Термодинамика

Геотермальные системы отопления были разработаны более 30 лет назад. На сегодняшний день они активно используются во многих западных странах. К примеру, в США обогрев административных зданий, финансирующихся из средств бюджета, производится только подобным образом. В скандинавских странах с суровым климатом и холодными зимами до 70% идущего на отопление тепла вырабатывается геотермально. Действие геотермальных систем основано на принципе сбора тепловой энергии из внешней среды, последующего её преобразования и передачи в отопительную систему жилых строений. Источником энергии вовне может выступать любой элемент окружающей среды — водоёмы, глубинные пласты земли, грунтовые воды — то есть всё, что способно аккумулировать в себе энергию солнца. В процессе простых физических процессов собранная энергия преобразуется и используется для отопления и подогрева горячей воды для бытовых нужд. При желании, возможна организация обратного процесса — отвод тепла из помещений во внешнюю среду, т.е. кондиционирование.

 Устройство и принцип работы

При описании принципа работы системы очень часто приводится в пример принцип работы обычного холодильника. По сути, это одно и то же, только в случае с системой отопления увеличивается масштаб происходящих преобразований, позволяющий в итоге обогревать или кондиционировать значительные площади. Основными элементами геотермальной системы отопления являются замкнутая система пластиковых труб и тепловой насос. Часть труб размещается на определенной глубине под землёй или на дне водоёма. Она будет выступать в качестве испарителя (если проводить аналогии с работой холодильных агрегатов) и производить забор тепла. Другая часть замкнутой системы труб размещается в отапливаемом здании. Она будет являться конденсатором и производить передачу тепла в дом. Для успешной работы достаточно внешних температур в пределах +4. В целом геотермальные системы эффективно функционируют до -10 градусов во внешней среде. Статистика же утверждает, что в нашей полосе температура земных пластов на глубине больше полутора метров никогда не опускается ниже -8. В трубы запускают воду с примесью антифриза. Двигаясь по системе, вода переносит тепло из внешних сред в дом. Тёпловой насос обеспечивает циркуляцию воды и поддерживает её температуру на необходимом уровне (эти характеристики устанавливаются индивидуально, по желанию проживающих в доме людей). Конечно, нельзя сказать, что геотермальная система работает полностью автономно, обеспечивая себя и обслуживаемый жилой дом всей необходимой тепловой энергией. Тепловой насос требует для своей работы определённое количество электричества или газа. Но в целом, если сравнивать итоговую эффективность геотермальной системы с наиболее дешёвой и доступной сегодня газовой, то КПД геотермальной будет равен в среднем 350% против 98% у газовой. Таким образом, для потребителя геотермальной энергии 70% тепла получаются бесплатными.