Автономное отопление, принципиальная возможность.

0 11

Автономное отопление, принципиальная возможность.
 Здравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». Возможно ли создать отопление, которое не будет зависеть от традиционных источников энергии, будет само включаться и выключаться по мере необходимости, поддерживая определенную температуру в помещении. «Это невозможно», — скажите Вы, и будете абсолютно правы.

Но здесь есть маленький нюанс. Что мы будем называть «отоплением»? В этой связи вспомнился анекдот про чукчу, который грелся в холодильнике. Повышение температуры с минус 20 по Цельсию до положительной (+2+4) – это будет считаться «отоплением»?

Если – да, то это, в принципе, возможно. Нужно всего-то воспользоваться теплом, которое всегда есть у нас под ногами, а именно, теплом земли. Действительно, ниже глубины промерзания температура грунта не опускается ниже плюс 4 градуса по Цельсию.

Принцип работы теплового насоса.

Знающие, грамотные читатели сразу же вспомнят о «тепловом насосе». Все верно, только «тепловой насос» вряд ли можно назвать «автономным отоплением», ведь для работы компрессора нужна электроэнергия немалой мощности, по сравнению с которой затраты на работу двух циркуляционных насосов – это сущие пустяки.

Автономное отопление, принципиальная возможность.
 Напомню, что «тепловой насос» – это не насос, что может следовать из названия, а способ получения геотермальной энергии на основе легкоиспаряющегося теплоносителя (холодильник наоборот). Сердцем такого, в классическом виде, трехконтурного отопления – является компрессор, который сжимает газообразный теплоноситель до жидкого состояния с выделением некоторого количества тепла, используемого уже непосредственно для нагрева воды систем отопления и горячего водоснабжения (третий контур). При испарении этого теплоносителя (до недавнего времени, обычно, фреона) энергия отбирается из окружающей среды. В классическом холодильнике из морозильной камеры, в тепловом насосе – из первого, геотермального контура.

 Эффективность теплового насоса, обычно, оценивается в получении количества тепла на каждый затрачиваемый киловатт электроэнергии. И, обычно, она не превышает 2-3 единиц, т.е. на каждый затрачиваемый киловатт электроэнергии мы получаем 2-3 киловатта тепловой энергии.

При этом нигде не говорится, где взять эти киловатты электроэнергии для работы установки «теплового насоса» (естественно, из сети), и что будет, если вдруг электричество отключат (ничего работать не будет). Стоимость же самой установки, а также монтажа и всех необходимых мероприятий (прокладка горизонтального геотермального контура открытым способом или с помощью горизонтально-направленного бурения или бурение нескольких(!) скважин, прокладка трубопроводов и т.д.) начинается с шестизначных чисел (от 400 тыс. рублей) и нередко заканчиваются семизначными.

Кроме названных мною явных недостатков есть и другие (сложность и дороговизна обслуживания и ремонта, наличие в системе большого количества вредных веществ, сложность теплового расчета при проектировании), что вызывает противоречивые чувства и сомнения в целесообразности использования теплового насоса.

Использовать часть, как целое.

А что если сделать только первый, геотермальный контур и без всяких насосов, используя только естественную циркуляцию?! Согласен, решение спорное. И первый же резонный вопрос: Где можно использовать такое «неполноценное» отопление? Зачем оно нужно?

Автономное отопление, принципиальная возможность.
 Вполне понятно, что не для жилого дома. Такой обогрев можно использовать для поддержания относительно комфортной температуры в хозяйственных постройках, например, в гараже. Мне кажется, Вашей машине не все равно, при какой температуре запускать двигатель: при -20 или при 0 градусов. Еще с помощью такого обогрева можно поддерживать подъездные и пешеходные дорожки в сухом и бесснежном состоянии зимой без каких-либо затрат энергии с Вашей стороны. Если подумать, то и электрические системы обогрева кровли можно поменять на такую систему, сэкономив немало электроэнергии.

Ладно, с возможностью применения разобрались. А будет ли такая система работать реально? Действительно ли будет поддерживать нулевую температуру в гараже, и обогревать уличные дорожки, не требуя абсолютно никаких действий с нашей стороны?

Автономное отопление, принципиальная возможность.
 Несложные расчеты показывают, что будет. Естественная циркуляция будет сама «включаться» уже при разнице температур в 3…5 градусов Цельсия и глубине горизонтального геотермального теплообменника в 2,5…3 метра. И чем больше разница температур и глубина теплообменника, тем больший тепловой поток будет переноситься естественной циркуляцией, достигая 50…70 Ватт/кв. метр (может быть и больше) при 25…30 градусах разницы.

Да, это мало для реального отопления, но мы не можем требовать от системы чего-то сверхъестественного. Не забывайте, что в составе системы кроме труб, теплообменников (тоже трубы) и их содержимого нет ничего!!! А если добавить в систему циркуляционный насос (да, я сделал такой расчет), то тепловой поток увеличивается минимум в три(!) раза, что уже похоже на реальное отопление по мощности, только максимальная температура теплоносителя ограничена температурой глубинных слоев земли (максимум 7 градусов Цельсия).

Естественно, что при такой низкой температуре нужен теплообменник максимально возможной площади. Но эта задача уже решена, например, устройство теплых полов и теплых стен обеспечивают минимальный перепад температур между теплоносителем и воздухом в помещении. Кстати, гидравлические расчеты я производил именно для теплых полов.

Мне кажется, единственная сложность при организации такой системы – это размещение геотермального теплообменника. Все-таки перекапывать свой участок или бурить глубокие скважины только для того, чтобы закопать несколько десятков метров трубы не каждый захочет.

Давайте, подведем некоторые итоги. Итак, принципиальная возможность создать полностью автономное отопление, использующее накопленное тепло земли, есть, но, как и у любого решения, у такого отопления есть достоинства и недостатки.

 Достоинства: Простота, надежность, абсолютная автономность. «Автоматическое» включение при понижении температуры окружающего воздуха до 0 градусов, и выключение при повышении до +4 или охлаждении глубинных слоев грунта до температуры надземного воздуха (это возможно при неправильном тепловом расчете). Не требует обслуживания, при грамотной организации не нуждается в ремонте. Практически, вечна.

Недостатки: Низкая температура теплоносителя (не больше +7 градусов Цельсия) и, соответственно, низкая поддерживаемая температура в помещении. Необходимость использовать незамерзающие жидкости в качестве теплоносителя (расчет производился для этиленгликоля). Необходимость использования теплообменников большой площади. И, самое основное, сложность и дороговизна земляных работ.

Ну, что ж, уважаемые читатели , это всего лишь идея. И каждый волен решать для себя, интересна она ему или нет, использовать её или нет. Но прочитав эту статью, Вы стали на одну идею богаче.

P.S.  Этой публикацией я открываю новую рубрику, в которой собираюсь рассказывать об интересных идеях, найденных, подсмотренных, подслушанных или придуманных лично. Эти идеи будут касаться альтернативных источников энергии для обеспечения теплом и светом частных домов, а также повышения автономности и надежности систем отопления и водоснабжения своего дома.

Предлагайте свои идеи и темы для обсуждения, спрашивайте, ругайте, спорьте. Я буду только рад. С уважением, SenoVad.

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован.