Не только в Исландии: томская область освоила геотермальное отопление

heat-pump-25-3

Проблема отопления в Сибири, да и во всех холодных краях, стоит очень остро — дорого, сложно, долго. Особенно трудно добиваться теплых домов приходится жителям отдаленных районов, где нет газа. Выходом, хоть и достаточно дорогостоящим, зато экономным, может стать геотермальное отопление. Первопроходцами в установке этой системы в крае, где нет ни подземных рек, ни вулканов, стали жители села Турунтаево томской области.

Что — то решать пришлось жителям села пришлось, когда стал вопрос постройки первого и такого необходимого детского садика. Появилась возможность и строительство началось, но до последнего оставался неопределенным способ отапливания учреждения.  Газа в селе нет и не было, а при расчетах стоимости обогрева углем получались цифры, которые село себе позволить не смогло бы никогда. По предварительным расчетам, строительство новой угольной котельной для детского сада обошлось бы в 2,6 млн руб. Если прибавить к этой сумме стоимость ежегодной эксплуатации котельной, в которую входят стоимость угля (113 тыс. руб.), оплата электроэнергии (28 тыс. руб.) и зарплата кочегарам (390 тыс. руб.), в долгосрочной перспективе, например 10 лет, получался весомый удар по бюджету в размере 8,342 млн руб. Решение проблемы было найдено нестандартное, а для Томской области и вовсе инновационное — отапливать детский сад по принципу геотермального отопления.

Задача №1 — повысить энергоэффективность здания. Сказано — делаем: в здании была обустроена дополнительная теплоизоляция: поверх стены толщиной в 3 кирпича проложили слой утеплителя, эквивалентный по своим теплосберегающим свойствам еще 2–3 кирпичам, а сверху на воздушной подушке — обшивку из металлического сайдинга. Аналогичным образом поработали с крышей, установили энергосберегающие пластиковые окна и утеплили входные группы. Подвала в здании детского сада нет, а значит, и теплопотерь в этой части здания не предвиделось, поэтому основное внимание строители уделили оборудованию «теплого пола», через который и отапливается все учреждение. В его основе — система труб с горячей водой, под которой лежит бетонный пол и 50-миллиметровый слой пенопласта. Сверху трубы закрыты бетонной стяжкой и обыкновенным линолеумом. Вместо него может использоваться практически любой традиционный материал — паркет, камень, керамическая плитка. Подходит любое напольное покрытие, способное выдержать нагрев до 30 оС.

Как это работает?

Как бы страшно это ни звучало, для отопления и нагрева воды с помощью насоса используется низкопотенциальное тепло земли. Технически это выглядит так: на глубине 2,5–3 м (ниже уровня промерзания грунта) температура земли всегда положительна и колеблется от 1 до 5 оС. Если в эту среду поместить теплоноситель, например этиленгликоль, и обеспечить его контакт с газом, имеющим низкую температуру кипения, можно на выходе получить большое количество тепловой энергии. Схематично всю систему геотермального отопления можно разделить на три части: внешний контур — система труб, в которой циркулирует теплоноситель (этиленгликоль), собирающий тепло окружающей среды (земли или даже воды); тепловой насос, увеличивающий температуру теплоносителя до 40–50 оС; внутренний контур — система по принципу работы геотермального отопления, распределяющая тепло по помещению. В Турунтаевском детском саду — это теплый пол.

Однако такой способ отопления можно использовать не только в Сибири. Он также актуален для южных регионов. вся разница будет состоять в видах внешних контуров для тепловых насосов. На данный момент их несколько: горизонтальный земляной контур — трубы укладываются на глубине ниже 2,5 м. Здесь необходимо наличие значительной свободной площади рядом с отапливаемым зданием: площадь контура ≈ площадь здания; вертикальный земляной контур — трубы с теплоносителем опускаются в скважины от 50 до 300 м длиной, пробуренные по периметру здания; водяной контур — трубы укладываются на дно водоема; воздушный коллектор — тепло берется из воздуха.

«Свободные площади рядом с Турунтаевским детским садом позволили нам установить горизонтальный земляной контур. На глубине около 2,5 м мы проложили сообщающиеся трубы, в которых циркулирует теплоноситель — этиленгликоль. Внешний контур сообщается с холодильной установкой, в которой находится газ с низкой температурой кипения — фреон, закипающий при контакте даже с небольшими положительными температурами. Когда компрессор резко сжимает кипящий газ, его температура возрастает до 50 оС. В теплообменнике горячий газ нагревает воду, которая разносит тепло по всей системе отопления, уложенной в полу», — объясняет главный энергетик Управления образования администрации Томского района Роман Алексеенко.

Установленный в Турунтаевском детском саду тепловой насос способен вырабатывать 40 кВт тепловой энергии, потребляя при этом всего 10 кВт электричества. То есть из каждого киловатта электрической энергии тепловой насос производит 4 кВт тепловой.

Сколько это будет стоить?

Конечная стоимость монтирования системы по принципу геотермального отопления и получаемая в долгосрочной перспективе экономия в ходе эксплуатации зависят от нескольких факторов. Во-первых, большое значение играет первоначальный класс энергоэффективности здания. В случае с детским садом в Турунтаево пришлось потратить значительные средства на минимизацию возможных теплопотерь. Всего полная перепланировка, ремонт и переоборудование здания потребовали около 4 млн руб. Второй определяющий момент — это подходящий конкретному зданию внешний контур и необходимая мощность теплового насоса. Установленный в Турунтаеве горизонтальный земляной контур гораздо дешевле, чем вертикальный. Здесь стоимость всех затрат составила 1,8 млн руб.: приобретение и монтаж внутреннего контура — 800 тыс. руб., внешнего контура и теплового насоса мощностью 40 кВт — 1 млн руб. Если подсчитать затраты эксплуатации теплового насоса в Турунтаевском детском саду в долгосрочной перспективе, значительная экономия становится заметна невооруженным глазом.

  • Стоимость затрат на строительство насоса (котельной): 2 млн (2,6 млн);
  • Стоимость ежегодной эксплуатации: 238 638 (574 200);
  • Суммарная стоимость затрат за отопление за 10 лет: 438 380 (8 342 000).

Приведенные расчеты ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ.  Но!  Как показала более чем двухлетняя практика эксплуатации тепловых насосов в образовательных учреждениях Томского района, все зависит от того, насколько грамотно используется главное преимущество принципа геотермального отопления — его полная автономность.

«Система теплоснабжения позволяет регулировать подачу тепла в зависимости от погоды на улице, что исключает так называемые недотопы или перетопы помещения. Погода не предсказуема, она не подстраивается под стандартный отопительный сезон. Например, по графику котельную уже отключили, а на улице еще холодно, и мы вынуждены включать дополнительные электрические обогреватели. Или, наоборот, за окном золотая осень, а котельная работает на полную мощность, персонал открывает окна, и тепло просто уходит на улицу. А в случае с тепловыми насосами ты сам хозяин положения», — делится опытом начальник Управления образования Томского района Сергей Ефимов.

 Программное обеспечение теплового насоса позволяет задавать индивидуальные параметры работы в зависимости от условий окружающей среды. Овладение этой системой позволило Турунтаевскому детскому саду выйти на невиданный ранее уровень энергоэффективности: в сентябре 2015 г. при среднемесячной температуре 11 оС на обеспечение теплом и горячей водой помещения площадью 200 кв. м было затрачено 3000 руб. «Сегодня работающие на геотермальном отоплении учреждения Томского района полностью избавлены от проблем, непременно возникающих в работе с центральными котельными: некачественный уголь, неквалифицированные кочегары, аварии, нечестные теплоснабжающие организации. Система экологична, безопасна, экономична и полностью автономна. Помимо детского сада в Турунтаеве, в Томском районе на тепловых насосах работают еще три детских сада (в Копылове, Кандинке и Тахтамышеве) и общеобразовательная школа в с. Вершинино. А в деревне Кудринский участок мы применили другую эффективную технологию — электропарокапельные нагреватели. Они дороже в эксплуатации, чем тепловые насосы, но гораздо дешевле в установке», — рассказал глава Томского района Владимир Лукьянов.

За исходный материал благодарим www.gkh.ru