Геотермальная скважина: назначение, принцип работы, способы бурения

Главной частью большинства автономных отопительных систем является котел, в котором происходит разогрев теплоносителя (чаще всего обычной воды). Такие конструкции надежны и просты, однако у них всё же есть множество недостатков. Между тем, сегодня имеется возможность оборудовать свой дом принципиально иной системой отопления. Для её работы не требуются котлы, подключение газа или закупка угля – вместо всего этого выполняется бурение скважин, позволяющее использовать тепловую энергию, накапливающуюся в глубине земли.

Принцип действия геотермального отопления

Зимой верхний слой грунта может стать очень холодным, особенно при отсутствии снежного покрова. Но мороз далеко не всемогущ – уже на глубине в шесть метров температура почвы остается почти неизменной в течение всего года, невзирая на погоду. По мере дальнейшего погружения грунт постепенно становится еще более теплым. Это явление сейчас используют для создания геотермальных отопительных систем. По своей конструкции они довольно близки к холодильнику или кондиционеру, представляя собой так называемый тепловой насос. Действует он в соответствии с несложным алгоритмом:

• Хладагент подается в подземный трубопровод в виде жидкости. Давление при этом повышенное.
• Попадая на глубину, хладагент проникает в испаритель. Давление падает, начинается кипение и испарение. Температура хладагента снижается, начинается интенсивное поглощение тепла от соприкасающихся с грунтом стенок трубопровода.
• Образовавшийся газ поднимается назад, на поверхность, после чего попадает в конденсатор. Там происходит обратное превращение хладагента в жидкость. Температура при этом повышается. Таким образом, энергия переносится из глубины скважины наверх.

Работа этого «холодильника наоборот» требует расхода электричества – иначе невозможно было бы обеспечить постоянное движение хладагента по трубопроводу.

Способы бурения геотермальных скважин

Иногда отопительные системы, использующие естественную тепловую энергию земных недр, создаются методом горизонтальной укладки. В подобных случаях бурение скважин вообще не требуется – геотермальный зонд (то есть трубопровод или коллектор) размещается в обычной траншее, вырытой на обширной площади. Конечно, глубина укладки при этом должна превышать уровень замерзания грунта.

Если участок вокруг дома невелик, без геотермальных скважин обойтись не удастся. Наиболее очевидный способ их бурения – вертикальная прокладка. Ствол при этом направлен строго вниз, уходя порой на значительную глубину. Чтобы не использовать дорогостоящее оборудование, на участке можно пробурить не одну, а несколько относительно «мелких» скважин, устья которых затем придется соединить траншеями. Основной недостаток такого подхода тот же, что и у горизонтальной укладки – требуется слишком много свободного пространства.

Намного более «компактным» является наклонное бурение. При использовании этого способа в первую очередь сооружается колодец четырехметровой глубины. От его стен затем пробуриваются под различными углами наклонные стволы. В разрезе такая система напоминает корень огромного растения. При этом для того, чтобы организовать отопление частного дома среднего размера, потребуется использовать не более пяти квадратных метров свободной площади.

Стоимость выполнения таких работ может существенно варьироваться в зависимости от уровня грунтовых вод, особенностей почвы, ландшафта и других факторов. Кроме того, необходимо учитывать, что при использовании геотермальных скважин неизбежно увеличатся расходы на оплату электроэнергии. В дальнейшем, однако, все эти затраты вполне могут окупиться – ведь покупать газ или уголь для отопления дома уже не придется.