Дешевый газ душит любую энергетическую новинку. Там, где он есть, невыгодно ни использовать тепло земли, ни греться энергией солнца. Но дешевые месторождения иссякнут, и газ подорожает, а там, глядишь, и кончится. А новые технологии останутся. Мы решили посмотреть, как будут обогреваться дома будущего.
Тепло земли
Москвич Владимир Тимошенко уже шесть лет отапливает свой загородный дом под Рузой с помощью теплового насоса. "Когда в 2004 году я начинал строительство, газа там не было, и в одном из журналов строительной тематики я прочел большую статью о теплонасосах, вот и решил попробовать",— вспоминает Владимир. Тепловой насос работает от электрического компрессора, и за электричество Владимир платит втрое меньше, чем его соседи, пользующиеся обычными электроотопительными приборами.
Тепловые насосы — это сейчас самый распространенный вид альтернативного отопления. Принцип их работы тот же, что и у холодильника, только наоборот. В обоих этих приборах есть конденсатор, испаритель и компрессор, который приводит систему в движение. Просто в холодильнике испаритель отбирает тепло из его внутренних камер, а с конденсатора на задней стенке тепло сбрасывается в окружающую среду. При этом температура в помещении повышается несильно, потому что оно большое, а в замкнутой камере холодильника падает значительно.
В тепловом же насосе, наоборот, сильно нагревается вода в отопительной системе и за ее счет — замкнутое помещение, а испаритель забирает тепло из внешней среды, незначительно понижая при этом ее температуру. Поэтому для отопления тепловым насосом не нужен горячий подземный источник — достаточно добраться до незамерзающего слоя почвы. Говоря научным языком, теплонасос использует в своей работе источник низкопотенциального тепла.
По тому, откуда именно берется тепло, и классифицируют эти приборы. Одни используют повышенную температуру сточных вод, другие нагреваются за счет земли. Тут есть два варианта — либо скважины на несколько десятков метров, либо неглубоко закопанный змеевик на большой площади. А еще тепловые насосы бывают реверсивными — это значит, что летом такую систему можно запустить в обратном направлении и использовать вместо кондиционера.
Тепловой насос эффективнее всего нагревает воду до 45 градусов, а не до 95, как в обычных батареях. Но это как раз не проблема: такая температура оптимально подходит для отопления с помощью "теплого пола". Другой недостаток существеннее. Тепло земли все-таки не совсем дармовое — его нужно сперва добыть, а компрессору для работы требуется энергия. И чем менее горячий источник тепла, тем больше надо энергии. Большинство теплонасосов работает на электричестве и производит значительно больше тепла, чем аналогичной мощности электронагреватель.
"С точки зрения энергоэффективности электрический тепловой насос — это в значительной мере лукавство,— говорит заведующий кафедрой отопления и вентиляции МГСУ Юрий Кувшинов.— Дело в том, что КПД всех наших тепловых электростанций около 35% плюс потери в энергосетях. Конечно, электрический тепловой насос гораздо экономичнее обычных электронагревателей, но еще эффективнее отапливать дом, просто сжигая топливо. Вот тепловые насосы, где компрессор работает от двигателя внутреннего сгорания,— это совсем другое дело. Такие сейчас японцы массово выпускают".
Теплонасос — это на сегодняшний день еще и довольно дорогой прибор.
"Сам насос на 16 кВт (этого достаточно для отопления 200 кв. м) у нас стоит €12 тыс.,— рассказывает Виктор из компании "Нортех Инжиниринг".— И это только сам прибор. Чтобы получить полную стоимость системы вместе со скважинами, котлом и трубами, надо умножить цену насоса на 2,8".
Бывают и более дешевые варианты — например, компания "Термотех" продает теплонасосы от €8 тыс. Здесь же покупал свою отопительную систему уже упомянутый Владимир Тимошенко. Все необходимое для отопления его дома площадью 160 кв. м (плюс еще мансарда и зимний сад, отапливаемые за счет конвекции) обошлось примерно в €16 тыс. Правда, Владимир сэкономил на скважинах. "У меня перед домом есть поляна, на которой я все равно не собирался ничего строить,— рассказывает хозяин теплонасоса.— Я нанял экскаватор, раскопал яму 1,2 м глубиной и площадью около девяти соток и положил туда змеевик. Теперь у меня там газон".
Масштабное применение
Таких небольших теплонасосов в России с каждым годом становится все больше. Особенно после начала кризиса, когда люди всерьез задумались об экономии. Но альтернативную энергетику уже начали использовать и в масштабных проектах. Так, недавно на улице Академика Анохина, что на юго-западе Москвы, построили экспериментальный энергоэффективный жилой дом Министерства обороны, где от тепловых насосов работает горячее водоснабжение. А "Мосводоканал" в прошлом году перевел на эту технологию отопление канализационной насосной станции в Бутово. Правда, в этом случае никаких скважин бурить не пришлось: на обогрев работает не тепло почвы, а повышенная температура сточных вод. Эксперимент признан удачным, и в будущем "Мосводоканал" планирует на своих канализационных станциях полностью отказаться от магистрального тепла.
А уже в этом месяце будет сдан Госкомиссии целый малоэтажный жилой комплекс в районе подмосковной Апрелевки, отапливаемый теплом земли.
"Когда в 2006 году мы начали работать над ЖК "Первомайское", "Межрегионгаз" заявил нам стоимость присоединения к газовой сети, равную расходам на строительство всего объекта,— рассказывает Олег Резников, заместитель директора компании-застройщика "Передовые строительные технологии", отвечающий за все технические и инженерные вопросы.— Мы начали искать альтернативные варианты. На одной международной выставке наши иностранные партнеры предложили воспользоваться тепловым насосом". Купленная у чехов отопительная система на 250 квартир в восьми трехэтажных корпусах обошлась застройщику примерно в $1 млн. Для нее пришлось пробурить более 700 скважин 25-30-метровой глубины. Зимой тепловой насос топит дома, летом частично работает как кондиционер, а частично нагревает горячую воду.
Может, такими и будут наши города будущего, вместо котельных и кондиционеров использующие тепло (или холод) самой земли. Ну и, конечно, чтобы избежать того экологического лукавства, о котором говорил Юрий Кувшинов, работать они будут от двигателя внутреннего сгорания.
Сам себе "Газпром"
А почему бы не сделать газ самостоятельно? Ведь уже существуют биогазовые установки, превращающие любую органику в смесь метана и углекислого газа с незначительными примесями. Этот так называемый биогаз добывается путем сбраживания органической массы специальными анаэробными бактериями. А на выходе с ним можно делать все то же самое, что и с природным газом: топить водяные котлы, жечь на электростанциях, заправлять в автомобили.
Казалось бы, вот панацея от всех коммунальных проблем, ведь биогаз можно получать из бытового мусора и твердого осадка сточных вод. Впрочем, на сегодняшний день биогазовые установки имеют смысл только там, где есть много биомассы. В крупных фермерских хозяйствах в дело идет навоз и солома. На предприятиях пищевой промышленности газ выделяют из отходов производства. Если уж использовать отходы человеческой жизнедеятельности, то их должно быть действительно много. Как, например, на Курьяновских очистных сооружениях Москвы, где биогазом топят электростанцию. А для индивидуального домостроения эта технология пока не имеет смысла.
"В коттеджных поселках биогазовые установки сейчас просто не окупаются,— объясняет Станислав из компании AEnergy.ru.— Для окупаемости нужно минимум 30 тонн биомассы в сутки, то есть около 10 тыс. человек населения. Таких больших поселков в Подмосковье нет".
Города наверняка со временем будут получать значительную часть своей энергии от собственных свалок и сточных вод. А там, глядишь, и для мелких населенных пунктов придумают компактные и дешевые биогазовые установки.
Топить мусором
А почему бы просто не топить печку мусором? Конечно, топливо из помойки не для домашнего применения, это подтвердит каждый, кто хоть раз бывал на мусоросжигательном заводе. Совсем другое дело — гранулы и брикеты из промышленных отходов. Они вполне могут составить конкуренцию дровам, углю и солярке.
Уже сейчас в нашей стране массово делают гранулы-пеллеты из древесной стружки, коры и прочих отходов деревообработки. Впрочем, еще их можно делать из торфа и отходов сельского хозяйства. Эти гранулы маленькие и значительно компактнее, чем дрова. А значит, от пеллет калорий больше, чем от того же объема дров. Кроме того, небольшие гранулы удобно использовать в автоматических твердотопливных котлах. В отличие от дров, их горение удобно контролировать. А в отличие от угля, торфа и других традиционных видов топлива, от пеллет получается мало золы и практически чистый дым.
Запас солнца на зиму
Но зачем вообще что-то жечь, когда можно совершенно бесплатно пользоваться энергией солнца? Все, кто хоть раз мылся в садовом душе, сталкивались с применением солнечной энергии для нагрева воды. Но солнечный коллектор устроен немного по-другому. Лучи солнца нагревают не саму воду, а теплоноситель — обычно антифриз (чтобы зимой трубки не лопались). Потом уже тепло передается воде в большом накопительном баке, нагревая ее до 60-70 градусов. Если у бака хорошая теплоизоляция, то за ночь эта вода потеряет не больше пяти градусов. Но обычно все такие баки имеют еще и систему резервного подогрева.
Есть и солнечный коллектор российской разработки, который производит НПО машиностроения — то самое, в Реутове, которое делает ракеты. Коллектор называется "Сокол" и выпускается с 1991 года.
"За последние десять лет коллекторы сильно доработали,— рассказывает Алексей Скоробатюк, представитель официального дистрибутора этой продукции компании "Новый полюс".— КПД устройства в зависимости от температуры достигает теперь 80%. Разработка, все детали и сборка полностью российские. Один коллектор стоит 15 тыс. рублей, и если сравнивать с электрическим водонагревом, окупается за три-четыре года. А служит он до десяти лет". По словам Алексея, на обычный загородный дом берут обычно два-четыре коллектора, бак и трубы. Больше всего покупают в Ростовской области, южной Сибири, на Дальнем Востоке, ну и в Подмосковье.
Минимальный набор с одним единственным коллектором обходится в 44 тыс. рублей. В солнечную погоду производительность "Сокола" в три раза выше, чем в пасмурную. За средний же солнечный день коллектор площадью 2 кв. м выдает около 8 кВт ч.
От зимнего солнца он тоже неплохо работает, просто зимой света меньше. Впрочем, и эту проблему можно решить.
"В 1983 году я был на стажировке в Финляндии, и нам показывали "солнечную деревню" Керава,— вспоминает Юрий Кувшинов.— Поселок полностью и круглый год отапливался энергией солнца, для этого все южные скаты крыш и стены занимали коллекторы. В "солнечной деревне" был еще огромный сезонный аккумулятор — резервуар с водой в скальном грунте". Летом коллекторы нагревали эту воду до 80 градусов, а зимой это тепло использовал тепловой насос для подогрева домов".
"Просуществовал этот эксперимент еще два года, пока "солнечную деревню" не перевели на газ. Это все-таки оказалось дешевле, чем содержать и обслуживать сложнейшее техническое оборудование",— резюмирует Юрий Кувшинов.
Греть и не терять
По части отопительных приборов за последние годы ничего принципиально нового не появилось. Зато появилось множество шарлатанов, предлагающих всевозможные вихревые термогенераторы с КПД выше, чем у обычного электронагревателя, на 30%, 40%, 50% или даже вдвое. Только вот у современного нагревательного электроприбора КПД и так почти 100%, не считая теплопотерь от его задней стенки. А больше 100% КПД, как известно, быть не может.
Поэтому борьба идет не за то, чтобы произвести больше тепла (больше уже некуда), а чтобы меньше его потерять. "Пленочные лучистые электронагреватели, например, экономят электричество не благодаря какому-то сверхвысокому КПД, а за счет того что практически не греют воздух. Почти все тепло они отдают в виде лучистой энергии и согревают твердые предметы: людей, мебель. Проблема только в том, что приборы эти маленькие и дают сильный, но локальный нагрев. А это не очень комфортные для человека условия. Вот если бы они были слабее и во всю стену, это была бы очень хорошая система",— объясняет Юрий Кувшинов.
Будущее, судя по всему, за экономией тепловой энергии. И дело тут не только в толстых стенах и многослойных окнах. Важно не выпускать тепло из дома, в том числе через вентиляцию. Поэтому на выходе вентиляционной системы ставится рекуператор. Иногда это простой теплообменник, иногда тот же самый тепловой насос, как в энергоэффективном доме на улице Академика Анохина. Смысл в том, чтобы снять как можно больше тепла с вытяжной вентиляции и передать его впускаемому внутрь свежему воздуху. Чем бы мы ни согревали свои дома в будущем — проблема экономии тепла все равно окажется на первом месте.