Геотермальные насосы применяются за рубежом уже более 30 лет. Сегодня такое оборудование отапливает целые районы Стокгольма, перекачивая тепло Балтийского моря в квартиры горожан. Власти Швеции заявляют, что 70% тепловой энергии страны вырабатывается с помощью геотермальных тепловых насосов. В Великобритании правительство дотирует семьи, решившие установить у себя дома геотермальный тепловой насос — горожане, живущие в районах низкоэтажной застройки, бурят скважины для установки геотермальных систем прямо у себя во дворе. Альтернативные источники энергии заслужено завоевывают свою популярность. Солнечные батареи, ветряные генераторы все чаще используют для обеспечения автономного энергоснабжения. Земля же — это универсальный аккумулятор, который накапливает и хранит огромный энергетический потенциал. Эта энергия сегодня становится доступной человеку. Более 1 млн тепловых насосов производится ежегодно только в США. Крупнейшие в мире здания, начиная от The Empire State Building в НьюЙорке и заканчивая самым большим супермоллом Chevahir (г. Стамбул), оборудованы тепловыми насосами. В США обязательное использование этого типа оборудования в зданиях, содержание которых финансируется из бюджета, закреплено законодательно. Когда речь заходит о геотермальных тепловых насосах, то на российском рынке производители этого оборудования сталкиваются, прежде всего, с непониманием. В русском языке термин «геотермальный» означает связь с термальными водными источниками — гейзерами. В английском варианте, геотермальное теплонасосное оборудование называется несколько иначе — groundsourse heat pump (GHP). Дословно — тепловой насосна основе земляных источников. То есть геотермальный не означает обязательного наличия источника с повышенной температурой. Для работы такого теплового насоса достаточно температуры грунта от –4°С. Как это работает? О тепловых насосах в журнале «С.О.К.» уже были публикации. Это тип климатического оборудования, который позволяет утилизировать и перемещать тепло от любого источника с температурой выше –4°С к потребителю, нуждающемуся в обогреве. Обычно тепло внутри здания перемещается посредством кольцевого контура, в котором циркулирует вода. Из контура тепло извлекается при помощи теплых полов или фанкойлов. Принцип работы геотермального теплового насоса достаточно прост. GHP включен в два контура. Первый— это кольцевой контур внутри здания, в который подается тепло для обогрева здания. Второй контур — это подземный контур-теплообменник. Этот контур прокладывают под землей (на глубине 2 м и более), на дне озер или рек, закладывают в скважины глубиной 30–100 м. Контур представляет собой трубу (шланг), внутри которого в зависимости от условий циркулирует вода либо вода с добавлением антифриза. Протяженность контура колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен метров. В редких случаях геотермальная система функционирует по открытому циклу, когда вода забирается прямо из водоема или из подземного (артезианского) источника. Однако такие системы редки, их недостатки вполне понятны — во-первых, сложно получить формальное разрешение на функционирование такой системы, во-вторых, использование неподготовленной воды ведет к быстрому износу оборудования и частым профилактическим ремонтам. На глубине закладки контура в 1,5–2 м температура круглый год остается стабильной. Это определяет стабильность работы всей системы. В районах с более холодным климатом эта глубина несколько больше, но тоже относительно невелика. Вода проходит по внешнему контуру, принимая температуру среды, поступает в тепловой насос. В случае работы на обогрев, тепловой насос, как обычный холодильник, с помощью компрессора и хладагента аккумулирует это тепло и передает его внутреннему контуру, повышая температуру воды в нем до 50–55°С. В случае работы в кондиционном режиме, или при избытке тепла внутри здания, происходит обратный процесс, и избыточное тепло сбрасывается во внешний контур. Таким образом, для работы отопительной системы используется дармовое низкопотенциальное тепло. В этом и есть залог высокой эффективности геотермальной теплонасосной системы. Для нормальной ее работы необходима электроэнергия только для питания компрессора теплового насоса и циркуляционного насоса. В общем виде, в зависимости от условий, температуры грунтового источника затраты электричества составляют 1 кВт на получение 3–5 кВт тепловой энергии. Именно столь высокий коэффициент преобразования делает геотермальные системы очень интересными с точки зрения экономичности и эффективности. Экономия — это главное преимущество. Есть, однако, и другие. Например, экологичность. Отсутствие вредных выбросов в атмосферу и воду. Опасность от теплового насоса такая же, как от любого бытового холодильника. В компрессорах используются фреоны как опасные, так и безопасные для озонового слоя (R22, R410c). Другое преимущество — возможность использования в автономных системах. В отдаленных поселках, где нет возможности организовать бесперебойную поставку котельного топлива, возможна организация полностью автономных систем с использованием тепловых насосов и альтернативных источников электроэнергии (ветряных, солнечных). В коттеджном строительстве подобные решения сейчас начинают применяться и в России. Конечно, такие системы достаточно дороги и требуют серьезной проработки. Сам геотермальный тепловой насос поставляется от производителя в собранном виде. Наиболее известны на российском рынке шведские и американские производители этого оборудования. Американские тепловые насосы несколько выигрывают конкуренцию, что связано с выгодным для них соотношением доллар-евро и более простой неприхотливой в обслуживании конструкцией. В зависимости от площади здания и его назначения выбирается тепловой насоссоответствующей мощности. Габариты и мощностные показатели GHP могут различаться в разы— есть оборудование, предназначенное для отопления коттеджей, частных домов, есть насосы, способные обогревать огромные торговые центры или аэропорты. (В системе тепловые насосы могут отапливать и охлаждать здания любых размеров) Более того, для столь масштабных систем другой тип оборудования просто не применим. Кстати, подобный проект планируется реализовать на черноморском побережье. Гостиница «Белая Русь» площадью 23 тыс. м2 получает тепло из Черного моря и работает уже 14 лет. Например, оборудование американской компании ClimateMaster представлено в диапазоне от 1,75 кВт тепловой мощности до 105 кВт. Системы с использованием тепловых насосов отличаются своей гибкостью и простотой при расширении. Для изменения конфигурации системы, если она не связана с увеличением потребителей в контуре, большой модернизации здания или системы, в общем-то, не требуется: нет необходимости прокладывать воздуховоды. При расширении системы обычно прокладывается только водяной контур, представляющий собой обычный металлопластиковый, металлический или ПВХ-трубопровод. В новом помещении к этому контуру подсоединяется дополнительный консольный тепловой насос, напоминающий внутренний модуль сплит-системы. Прокладка внешнего контура — это одна из самых трудоемких частей работы. В России распространены решения, когда внешний контур закладывается горизонтально под землю на глубину 2–4 м. В прокопанную траншею кольцами укладывают полиэтиленовую трубу, диаметром 1–1,5″. Например, для отопления коттеджа, площадью 200 м2 общая протяженность контура составляет порядка 800 м. При этом протяженность траншеи не превышает 20–25 м. Примерно также поступают в том случае, если внешний контур GHP-системы забирает тепло из водоема. Кольца контура укладываются на дно непромерзающего водоема. Окончания этого трубопровода подводят к тепловому насосу, установленному внутри дома. Также в систему включают циркуляционный насос. …и сколько стоит? Затрагивая вопрос стоимости подобных систем, в первую очередь хочется остановиться на ценовых преимуществах подобных решений. Хозяин дома или девелопер, который решил использовать GHP в строящемся доме, берет на себя дополнительные расходы на покупку оборудования и прокладку внешнего контура. Однако он избегает многих сложностей, связанных с проведением и формальной организацией отопления от теплоцентрали города. Во-вторых, в будущем при эксплуатации здания будут исключены затраты на отопление, закупку топлива для котельных. При этом эксплуатационные расходы возрастают не сильно. Таким образом, геотермальная система отопления способна себя окупать за счет экономии затрат, возникающих при альтернативных вариантах. Еще одно несомненное достоинство — это объединение в одной системе возможностей отопления и кондиционирования без дополнительных затрат. Любой тепловой насоспо умолчанию может работать в реверсивном режиме, обеспечивая одних потребителей теплым воздухом, других — холодным. Конечно, в случае если в здании реализована система воздушной климатики. В целом, климатическая система на основе геотермальных тепловых насосов на 10–15% дешевле систем типа чиллер-фанкойл. Если речь идет об отоплении на основе геотермального теплового насоса, то, например, в расчете на частный дом площадью 200 м2 затраты на оборудование и организацию внешнего контура составят порядка $10–13 тыс. Если учитывать, что ресурс подобного оборудования 20–25 лет, то рентабельность установки очень высока. Конечно, многое зависит от условий, наличия свободных площадей для прокладки контура. В случае с вертикальным внешним контуром, когда он закладывается в скважины, необходимая свободная площадь сводится к нескольким квадратным метрам. В зависимости от климатических условий варьирует и стоимость земляных работ. К сожалению, цена бурения одногопогонного метра в России в два-четыре раза выше, чем в США. Если эти затраты будут снижаться, то стоимость всей системы станет более чем приемлемой. В общем-то, перечисленные достоинства геотермальной системы и относительно невысокая стоимость определяют интерес со стороны проектировщиков и девелоперов к этой технологии.