Использование тепла земли для обогрева дома

Доступность и рациональное использование топливно-энергетических ресурсов сегодня считается одной из важнейших мировых проблем.

С помощью теплового насоса можно оборудовать работу отопительной и водонагревательной систем.

Столь глобальный вопрос напрямую влияет как на развитие всего мирового сообщества, так и на сохранение среды его обитания. К тому же, в будущем не избежать роста цен на энергоносители. Практически во всех развитых странах мира в последние десятилетия наблюдается повышенный интерес к данной тематике. Для решения этой проблемы разрабатываются и усовершенствуются новые энергосберегающие технологии, включающие разработку альтернативных источников энергии. Таким образом, у населения возникла потребность в применении новых способов обеспечения своих домов отоплением, используя тепло земли.

Население дальнего зарубежья (Швеция, Германия, Австрия, Канада, США и др.) давно привычно используют тепло земли, воды или воздуха для своих нужд посредством тепловых насосов. Лет тридцать назад применение теплового насоса для отопления своего дома мог позволить себе лишь очень обеспеченный человек. Сейчас же тепловые насосы – это самый популярный вариант использования нетрадиционных и возобновляемых источников тепловой энергии. США является лидером в плане применения тепловых насосов для отопления и горячего водоснабжения своих домовладений. В России пока это не столь распространено, но постепенно популярность использования данного метода, несомненно, будет набирать обороты.

Общая схема работы теплового насоса.

В сравнительно недалеком будущем (к 2020 году) Мировой энергетический комитет прогнозирует увеличение установок с тепловыми насосами для теплоснабжения до 75%. Многие страны, стремясь к очевидной выгоде от внедрения тепловых насосов, поощряют своих граждан в виде различных льгот и субсидий при организации такой системы отопления. Очень заинтересовано этим направлением правительство Украины, поставившим задачу к 2030 году увеличить выработку тепла в 100 раз, внедряя новейшие технологии альтернативного энергообеспечения.

Каким образом это работает?

Источником низкопотенциальной тепловой энергии могут быть как подземные воды с низкой температурой, воздух, так и слои земли глубиной до 400 метров. Основное формирование теплового режима земли происходит за счет падающей солнечной радиации извне и потоком радиогенных тепловых волн изнутри. Более устойчивая температура слоев грунта отмечается на глубине более 20 метров, так как здесь уже не влияют сезонные и суточные температурные колебания. На этой глубине положительная температура около 10 градусов наблюдается постоянно круглый год.

Тепло из земли – восстанавливаемый ресурс. Тепловой насос забирает именно столько тепла, сколько земля сможет воспроизвести. Таким образом, все тепловые насосы работают по принципу «холодильник наоборот», предложенный впервые еще гениальным ученым-физиком своего времени У. Томсоном (Великобритания). Такой насос с полной уверенностью может обогнать и заменить все существующие котлы отопления (на жидком или газовом топливе либо работающие от электричества).

Схема работы теплового насоса типа “грунт-вода”.

Типы насосов бывают разные (например, с горизонтальным или вертикальным грунтовым теплообменником). Поговорим о вертикальном типе насосов.

На глубине 100 метров проводится бурение скважины, для того чтобы появилась возможность забрать тепло из земли. Геотермальный тепловой насос с помощью специального зонда, в котором циркулирует особая жидкость (рассол), забирает тепло от земли. Именно она позволяет преобразовывать и направлять тепло в систему отопления и горячего водоснабжения, повышая на выходе температуру до +65°C. Электроэнергия затрачивается лишь при работе приводов. Единственным движущим элементом теплового насоса является компрессор со сроком эксплуатации в среднем порядка 15 лет. Даже при его замене такая установка отопления может прослужить еще долгие десятилетия.

Так, из одного потраченного кВт электроэнергии выходит 4 кВт преобразованной тепловой энергии, что соответствует коэффициенту эффективности теплового насоса, равному 1:4. На практике проверено, что такая установка окупается приблизительно через 5 отопительных сезонов. Но следует помнить, что если вы выберете подобный вариант отопления своего жилища, то организацию этой задачи следует планировать еще на начальном цикле строительства, так как установка теплового насоса потребует больших объемов земляных работ.

Преимущества установки теплового насоса

1. Экономичность. Тепловые насосы имеют высокий КПД (до максимальных 700%) при низком энергопотреблении, что не может не радовать. Более того, подобные установки исключают необходимость дополнительных денежных трат на закупку, транспортировку топлива, а также освобождает требуемые для его размещения площади помещения.
2. Безопасность. Данные установки не связаны с использованием горючих и взрывоопасных материалов даже при высоких мощностях. Защищены от пожаров и взрывобезопасны.
3. Функциональность. Тепловые насосы успешно применяются для отопления, горячего водоснабжения и в качестве кондиционеров в помещении.
4. Экологичность. Данное оборудование для получения тепла не использует какое-либо топливо, а поэтому и ничего не сжигает, что положительно сказывается на экологии. Вредные выбросы (СО, CO2, SO2 и др.) тепловая установка не выделяет.
5. Долговечность и надежность.
6. Автоматический режим работы. Не требует особых условий в эксплуатации. Достаточно в начале отопительного сезона проверять технические параметры и проводить периодический режим работы.

Выбирая тепловой насос, следует помнить, что мощный агрегат будет дольше окупаться, в то время как слабый не позволит достигнуть желаемых результатов и увеличит расход электроэнергии. Лучше выбрать «золотую середину», позволяющую сочетать все необходимые плюсы.