Термальное отопление — тепло под нашими ногами

Дата публикации: 9 ноября 2013

Термальная энергетика — один из альтернативных источников энергии. Она широко используется там, где имеются доступные источники земного тепла. Ярким примером использования таких источников, чтобы осуществить обогрев помещений различного назначения, является система теплоснабжения в Исландии. Более 90% домостроений обогреваются горячей водой, поступающей непосредственно из гео-скважин, глубина которых варьируется от 200 метров до 2-х километров. Так, отопление зданий Рейкьявика обеспечивает централизованная тепловая станция, расположенная в 7 километрах от столицы и горячая вода поступает для нужд города, в том числе и на обогрев, по крупной теплотрассе. Интересный факт использования геотермальных вод в Рейкьявике – это обогрев дорог и тротуаров, в результате чего они свободны от наледи и снега в зимнее время и не требуют использования снегоочистительной техники и утомительной работы дворников.

В нашей стране, в сейсмических зонах Дальнего востока широко используются геотермальные воды, как для получения электроэнергии, так и для хозяйственных нужд. Кроме того, благодаря изысканиям, открыто множество новых источников, требующих финансовых вложений для их разработки. Однако использование тепла земли для отопления дома возможно и в регионах, не имеющих термальных источников. Для этой цели используются тепловые насосы. В нашей стране они еще не получили широкого распространения, как например в США или странах Евросоюза, но рано или поздно они займут свою нишу, особенно в районах, где отсутствует газоснабжение.

Технические особенности тепловых насосов

При создании теплового насоса был использован принцип цикла Карно, а практическое применение данной системы, называемой «умножитель тепла», предложил в 1852 году лорд Кельвин. Из схемы видно, как насос забирает тепловую энергию и, перекачивая, перемещает в другое место.

Кондиционеры реверсивного типа, работающие на отопление или охлаждение, имеют блок, установленный на внешней стороне дома, который забирая тепло / холод с улицы, передает его во внутренний блок кондиционера. Однако по техническим причинам при плюсовой температуре около 5 градусов, во время работы происходит обледенение внешнего блока, что резко снижает эффективность тепловой передачи, а при дальнейшем понижении температуры она вообще прекращается.

Тепловой насос — отопление без газа, жидкого топлива и дров:

Чтобы осуществить обогрев тепловыми насосами, используется схема, при которой внешний блок системы размещается в земле или в водоеме неподалеку от дома. При такой схеме он не подвергается обледенению, за счет чего и достигается высокоэффективная теплопередача, и соответственно и качественное отопление. Сбор тепла осуществляется из земли или воды и передается к отопительной системе здания. Существует несколько схем расположения внешних блоков.

Насос с открытым циклом теплообмена

Отопление осуществляется за счет получения тепловой энергии по следующей схеме — вода из подземных источников подается в тепловой насос, установленный в закрытом помещении, вода забирает тепловую энергию у насоса, а затем отводится в другое место. В данном случае одновременно происходит отопление и обеспечение водоснабжения дома.

Такие системы отопления дома выгодно отличаются своей эффективностью за счет высокой и стабильной температуры грунтовой воды. Кроме того использование данной схемы, обеспечивающей обогрев зданий, не влияет на загрязнение окружающей среды и уровень подземных вод, так как она работает по принципу сообщающихся сосудов.

Насосы закрытого цикла

Размещение теплообменника в воде

Принцип работы заключается в прокачке специальной жидкости по трубам, размещенным в водоеме. Этот способ наиболее экономичен в случае расположении водоема с достаточным количеством воды на близком расстоянии от дома.

Горизонтальное размещение теплообменника

Чтобы обеспечить обогрев дома, тепло-обменник располагают в земле, на глубине около 1 метра в горизонтальном положении. Однако существует угроза их повреждения при землеройных работах. Кроме того для осуществления данного проекта требуется земельный участок, достаточный для получения тепловой энергии в нужных объемах.

Вертикальное размещение теплообменника

Принцип укладки предполагает размещение теплообменников в земле в вертикальном положении. Этот проект самый эффективный, но дорогостоящий, так как требует бурения земли до 200 метров. Чем глубже установлен коллектор, тем выше теплоотдача и более экономично отопление дома, так, например, для получения 5 кВт тепловой энергии требуется всего лишь 1 кВт электроэнергии.

Конечно, использование тепловых насосов более затратный способ, чем тепло-снабжение от геотермальных источников, однако имеет большие перспективы развития, как инновационная и безопасная для экологии разработка.

Геотермальное отопление на примере жилого дома:

• Тепло для дома из земли
• Тепловые насосы для отопления дома своими руками: виды и принцип работы
• 10 фактов о геотермальной энергии
• ДНК поможет получать геотермальную энергию

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Промышленные теплицы

Блог пользователя Алексей Н в General

• записей
  205
• комментария
  572
• просмотров
  129 588

Энергия под ногами — термальные воды для отопления теплиц

Запись опубликована Алексей Н · 25 января 2010

5 586 просмотров

Над альтернативой дорожающих день ото дня нефти и газа ломают сегодня головы ученые всего мира. Возобновляемые источники энергии оказались в центре обсуждения и на XX Всемирном энергетическом конгрессе, менее месяца назад состоявшемся в Риме. Речь шла об использовании энергии солнца и ветра, чистом атоме. Роман Медведский, всю жизнь посвятивший разработке нефтяных и газовых месторождений, предлагает обратить взор к иным источникам, которыми так богата Тюменская область, а именно к термальным водам.

Термальные воды на глубине 600-900 метров геологи открыли в конце 1940-х случайно, ведь интересовали их нефть и газ. Черное и голубое топливо первооткрыватели нашли на севере области, а большинство скважин с минеральной термальной водой на юге остались невостребованными. В лучшем случае вода используется для купания. Возле открытых источников построили санатории, пансионаты, базы отдыха. А ведь температура воды достигает порой 90 градусов.

Тюменский ученый считает, что настало время более широко использовать термальные воды. Например, для отопления домов в сельской местности или обогрева теплиц. В этих теплицах можно круглый год выращивать розы и тюльпаны, а не возить их из Голландии. При умело поставленном производстве тюменцы смогли бы отправлять цветы на Север и в другие регионы страны. Та же Исландия, находясь за Полярным кругом, выращивает в своих теплицах бананы и виноград, не говоря уже о менее теплолюбивых овощах и фруктах.

Другим направлением использования термальной воды могло бы стать выращивание зеркальных карпов в обогреваемых прудах, по дну которых будут проложены теплообменники. Зеркальных карпов часто можно видеть на рынках, куда они завозятся из Сургута, где для обогрева прудов используются теплые воды местных ГРЭС.

Еще три сотни лет назад соловецкие монахи угощали Петра I арбузами. Эти ягоды по восемь килограммов они выращивали в парниках, обогреваемых термальной водой. По соседству росли дыни и двухпудовые тыквы, а также огурцы, помидоры. По всему Соловецкому архипелагу в более суровых условиях монахам удалось вырастить небывалые для Севера сады, заложить огороды. Здесь плодоносили яблони восьмидесяти сортов, вишня, груша, смородина пяти видов, сорок два сорта крыжовника, малина. А с одной гряды в семь сажен брали свыше двадцати килограммов садовой земляники. За подобные труды монахи-садовники и огородники не раз удостаивались медалей и наград на международных выставках Санкт-Петербурга и Парижа. Чем не образец для подражания жителям Крайнего Севера, где также есть термальные воды!

Термальные воды можно использовать при выработке тепла и электроэнергии, сокращая расходы газа на эти цели. Экономия топлива для коммунального хозяйства тем более необходима, что с 2010 года “Газ- пром” намерен установить на внутреннем рынке такие же цены, по которым он экспортирует газ в Европу.

Разработка проектов использования термальной воды могла бы стать благодатной задачей создающегося в Тюмени технопарка. Затраты на эти цели ввиду малой глубины продуктивных пластов вполне посильны для областного бюджета и окупятся в скором времени во сто крат. Однако прежде нужно определить запасы и кондиции (производительность) термальной воды в регионе, а также продуктивность скважин, многие из которых работают десятки лет совершенно бесполезно, не снижая своей производительности.

Три с половиной века назад атаман Семен Дежнев, обнаружив выход термальной воды на берегу реки Анадырь, основал здесь село Марково, в котором до сих пор проживают потомки казаков и их чукотских жен. На вечной мерзлоте все это время они занимаются сельским хозяйством. Чукотский губернатор Роман Абрамович намерен заметно расширить земледельческую зону, применив опыт исландцев.

Роман Медведский надеется, что и Владимир Якушев не останется в стороне от этого почина, ведь тюменская земля располагает значительно большими запасами термальных вод и более благоприятными климатическими условиями. Речь может идти о выделении земель вблизи термальных скважин, предоставлении кредитов для строительства теплиц, оранжерей и энергоблоков. Тюменцы наверняка окажутся не менее изобретательны, чем соловецкие монахи и анадырские мужики.

Нина ОВЧИННИКОВА, газета “Тюменские известия”

Минусы геотермального отопления

Земные недра – известный с древнейших времен источник тепла. На глубине 6 метров от поверхности грунта начинается область стабильной температуры, которая круглогодично равняется средней годовой температуре атмосферы региона (примерно +15 ⁰С в умеренной климатической зоне). Поговорим про минусы геотермального отопления.

Сегодня тепло Земных недр активно используется для организации геотермального отопления.
Разумеется, несмотря на неиссякаемость тепловой энергии грунта, организация геотермального отопления сопряжена со множественными сложностями, как технического, так и экономического характера. С точки зрения финансовой выгоды, установка геотермальной системы уступает традиционному твердотопливному, газовому и электрическому обогреву.

Главные недостатки геотермального отопления

1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.

Забор тепла от грунта не происходит сам по себе. Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания.

2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.

Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать систему отопления мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода.

Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.

3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города точно не получится. Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.

Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.

4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.

Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.

Геотермальное отопление обходится очень дорого.

5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет. Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.

Для сравнения, традиционный бытовой газовый котел мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.

Вывод

Конечно, минусы данного типа отопления хорошенько компенсируются преимуществами геотермальных систем. Стоит отметить, что геотермальное отопление не наносит вреда экологии. Если вы приверженец “зеленой энергетики” и не сильно ограничены в бюджете, то грех не использовать геотермальную энергию.

Еще одним важным преимуществом геотермальных коммуникаций является неприхотливость к обслуживанию. Так же как и к хорошему холодильнику, к геотермальному насосу можно не подходить для сервиса на протяжении первых 30 лет точно.