Что такое геотермальный тепловой насос

Технология использования внутреннего тепла Земли давно освоена и используется в местностях без сетей центрального отопления. Необязательно, чтобы рядом были горячие подземные воды. Для этого существуют геотермальные тепловые насосы.

Источником тепла для данного оборудования является любая среда, температура которой зимой больше 0 C. Используются непромерзающие водоемы, речки, колодцы. В грунте ниже уровня промерзания температура всё время положительная.

Тепловой насос извлекает тепло из окружающей среды и передает в систему отопления и горячего водоснабжения. В данной системе энергия тратится на перекачку и преобразование тепла из окружающей среды.

Как работает геотермальный насос

Подземные воды поступают по теплообменнику-испарителю. Теплоноситель (вода) отдает тепло располагающемуся в контуре хладагенту (вещество, начинающее кипеть при температуре больше -5°C), обычно это фреон. Когда аппарат выключен, фреон пребывает в жидком состоянии. При поступлении тепла от термальных источников, он нагревается, испаряется и переходит в газ с температурой +5°C.

Затем газ сжимается в компрессоре. При сжатии выделяется много тепла, из компрессора газ выходит с температурой от +35°C до +65°C. Горячий газ поступает в следующий теплообменник — конденсатор, где отдаёт тепловую энергию в систему отопления.

Оставив большую часть тепла, фреон частично охлаждается, но по-прежнему пребывает в газообразном состоянии при повышенном давлении. Хладагент поступает на сбросный клапан, там давление резко понижается, фреон остывает, сжижается, поступает в испаритель, и цикл начинается заново.

Источники тепла и методы доставки энергии

Источником тепла для теплового насоса становится любой не замерзающий зимой источник воды. Многие из таких объектов низкопотенциальные. Но даже подобные источники можно эффективно использовать, если сделать длинный контур сбора энергии. Подобные системы занимают значительную площадь, необходимы большие расходы на специальное оборудование и наружный контур сбора тепла.

Виды источников тепла делятся на два типа:

• Вода даже зимой под ледяной коркой сохраняет положительную температуру. Для получения тепловой энергии используются система трубопроводов. Для переноса данной энергию к тепловому насосу, в водоем помещают полимерные трубы, заполненные незамерзающей жидкостью (соляной раствор, иногда антифриз). Один метр водопровода приносит около 30 Вт тепла. Для расчета нужной длины коммуникаций необходимое количество ватт делится на 30.
• Грунт ниже уровня промерзания земли всё время остаётся положительной температуры. Системы отопления посредством грунта делятся на два вида — с горизонтальным коллектором и вертикальным.

Выделяют следующие способы доставки геотермальной энергии:

• Для горизонтального геотермального контура нужно минимум 200 м2 площади. При ее строительстве сначала снимается промерзающий слой грунта глубиной около 1,5 м (зависит от местности). Снимать больше бессмысленно, поскольку летнее тепло глубже не проникает.
• Вертикальные зонды опускаются в скважины на глубину ниже 20 м к устойчивой температуре больше 100°C (глубина зависит от местности и типа почвы).
• Кластерное бурение. Если площади участка недостаточно для вертикальных зондов, используется технология кластерного бурения, для которой необходимо минимальное пространство от 4 м². На участке снимают верхнюю часть почвы и строят колодец, в котором устанавливаются зондовые трубы. Скважины расходятся в разные стороны под землей горизонтально.
• Технология геообмена для получения энергии. Тепловые насосы используют накопившееся в почве тепло. Температура почвы глубже 6 м равняется средней в году температуре воздуха на данной широте. Температура под верхним слоем в среднем равна 14 °C.

Преимущества геотермальной системы

+ Экологичность. Геотермальный тепловой насос функционирует на природном тепле недр земли.

+ Надежность и долговечность. Производители дают гарантию до 100 лет на зонды и до 30 лет на компрессор и другое оборудование.

+ Высокая эффективность. Из 1 кВт израсходованной энергии получается 5 кВт тепла для отопления, теплых полов и горячего водоснабжения.

+ Независимость и долговечность. Геотермальные системы независимы от внешних факторов или поставок топлива, поэтому стабильно работают долгое время.

Недостатки

— Долгая окупаемость. В зависимости от технических характеристик и конкретных условий местности, срок окупаемости колеблется от 3 до 10 лет.

— Занимаемая площадь. Система геотермальных тепловых насосов занимает немалую территорию. Для кластерного бурения требуется 4 м2, но это дороже горизонтального геотермального контура.

— Сложное подключение. Данный вид теплонасосов представляет собой сложную систему из множества труб. Поэтому непросто подключить даже один дом. Если отапливается группа расположенных близко друг к другу домов, подключение окажется проще.

Виды геотермальных насосов

Геотермальные насосы забирают энергию из грунта или подземных вод. Подобные установки отличаются друг от друга сочетанием используемых элементов: грунт-вода или вода-вода.

Тип вода-вода. Данная геотермальная установка использует стабильно высокую температуру, сохраняющуюся весь год на большой глубине под землей. Оборудование используется с открытыми водоемами, скважинами, колодцами и промышленными сточными водами. Подобный тип самый легкий и дешевый, но устанавливается только рядом с водоемом. Когда водоема поблизости нет, бурятся две скважины: вода из первой, проходя теплообменник, попадает во вторую сонаправленно с грунтовыми потоками. Между скважинами должно быть минимум 6 метров; принимающая бурится ниже по течению, чем отдающая.

Тип грунт-вода. Тепловой насос грунт-вода использует тот же метод работы. Тепловая энергия из почвы собирается зондами или коллекторами, затем передается в водяную отопительную систему дома. Система работает и на охлаждение.

На работу всех компонентов геотермального отопительного комплекса (циркулярного насоса, управляющего блока и компрессорной установки) электричества расходуется в среднем вчетверо меньше получаемой энергии.

О различных видах насосов для отопления и как его выбрать читайте в статье интернет-магазина «Промышленная Автоматизация».

Приобрести различное насосное оборудование вы можете в интернет-магазине «Промышленная Автоматизация».

Оставить заявку или получить обратную связь вы можете написав нам на info@industriation.ru или позвонив по бесплатному номеру 8 800 550-72-52. Специалисты отдела продаж подберут оборудование, проконсультируют по возникшим вопросам и проконтролируют поставку.