальным или горизонтальным контуром.
Первый вариант не требует большой площади, но является самым сложным в исполнении, так как трубы должны быть опущены в скважины от 40 до 150 метров в глубину.
Рис. 1. Пример вертикального залегания труб в системе геотермального отопления
Горизонтальный контур имеет два варианта исполнения. Трубы можно уложить «змейкой» в грунт. Важно, чтобы глубина укладки была ниже глубины промерзания грунта. Данный способ требует большего пространства, чем вертикальный, но при этом не сложен в установке.
Рис. 2. Пример горизонтального залегания труб в системе геотермального отопления
Также трубы можно уложить спиралью на дне водоема, при его наличии ближе 100 метров от дома. Данный способ укладки труб является самым экономичным из перечисленных и, пожалуй, самым простым в установке.
Рис. 3. Пример водоразмещённого залегания труб в системе геотермального отопления
Кроме того, существует четвёртый тип контура, который получил название «комбинированный». Он является средним между первыми двумя вариантами. В данном случае труба укладывается в грунт не «змейкой», а в виде цилиндрической пружины, что позволяет сэкономить на площади почвенного теплообменника [3].
Если сравнить с газовым котлом, то теплоноситель не нуждается в нагреве насосом до большой температуры, потому что отсутствует возникновение конденсата при обратном проходе [4]. Тем самым при низких температурах экономится энергия. Из этого следует, что наилучшим вариантом распределения полученного тепла в помещении является тёплый пол, потому что теплопотери сводятся к минимуму (зависимость от перепада температур не страшна, так как в данном случае перепад будет малым) и воздух, поднимающийся от тёплого пола, не соприкасается со стенами.
Преимущества:
- Экологически чистый способ отопления для человека и окружающей среды.
- Грунт «хранит» около 90 % солнечной энергии. Зимой также сохраняется довольно большой запас тепла, необходимо лишь передать его в дом с помощью конкретного оборудования (тепловой насос и теплообменник).
- Возможность установки данного вида энергии повсеместно и малые расходы на её эксплуатацию.
- Возможно получение дармового тепла, то есть при затратах 1 кВт электроэнергии можно получить в среднем 3, а иногда и 5 кВт тепла.
Недостатки:
- Довольно высокая стоимость оборудования и его установка (окупаемость около 5 лет).
- Не возможна работа без электроэнергии.
- Громоздкость наружного контура.
Несмотря на звание альтернативной системы, геотермальное отопление уже может по праву соперничать страдиционными системами создания микроклимата впомещении. Она работает по довольно простому принципу, не сложна вобслуживании. Появление такой системы— огромный вклад вбудущее энергопассивных домов, ведь она эффективна, использует возобновляемый источник энергии ивыгодна, даже учитывая её долгую окупаемость.
Литература:
1. Что такое геотермальное отопление // Геотерм-Комфорт. URL: http://geotherm-comfort.ru/geoterm/geotermalnoe-otoplenie.html (дата обращения: 28.10.2016).
2. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной энергии поверхностных слоев Земли //. —: М.: Издательский дом «Граница», 2003. — С. 176.
3. А. Е. Денисова, А. С. Мазуренко, Ю. К. Тодорцев, В. А. Дубковский. Использование энергии грунта в теплонасосных гелиосистемах энергоснабжения // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2000. — С. 27–30.
4. Геотермальное отопление дома: принцип работы и устройство. // Строй Советы. URL:http://stroisovety.org/geotermalnoe-otoplenie-doma/ (дата обращения: 29.10.2016).
