В конце 2020 года в школе поселка Житково Выборгского района Ленинградской области установили геотермальный тепловой насос для отопления. Раньше школа в поселке отапливалась масляными радиаторами. Счета за электроэнергию по итогам сезона получались весьма внушительными, а иногда даже критичными. Но выход нашелся с помощью установки вертикальной системы геотермального теплового насоса, в рамках установки которой пробурили 14 скважин глубиной 145 метров, а в небольшом техническом помещении установили теплоузел.
Получаемое тепло позволяет обогревать свыше тысячи квадратных метров здания. Все работы по монтажу заняли не более двух месяцев. 70% составила экономия по затратам на электроэнергию. Если раньше школа оплачивала счета до 3,5 млн рублей в год, то теперь до 1 млн руб. В целом окупаемость проекта составит шесть лет. Это один из удачных кейсов использования грунтовых тепловых насосов в нашей стране и его результаты лягут в основу внедрения этой перспективной технологии по стране.
Можно сказать, геотермальные или грунтовые тепловые насосы используют тепло грунта. Температура грунта ниже уровня промерзания является постоянной и не меняется в зависимости от погодных условий, благодаря этому можно создавать экономные системы отопления. Для примера, на глубине 3 метра от поверхности земли температура грунта колеблется от +5℃ до +8, тогда как на 10 метрах она превышает +10 градусов Цельсия. От состава грунта зависит полученная мощность на выходе из геотермального контура. Так сильно увлажненная глина обеспечивает отдачу до 15 Вт на погонный метр трубы, сухая глина 9-10 Вт, песок (сухой) — 8 Вт с погонного метра. По этой причине, для обеспечения дома площадью 100 м2 горячим водоснабжением и отоплением достаточно свободной от застроек площади в 350 м2.
Главным преимуществом геотермальных тепловых насосов в первую очередь, отмечают высокий коэффициент преобразования — в 4-5 раз выше — по сравнению с традиционным электрическим котлом для отопления. Эта разновидность тепловых насосов способна работать от 30 до 50 лет и позволяет не только отапливать помещение зимой, но и кондиционировать летом. Кроме того, низкопотенциальная тепловая энергия, получаемая и з земли, возобновляемая и абсолютно бесплатная.
С точки зрения теплоотдачи, наиболее эффективными считаются DX грунтовые геотермальные контуры прямого испарения (расширения), поскольку они используют подземную энергию с постоянными значениями температуры. В производительности они выигрывают 15-20% выходной мощности по сравнению с рассольными тепловыми насосами.
Меду тем высокое давление до 10 бар, под которым фреон находится в DX контуре, увеличивает его текучесть, и требуется применять дорогие нержавеющие или медные трубы, которые чтобы избежать коррозии, дополнительно еще приходится защищать полимерными покрытиями.
«Главным фактором, сдерживающим применение DX технологии грунтовых испарителей, на основе более эффективного хладагента фреона, являлась его высокая себестоимость из-за использования медных или нержавеющих труб. Наша команда при поддержке Фонда «Сколково» разработала технологию полностью пластикового геоконтура, способного удерживать фреон.
В настоящее время, компания получила уникальное технологическое решение, которое в 2–3 раза удешевило производство DX геотермальных контуров прямого испарения хладагента R-410a. При этом срок его службы вырос в 2 раза до 50 лет. Благодаря, этой технологии грунтовые теплонасосы теперь доступны широкому потребителю, который вполне самостоятельно способен смонтировать подобную систему», — отметил Александр Байдак, директор компании разработчика, ООО «Геотермал».
Таким образом, благодаря новым отечественным разработкам технологии теплового насоса могут быть массово применены при строительстве таких общественных объектов как школы, детские сады, библиотеки, центры творческого развития и многие другие. Это позволит снизить энергозатраты на функционирование общественных объектов.