Пользование внутренним теплом планеты для отопительной системы нельзя назвать инновационной технологией. Для нее необязательно иметь рядом теплые подземные воды. Эту работу выполняет геотермальный насос, который извлекает из воды и земли собранную энергию солнца и передает ее в отопительный контур частного помещения.
Содержание:
Источники тепла и способы доставки энергии
Источником тепла для теплового насоса может являться любой ресурс, который не уходит в отрицательную температуру даже зимой.
Важно! Многие из таких объектов низкопотенциальные, то есть содержат малое количество тепла.
Но даже низкопотенциальные источники можно эффективно использовать. Для этого придется делать длинный контур сбора энергии. Это один из самых заметных минусов такой системы – занимает большую площадь вокруг дома. К этому прилагаются большие затраты на специальное оборудование и наружный контур сбора тепла.
Вода
В холодное время года вода под ледяной коркой имеет положительную температуру. Для перемещения тепловой энергии к насосу используют полимерные трубы, по которым течет антифриз или соляной раствор, то есть любая незамерзающая жидкость.
Полезная информация: 1 м водопровода = 30 Вт тепла в среднем. Делим необходимое количество Вт на это число, и получается суммарная длина коммуникаций.
Грунт
Грунт ниже зоны, до которой промерзает земля, всегда положительной температуры. Отопление с помощью грунта делится на вариант с горизонтальным коллектором и вертикальным.
Горизонтальные геотермальные контура
Для системы горизонтальных геотермальных контуров необходимо как минимум 200 м² площади. Первым делом нужно снять промерзающий слой грунта около 1,5 м (зависит от местности). Глубже летнее тепло уже не проникает, поэтому копать дальше не имеет смысла.
Вертикальные зонды
Вертикальные зонды более эффективны, поэтому их потребуется меньшее количество. Они опускаются на глубину ниже 20 м к стабильной температуре выше 10oC (зависит от местности и вида почвы) с помощью скважин.
Кластерное бурение
Если места на предыдущие коллекторы не хватает, то используют технологию кластерного бурения. Достаточно участка размером 4 м², так как скважины расходятся в стороны уже под землей. На нем снимают верхнюю часть почвы и строят колодец, в который направлены зондовые трубы.
Технология геообмена для получения энергии
Тепловые насосы действуют благодаря накопившемуся в почве теплу. Они могут сообщать энергию от холодной к теплой или усиливать тепловой поток в обратном направлении.
Интересно: Температуры почвы ниже 6 м = средняя в году температура воздуха в данной широте планеты. А температура под верхним слоем в среднем равна 14 °C, в зависимости от региона.
Что такое геотермальный тепловой насос
Геотермальный тепловой насос – это система для передвижения и превращения тепловой энергии из низкопотенциального объекта в более высокую. Он чем-то похож на холодильную систему.
Устройство
Грунтовой тепловой насос состоит из:
- Контура, который принимает низкопотенциальную энергию от объекта
- Контура, который циркулирует фреон. Последний получает тепло, когда испаряется, и возвращает при конденсации.
- Водяного контура, который сообщает тепловую энергию от установки к радиаторам
Принцип работы геотермального теплового насоса
- Жидкий хладагент (фреон) испаряется в системе, а тепло поглощается.
- Фреон, сжатый компрессором, опять становится жидким. Теплообменник получает накопившуюся энергию.
- Благодаря теплообменнику, вода становится теплее, двигается по системе и нагревает помещение, доходя до батарей.
В процессе температура резко меняется от примерно 8°C до +60°C в теплообменнике под давлением. Благодаря дроссельному клапану все начинается сначала. Схема передачи тепловой энергии такая же как в холодильной установке, хотя сама цель совсем другая. Геотермальный насос для отопления поднимает температуру в комнате, не сжигая электричество и другие ресурсы, а холодильник наоборот понижает ее для долгосрочного хранения продуктов.
Преимущества
+ Экологичность. Геотермальный тепловой насос не нуждается в сжигании ресурсов, портящих окружающую среду. Он работает на естественном тепле недр земли.
+Доступность. Монтаж не требует специальных разрешений, то есть любое частное лицо может установить устройство на своем участке.
+Высокая эффективность. Тепловые насосы более эффективны, чем другие альтернативные способы получения энергии. Из 1кВт потраченной энергии получается 5кВт тепла, которое можно использовать для отопления, теплых полов, кондиционирования и горячего водоснабжения.
+ Безопасность и долговечность. Геотермальные системы не зависят от внешних факторов или кризисов, поэтому обеспечивают стабильность.
Недостатки
— Окупаемость. В зависимости от технических параметров и конкретных условий срок окупаемости варьируется от 3 до 10 лет. Крайне высокая стоимость отменяет массовый спрос на эту технологию.
— Территория. Система геотермальных тепловых насосов занимает огромное количество места. Кластерное бурение, которое требует всего 4м², стоит дороже, чем горизонтальные геотермальные контура.
— Сложное подключение. Отчасти пересекается с предыдущим пунктом. Если частный дом находится близко к остальным, то, возможно, подключение газа будет намного дешевле. Не говоря уже о легкости подключения.
Виды насосов
В зависимости от теплоносителя на внешнем и внутреннем контуре системы, геотермальные насосы забирают энергию из грунта, водоема, подводных вод или воздуха. Установки отличаются друг от друга по сочетанию используемых элементов: тепловой насос земля-вода или вода-вода.
Тип вода-вода
Данная геотермальная установка использует стабильно высокую температуру на большой глубине воды в течение всего года. Для таких целей обычно используют открытые водоемы, скважины, колодцы и промышленное сточные воды. Первый вариант самый легкий и дешевый, так как не требует бурения и огромного количества специального оборудования, но возможен только, если частный дом находится вплотную к озеру или реке.
Если предыдущий способ не подходит, используют более дорогой и сложный для монтажа потенциал подземных вод. Понадобится две скважины: из первой вода, проходя теплообменник, переходит во вторую сонаправленно с грунтовыми потоками.
Важно! Между скважинами должно быть как минимум 6 метров, и принимающая должна находится ниже по течению, чем отдающая.
Тип грунт-вода
Тепловой насос грунт-вода практически такой же как тип вода-вода по принципу работы. Он один из самых продуктивных видов альтернативного отопления жилых домов. Тепловая энергия из почвы отбирается зондами или коллекторами, а затем передается в водяную отопительную систему дома. Такая система может работать даже по принципу холодильника, то есть в обратную сторону.
Затраченное на работу циркулярного насоса, управляющего блока и компрессорной установки электричество в среднем в 4 раза меньше, чем полученная «чистая» энергия.
Перспективы использования
Экономичные, эффективные и экологичные тепловые насосы уже давно используются по всей Европе. Они дают независимость от коммунальных услуг в любой точке Земли, используя лишь натуральные неограниченные ресурсы. Технология геотермальных насосов перспективна и получает все большее распространение.
