Термальное отопление — тепло под нашими ногами

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: