+7 (343) 361-45-62
Поиск

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач

Геотермальный тепловой насос как инструмент для энергосбережения и решения непростых задач
В данном материале рассказано о том, как был успешно применен геотермальный  тепловой насос, на конкретных, достаточно сложных объектах. Низкопотенциальное тепло насос этого типа получает из сточных, неочищенных вод городской системы, тех, что проходят через канализационную насосную станцию. Здесь же приведен проект для частного дома, с вертикально стоящими коллекторами, и другие проекты. 
Когда речь идет о целесообразности применения тепловых насосов, любого типа, частенько возникают споры. Тепловые насосы – оборудование инновационное, и вполне естественно, что у него есть поклонники, подтверждающие его экономический эффект, и то, что оно является достойной заменой углеродному топливу. Есть и ярые противники тепловых насосов. Сразу несколько научных теорий ставят под сомнение успешное их использование. Однако все они были опровергнуты нашими примерами – они помогли на 100% убедиться в эффективности и целесообразности этого оборудования.  
Геотермальные тепловые насосы всех типов функционируют, превращая энергию подземных источников, низкопотенциальную, в тепловую, ту, которую можно применять для получения горячей воды и отопления зданий. Но тепловые насосы разных видов имеют существенное отличие, оно заключается в способе получения энергии. Источниками ее могут быть:
вертикальные скважины с постоянной плюсовой температурой;
прогретые солнцем верхние слои почвы;
водоемы;
грунтовые подземные воды и другие. 
Здесь мы рассмотрим отдельный опыт использования насосов тепловых геотермальных. Принцип отбора тепла у них подобен принципу ТН с речными (озерными) коллекторами. В идеале здания, оснащенные этим оборудованием, должны стоять на берегу водоема.
Данный проект успешно воплотили в жизнь на канализационных насосных станциях (КНС) ЗАО «Челныводоканал», Набережные Челны, специалисты дилерского центра NIBE. Результат оказался предсказуемым и самым энергоэффективным из тех насосов, которые сейчас функционируют по подобным схемам. Проходящие через КНС городские сточные, неочищенные воды являются здесь источником тепла.
Канализационные стоки Нового города (его северо-восточного района) поступают в  третью насосную канализационную станцию (КНС-3). Общая площадь зданий под отопительные системы - 812 м². Главной целью проекта являлось экономически выгодное внедрение ТН, с применением существующей системы отопления, без нарушений в работе КНС, и с заменой (частичной) пришедших в негодность коммуникаций. 
Всего на проект было потрачено два месяца, причем пусконаладку и монтаж произвели лишь за десять дней. Оставшееся время – это подготовка проектных документов, снабжение материалами и поиск рациональных решений, с инженерной точки зрения. Теплообменниками выступили трубы низкого давления, полиэтиленовые. Их общая длина – 500 метров, диаметр – 40 мм. 
На столь крупном объекте Татарстана геотермальный тепловой насос был установлен в первый раз, и именно этим проект уникален. Сегодня на четырех КНС ЗАО «Челныводоканал» успешно установлены и работают, на базе тепловых насосов, системы отопления и горячего водоснабжения. 
канализационная насосная станция
 
Оборудование на фото 1 и 2 – это целый комплекс установок, которые работают слаженно, в него включены:
тепловой насос NIBE F1345 геотермальный, 40 кВт мощностью;
котел электрический резервный, 40 кВт мощностью;
бак косвенного нагрева системы нагрева горячей воды, его объем – 800 литров;
бак буферный (теплоаккумулятор), объем – 500 литров. 
 тепловой насос установленный на Челныводоканал
В результате нам удалось получить четырехкратную экономию энергии, и снижение на 188 тыс. кВт/ч затрат на горячее водоснабжение и отопление, вместо 244 тыс. кВт/ч тех, что были ранее. По примерным подсчетам, проект должен был окупиться за 3 отопительных сезона, на деле этот срок сократился до двух лет. 
Общая стоимость этого проекта - 1,5 млн руб.
Рентабельность проекта могла вырасти, причем значительно, если бы имелась возможность заменить всю отопительную систему. Причины этого – высокий теплосъем и сведение потерь к минимуму. Это возможно с новыми отопительными системам (фанкойлами воздушными и теплыми полами) за счет использования на 100% возможностей тепловых насосов.
Тепловые геотермальные насосы не нуждаются в ежегодном специализированном обслуживании, благодаря этому ЗАО «Челныводоканал» установило их в 2012 году на двух дополнительных КНС, с целью удовлетворить собственные потребности в отоплении. В прошлом году, используя предыдущий успешный опыт, руководство приняло решение внедрить очередной тепловой геотермальный насос. Этому не помешало даже сокращение бюджета по причине кризиса. 
Проект ТН-системы с коллектором вертикального типа
В нашем случае, в частном доме с небольшой площадью, установка геотермального ТН допускалась только при условии использования вертикальных зондов в двух гео скважинах длиной 45 метров, и насоса инверторного типа, со встроенным ГВС баком. За счет этой установки можно использовать потенциал ТН на все 100%, без дополнительных площадей под ГВС баки и баки буферные (3 фото).
 инверторный тепловой насос установленный в частном доме
ТН этого типа незаменимы в частных домах с небольшими открытыми земельными участками. В нашем случае это дом площадью 70 кв. метров, с теплым полом и пассивным охлаждением фанкойлом от вертикального, рассольного контура. Последний размещен на участке в 5 соток (общая площадь). 
Коттеджный поселок, в котором находится объект, ежегодно страдает от падения давления в общей газовой магистрали и напряжения в сети, в сильный мороз. Выбирая для себя источник тепла, хозяева дома желали в первую очередь минимизировать риски, которые возникали из-за нестабильности энергоносителя, и застраховаться от заморозки своих инженерных систем. 
Дополнительные пожелания – это безопасность, актуальность и экологичность системы. Всем этим критериям полностью соответствует тепловой насос.
Проект был полностью реализован за 6 месяцев. Помимо монтажа геотермальных зондов, с их прокладкой под дом, были проведены и ремонтно-строительные работы, с использованием бесшовной теплоизоляции зданий, с целью снижения потерь тепла. Проект уникален как раз за счет этого. Общая стоимость проекта с учётом всех проводимых строительно-задувных работ составила 1,5 млн руб.
Проект с горизонтальным коллектором 
Применение коллектора грунтового горизонтального — распространённый способ получения тепловой энергии. Причины этого - легкость его реализации и возможность применения открытых участков, с целью накопления солнечной тепловой энергии, в верхних слоях почвы. Глубина укладки не превышает полтора метра, плюс есть возможность организации системы орошения за счет дождевых вод, и распространения сбора с кровли (всей площади), по геотермальному полю.

 Проект с горизонтальным коллектором
Заказчик также озвучил требования – отопление имеющегося производственного помещения, площадью порядка 1150 м², и минимизация затрат на производство продукции. Оптимальным решением, при исходных условиях, стало использование для отопления теплого пола и геотермального ТН, с коллектором грунтовым горизонтальным (4 фото). Заказчик хотел избежать сложностей, связанных с подведением газовой магистрали, подключением, и сопровождением газовыми службами и Ростехнадзором. Именно поэтому выбор был сделан в пользу геотермального теплового насоса.
 
укладка горизонтального коллектора
Стадия нашего проекта сегодня – это пусконаладочные работы. Срок полной его реализации – 13 месяцев. В этом сроке учтено время, потраченной на возведение непосредственно производственной базы. 
Речной коллектор 
Вторым очень интересным проектом стал наш объект на берегу реки, площадью 100 квадратных метров. 
На этом объекте был установлен подводный коллектор, а трубы из полиэтилена были уложены и закреплены на дне водоема. Кондиционирование и отопление здания были организованы с применением напольных, воздушных фанкойлов. Проект этот совершенно безопасен для водных биоресурсов и в целом окружающей среды, так как теплоноситель был использован сертифицированный. Основа теплоносителя - пищевой пропиленгликоль. За счет этого системы кондиционирования и отопления оказались и экологически безопасными, и экономически выгодны. Из-за того, что проект вводился в эксплуатацию достаточно длительный период (более 3-х лет), сложно назвать его точную стоимость. 
Наш успешный опыт (в том числе на описанных выше объектах) подтвердил, что тепловые насосы – оборудование предельно безопасное и на 100% рентабельное. И даже когда обеспечение объекта теплом кажется сначала абсолютно невозможным,  все получается, с использованием этого инновационного оборудования.