Несколько слов о геотермальной энергетике и не только...

К 1824, когда Карно опубликовал свой трактат Размышления о движущей силе огня... (Reflections sur la puissance motrice du feu...),  общеизвестному из школьного курса физики как «тепловой цикл Карно». Это был теоретический фундамент в создании тепловых насосов. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 р под названием „умножитель тепла".

Уже 1969 году инженер Клеменс Ватеркотте  закапывал на своем земельном участке пластмассовые трубы для того, чтобы добывать тепло из земли и это вызывало у многих недоумение.

Использование высоконадежных компрессоров и современные технологии рефрижераторных установок позволили разработать способы преобразования этой «низкокачественной» тепловой энергии в «высококачественную», пригодную для отопления помещений, перейдя к промышленному выпуску тепловых насосов.

Именно физический процесс передачи тепла от наружной среды к хладагенту, циркулирующему в системе холодильника, стал ключевым в разработке геотермальных систем. В числовом выражении до 80% тепловой энергии, производимой геотермальными системами, - транспортируемая в жилища энергия окружающей среды, способная к самовосстановлению, без нанесения ущерба энергетическому и экологическому балансу Земли.

Толчком для развития таких систем в мире послужили энергетические кризисы 1973 и 1978 годов. В Америке, в начале своего развития, геотермальные системы устанавливались в домах высокой ценовой категории. Но сегодня, за счет применения современных технологий, геотермальные тепловые насосы стали доступны многим американцам. Они устанавливаются в новых зданиях или заменяют устаревшее оборудование с сохранением или незначительной модификацией прежней отопительной системы. В 1980-ом году в Америке уже работало около 3 миллионов тепловых насосов, в Японии - более 0,5 миллиона, в Европе - 0,15 миллиона. В 1993 году общее количество установленных тепловых насосов в странах западной Европы составило свыше 12 миллионов.

Геотермальные системы - экологически чистый метод отопления и кондиционирования, т.к. для их работы используется возобновляемая тепловая энергия земли. Геотермальная система представляют собой системы, работающие на источнике нетрадиционной энергии. Она создает вредных выбросов в атмосферу и не загрязняет окружающую среду. Так как при эксплуатации у геотермальных систем отсутствует процесс сгорания топлива, они безопасны и экологически чисты. При этом у Вас нет вытяжных труб и отсутствуют неприятные запахи. При работе системы ее рабочие части не нагреваются до температуры возгорания, что обеспечивает ее безопасное использование. Система не нарушает целостность интерьера и концепцию фасада здания, занимает минимум пространства, бесшумна.

Подобно традиционным системам отопления, геотермальные используют воду и воздух для обогрева либо охлаждения помещения.

Установка системы отопления и кондиционирования - решение, которое затрагивает комфорт домовладельца и кошелек в течение долгих последующих лет. Поэтому сегодня все больше людей выбирают системы, базирующиеся на использовании тепловых насосов, которые, по сравнению со всеми наиболее известными ныне на мировом рынке системами отопления и кондиционирования, наиболее рентабельны, с самым продолжительным сроком службы.

Геотермальные системы экономичны в обслуживании и в действии. В то же время, цена системы выше газового котла или центральной системы кондиционирования. Но это не мешает домовладельцу экономить деньги ежемесячно в процессе эксплуатации системы. Низкое энергопотребление достигается за счет высокого коэффициента трансформации или отопительного коэффициента СОР (coefficient of performance) (3,0-5,0) и позволяет получить на 1 кВт затраченной электроэнергии 3,0-5,0 кВт тепловой энергии или чуть меньше энергии охлаждения на выходе.

Геотермальная система согреет Вас зимой, принесет прохладу летом, и круглый год будет снабжать Вас горячей водой для ванны, сауны и даже бассейна. Вопрос климата в Вашем доме будет решен полностью.

На Украинском рынке геотермальные системы представлены производителями Германии, США, Швеции, Чехии, Китая. Опыт компаний по инсталляции систем незначительный. Принцип работы систем всех производителей одинаков, да и работают они фактически с одинаковым коэффициентом энергосбережения. Различия состоят в дизайне оборудования, способах отбора тепла из окружающей среды, размерах площадей, используемых для устройства теплообменных земляных, водяных контуров.

В ряду тепловых насосов, различных производителей, выделяется геотермальная система EarthLinkedTM с испарителем "прямого" типа DIRECT AXXESS®, которую производит американская компания ECR Technologies Inc.

Данной технологии присвоено 10 международных и 9 патентов США. Методика утверждена нормативным документом США CSI 15740.

Система EarthLinked® исключительно долговечна и прослужит более 25 лет без особого внимания к себе. Сегодня в США успешно работают системы, смонтированные в 1981 году. В системе сведено к минимуму использование механических компонентов, поэтому геотермальная система долговечна и надежна. Подземный медный теплообменник DIRECT AXXESS® (прямой обмен), используемый в системе, имеет 20-летнюю гарантию.

Отличительная особенность геотермальной системы EarthLinked® с подземным медным теплообменником DIRECT AXXESS®для доступа к стабильной земной температуре - использование U-образного трубопровода-испарителя с хладагентом. Хладагент непосредственно подается к источнику земного тепла, и это инженерное решение обеспечивает высокую эффективность геотермальной отопительной системы. Испаритель устанавливается в грунт горизонтально ниже глубины промерзания или вертикально, в предварительно пробуренные скважины. Скважины бурят диаметром 40-60 мм вертикально или диагонально до глубины 15, 20 или 30 метров.

В каждую скважину опускается пара медных труб, которые внизу соединены между собой. После установки труб скважины заполняют специальным теплопроводящим составом на основе глины. С помощью коллектора U-образные трубопроводы соединяют с магистральным трубопроводом и тепловым насосом.

Для заполнения системы используется безвредный хладагент R407C.

Описанное выше инженерное решение позволяет производить устройство земляного теплообменного контура на площади всего в несколько десятков квадратных метров, при этом не нужна площадь размером в теннисный корт. При желании и наличии свободных площадей на участке испаритель можно установить горизонтально в грунт, при этом  площадь, занятая испарителем будет на треть меньше, чему у систем работающих на рассольных пластиковых контурах.

Применение такого решения позволило избежать установки промежуточного теплообменника и дополнительных затрат на работу циркуляционного насоса. Это - отличительная особенность геотермальной системы EarthLinked® от иных систем.

Стоимость оборудования геотермальной системы отопления зависит от выбора комплектации и типа применяемого теплообменного контура и составляет порядка 12-18 тыс. у.е.

Разработка такой системы в США связана с высокой стоимостью земли, при этом «средний» американец владеет участком земли весьма небольших размеров. Размещение иных тепловых насосов на таких участках было просто не возможно.

Нужно сказать, что на самом деле «рассольные» тепловые насосы можно установить с использованием небольших площадей и есть два метода. Первый - это с использованием зондов, то есть рассольный контур опускается в пробуренные скважины 60-100 метров. При этом значительно увеличивается стоимость работ по инсталляции системы. Второй способ заключается в том, что для работы системы используется температура грунтовых вод. Бурится «скважина на воду», и насосом прокачивается через теплообменник теплового насоса, затем сбрасывается в другую скважину, пробуренную ниже по течению грунтовых вод,  для сброса воды. В технических характеристиках, приведенных производителями, коэффициент трансформации таких водо/водяных систем как правило выше, чем у систем с закрытым первичным контуром, однако за кадром остается потребление энергии насосом, для постоянной подачи грунтовых вод в теплообменник. Кроме того в США очень жесткие требования по использованию грунтовых вод на подобные нужды.

При работе с любым из перечисленных типов теплопередающей среды, система EarthLinked® работает устойчиво, колебания температуры и влажности в помещении минимальны. Существует возможность применения мультизонального климатического контроля. Наиболее эффективно в режиме отопления геотермальная система работает с системой "теплых водяных полов". Известен факт, что только применение систем "теплых водяных полов" позволяет экономить владельцу до 18% средств на оплату отопления, не говоря об уникальном комфорте. Это объясняется тем, что теплоноситель в выше указанных системах имеет температуру, как правило, не превышающую 35. Отопление осуществляется равномерно по всей площади пола, нет зон перегрева. Комфортные условия наступают при температуре на 2 ниже, чем при радиаторном отоплении. Именно при такой системе отопления реализуется тепло на уровне ног, наиболее благоприятные условия для комфорта человека. Еще в древнем Риме существовали системы отопления где теплый воздух от очагов проходил в специальных подпольных  каналах, то есть уже тогда были реализованы системы теплых полов. Итак, мы ничего нового не придумываем. Все давно уже придумано. Мы лишь модернизируем воплощение идей, используя современные материалы и возможности.

Геотермальные системы безопасны и экологически чисты, они не наносят вред окружающей среде. Это утверждение подтверждает опыт более чем 30-летней эксплуатации геотермальных систем в странах, где вопрос экологии стоит далеко не на последнем месте.

Сегодня в США ежегодно производится около 1 млн. геотермальных тепловых насосов. А при строительстве новых общественных зданий используют исключительно геотермальные тепловые насосы. Эта норма была закреплена Федеральным законодательством США. Геотермальный тепловой насос был установлен даже в широко известном небоскребе Нью-Йорка "The Empire State Building".

В Швеции 70% потребности в тепловой энергии обеспечивают тепловые насосы. В Стокгольме 12% всего отопления города обеспечивается геотермальными тепловыми насосами общей мощностью 320 МВт, использующими в качестве источника тепла Балтийское море. Швеция первой среди развитых стран Запада хочет пойти на кардинальные меры в энергетической сфере, а именно - попытаться в течение 15 лет полностью отказаться от нефти, при этом не строя новых атомных электростанций.

"Наша зависимость от нефти должна быть ликвидирована к 2020 году, - сказала министр экономического развития Мона Салин. - Всегда будут более выгодные альтернативы нефти, и мы добьемся того, что при отоплении любых зданий можно будет обойтись без топлива, полученного из нефти, также исчезнет зависимость водителей от одного вида топлива - бензина".

По тревожным прогнозам энергетического комитета Шведской королевской академии наук, объемы поставок нефти в мире достигли пика и вскоре пойдут на убыль, а высокие цены на нее приведут к экономическому спаду в мировом масштабе.

В Финляндии и Норвегии процент использования геотермальных систем составляет около 30%.

По прогнозам Мирового Энергетического Комитета, к 2020 году доля геотермальных тепловых насосов в теплоснабжении составит 75%.

Активный процесс инсталляции геотермальных систем начался в странах Прибалтики. В России, имеющей большие запасы нефти и газа, за последние 3 года установлено около 1000 геотермальных установок.

Но установка тепловых насосов не панацея энергосбережения. В развитых странах этот вопрос решается комплексно.

В Германии предусмотрена дотация государства на установку тепловых насосов в размере 400 марок за каждый кВт установленной мощности. Такую повторяемую фразу можно прочитать в прессе и  Интернете.  Однако опять за кадром остается то, что государство стимулирует инсталляторов только тогда, когда энергосберегающая система установлена в соответственно утепленном здании. Если тепловой насос установлен в здании с большими теплопотерями, рассчитывать на помощь государства не приходится.

Нельзя не сказать и о гелиосистемах, системах получения теплого носителя для отопления и получения теплой бытовой воды. Наиболее характерное их применение в южных районах Украины, где интенсивность солнечной радиации весьма значительна. При этом покрытие по отоплению может достигать 40%, а приготовлению горячей бытовой воды до 95%. В северной части Украины эти показатели будут ниже, но установка таких систем позволит снизить время работы нагревательных котлов тем самым уменьшить расход топлива на производство тепловой энергии.  Сегодня в Украине уже есть производители указанного оборудования, которые в состоянии предложить такие системы при оптимальном соотношении цена/качество. Это дает надежду, что технология получит весьма широкое применение в ближайшем будущем.

Увертюрой к сказанному может прозвучать вопрос: «А что мы отапливаем?». Расчет теплопотерь современного швейцарского дома-котеджа показал, что для его отопления, при нормативной для Швейцарии температуре наружного воздуха, достаточно 30 Вт/м2! Вот и ответ на многие вопросы по энергосбережению.

К ряду энергосберегающих технологий нужно добавить технологию утилизации тепла.  Ведь все знают, что температура бытовых вод, которую мы сбрасываем в канализацию, относительно высокая. Если установить теплообменные устройства мы можем использовать это тепло для подогрева входящей воды, так как это делается в Японии, США, Швеции. Эти проекты вполне реализуемые в Украине уже сегодня.

Ну и последнее, о тарификации электроэнергии.  Системы с буферами-накопителями тепла программно можно перевести в режим когда включается льготный тариф, при этом станции производящие электроэнергию испытывают недостаток в нагрузке. Такой подход позволить разгрузить электросети в часы «пик» и получить существенную экономию денежных средств для потребителей. Именно такой дом я назвал бы «умный дом», а точнее у такого дома умный хозяин.

Тепло Земли всегда будет согревать живущих на ней.

 

Источник: www.geoterm@com.ua

 

 

 

 

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте 0 пользователей и 2 гостя.



+380 (44) 223 34 42
+380 (67) 321 05 37


AIK

О компании
Новости
Реализованные проекты
Контакты
developed by Lemon.ua