02.06.2022 09:42
    Поделиться

    Тюменцы выяснили, выгодно ли отапливать школы с помощью энергии земли

    Эксперимент, проведенный 9 лет назад в Тюменской области в школе деревни Юрмы Вагайского района, в этом году решили продублировать. Еще в одной сельской школе установят альтернативную систему энергоснабжения - с использованием тепловой энергии земли. Гейзеры или горячие термальные источники для этого не нужны. Достаточно тепла, которое накапливает земля под лучами солнца.

    Для продолжения эксперимента выбрали объект, расположенный почти в 300 километрах от первого - в селе Крашенинино Упоровского района. Старое деревянное здание школы снесут и на его месте построят каменное. Это будет одна из 10 школ, к возведению которых приступят в 2022 году по региональной программе (до 2024 года планируется заменить более 30 старых зданий).

    Школы, отапливаемые по традиционной технологии, потратили на уголь более двух миллионов рублей в год, на газ - 1,8. А вот в юрминской школе на отопление ушло только 865 тысяч

    Оба населенных пункта пока не газифицированы, поэтому вопрос, чем топить, стоит остро. Дровами или углем - хлопотно и неэкологично. С помощью электричества - слишком дорого. Подрядчик, который в 2013 году построил школу в Юрмах, обратился к проектировщикам. Они изучили опыт стран, активно использующих альтернативные источники энергии в теплоснабжении, и предложили задействовать то, что находится прямо под ногами.

    Принцип работы такой системы отопления сравнивают с холодильником, который, по сути, тоже является тепловым насосом: охлаждая морозильную камеру, забирает оттуда теплый воздух и передает излишнюю энергию на трубки радиатора. Только в данном случае, наоборот, идет передача тепла, накопленного грунтом. Оно извлекается из-под земли с помощью скважин, в которые закачивают смесь воды и антифриза. В скважинах водный раствор пропиленгликоля нагревается и по трубам поступает вначале в испаритель, а затем в компрессор. Далее все происходит по законам физики, которые гласят, что любая жидкость при испарении охлаждается, а при сжатии (например, в компрессоре) нагревается.

    - Даже если забирать тепло из почвы температурой около +2 градусов, можно нагреть теплоноситель до +40 и выше, - рассказывает Мария Михайлова, главный специалист компании "Проект-2021". - Общий объем ресурса зависит от количества пробуренных скважин, их глубины, диаметра труб и характеристик почвы. Глинистая, например, способна удерживать больше тепла, чем песчаная. Поэтому перед проектированием и сооружением земляных тепловых насосов выполняются изыскания, тщательно изучается состояние и состав грунта. Затем проводится пробное бурение, уточняется, сколько скважин необходимо, чтобы обеспечить общую тепловую нагрузку на здание и распределить ее в пересчете на скважину. В проекте школы в Крашенинино одна скважина рассчитана примерно на 3,6 киловатта.

    У данного способа теплоснабжения есть технические преимущества. Прежде всего низкий расход электроэнергии - на один потраченный на извлечение тепла из земли киловатт получают три, а то и семь киловатт тепловой мощности. Предусмотрена и реверсивность - летом систему можно использовать для охлаждения. Затраты на обслуживание минимальные, оборудование работает в автоматическом, погодорегулируемом режиме и контролируется дистанционно. В случае с Вагайской школой центр управления находится за 200 километров - в Тюмени. Считается, что и экологический вред минимален - вредных выбросов в атмосферу нет, разве что опасность локальной гибели почвенных микроорганизмов из-за эффекта охлаждения грунта.

    Теоретически возможность установки таких систем отопления есть в любой местности, но в реальности примеры единичны из-за высокой стоимости. Так, для новой школы в поселке Крашенинино заключен госконтракт с компанией-подрядчиком стоимостью 334 миллиона рублей.

    - Период окупаемости при нынешних ценах на энергоносители составит 15-20 лет, - говорит начальник отдела инфраструктурного развития департамента образования и науки Тюменской области Эдуард Алыков. - Но мы провели мониторинг сельских школ, отапливаемых по классическому варианту, сравнили затраты. Так вот, в 2019 году им за уголь приходилось платить чуть более двух миллионов рублей в год, за газ - 1,8. А в юрминской школе на отопление ушло только 865 тысяч. Годовая экономия - более чем в два раза.

    - При отсутствии газа или угля, конечно, можно выбрать электрическую систему отопления, но это безумно дорого, - объясняет начальник отдела образования Вагайского района Петр Гонсул. - Простой пример: согреть чайник на газу в восемь раз дешевле, чем на электричестве, поэтому для отдаленных негазифицированных районов вариант с использованием тепловой энергии земли для отопления - почти идеальный. Если нет перебоев со светом и интернетом, который необходим для передачи данных оборудования.

    Еще один спорный момент - как долго и бесперебойно ли прослужит такая система? Алексей Белкин, заведующий кафедрой промышленной теплоэнергетики Тюменского индустриального университета, читает курс по нетрадиционным источникам энергии и знает плюсы и минусы каждой технологии.

    - У всех альтернативных источников есть слабые места - они зависимы от наличия достаточного количества ресурсов: ветра, солнца, морских приливов, а также требуют для строительства больших земельных участков, - рассказывает Белкин. - Для бурения 72 скважин глубиной 70 метров, установки тепловых земляных насосов и размещения комплекса передающих трубопроводов он должен быть значительно больше обычного. Часто не берут в расчет еще один момент: изменение со временем эффективности работы системы. Что будет с трубопроводами через десять лет, как изменится их коэффициент теплопроводности? В физике известен так называемый коэффициент затухания: со временем падает яркость светодиодов, а аккумуляторы в сотовых телефонах не держат заряд. В методичках информации по данному источнику энергии нет, можно рассчитывать только на получение экспериментальных данных, а их пока немного. Поэтому, прежде чем рекомендовать технологию для повсеместного внедрения, необходимы промышленные испытания, чтобы не получилось как с посевами кукурузы при Хрущеве. В Тюменской области первыми пошли на такой эксперимент. Он необходим, чтобы двигаться дальше. Не только нам, но и всем, кто в этой технологии может быть заинтересован.