Геотермальные тепловые насосы — принцип работы альтернативных источников энергии

Современные отопительные устройства отличаются высокими показателями качества и функциональностью. Геотермальные тепловые насосы, имеющие довольно простой принцип работы, привлекают внимание потребителя своей эффективностью и неприхотливостью, так как идеально решают проблему отопления и кондиционирования. Завод «Эльтон» является производителем промышленного газового оборудования. Более детально здесь.

Собирая тепло из земли (грунта), воды (грунтовых вод), геотермальный тепловой насос обеспечивает его передачу в системы отопления сооружений и зданий.

Принцип работы геотермальных тепловых насосов

Такой агрегат, использующий тепло земли, является экономически выгодным кондиционером в летнее время и отопительным прибором в зимнее. Средние температурные показатели грунта колеблются в диапазоне 4-12 градусов Цельсия, данная энергия является природным резервом использования низкопотенциальной теплоты.

В водоеме или непосредственно в грунте к тепловому насосу проводится зонд (трубопровод), по которому специальная морозостойкая жидкость циркулирует с целью сбора тепла. Подобную систему вполне можно сравнить с рабочей средой стандартного холодильника с обратными функциональными задачами. То есть если в холодильнике вырабатывается холод, а тепло испаряется во внешнюю среду, то тепловой насос имеет обратные принципы действия.

В тепловом геотермальном насосе один теплообменный аппарат (испаритель) утилизирует низкопотенциальную теплоту, другой теплообменный аппарат (конденсатор) выделяет тепло для обогрева и потребительских нужд.

Геотермальные тепловые насосы имеют ряд достоинств

Неоспоримые преимущества такого рода насосов обусловили их актуальность для разных регионов. Главными достоинствами оборудования считаются:

• Максимальная стабильность характеристик (КПД, тепловая мощность), которые не зависят от воздействия внешней среды (погодных условий, времени года). Это обусловлено тем, что температура грунта в скважинах не меняется – она постоянна;
• Высокие показатели КПД (400-500%), обеспечивающие высокую эффективность. На 1 кВт электрической энергии приходится 3-5 кВт мощности тепловой энергии;
• Щадящее отношение к окружающей среде и ландшафту при монтаже оборудования;
• Возможность компактного размещения. Скважины не требуют большой площади участка, нарушения целостности фасада и интерьера, у них не имеется наружных блоков;
• Большой эксплуатационный срок, долговечность. Заводские грунтовые зонды имеют срок эксплуатации порядка 100 лет. Компрессор, основной узел теплового насоса, который легко меняется, проработает 30 лет;
• Простота использования. Не требует повышенного внимания к себе;
• Универсальность применения оборудования – насос позволяет, и охлаждать, и нагревать необходимую площадь;
• Обеспечение максимального уровня комфорта в доме (низкотемпературное отопление – теплый пол), отсутствие шума;
• Минимум колебаний влажности и температуры;
• Освобождается территория, требующаяся для размещения узлов системы отопления;
• Двойной зонд в виде буквы «U» обеспечивает дублирование зондов в скважине, увеличенный съем тепловой энергии, малое гидравлическое сопротивление. Зонд будет надежно защищен от повреждений после того, как скважину заливают термо раствором;
• Экологическая чистота данных методов кондиционирования или обогрева. Нет выброса в атмосферу углекислого газа, вредных продуктов горения;
• Абсолютная пожаро- и взрывобезопасность. Для эксплуатации не требуется специальное оборудование;
• Использование небольшого количества электроэнергии, что дает низкие эксплуатационные затраты. К примеру, геотермальный тепловой насос (17 кВт) подходит для отопления жилого дома в 350 кв. м – потребление электричества составит до 5 кВт в час.
• Максимальная автономность и независимость, нет необходимости в газопроводе. Не возникает зависимости от поставок и цен на жидкое топливо или газ – насос работает от электричества.
• При использовании таких насосов не придется в срочном порядке освобождать лишнюю территорию для того чтобы поместить дымоход, котельную, специальное хранилище для топлива.

Виды подземных геотермальных тепловых насосов

Существует 4 разновидности коллекторов, которые являются успешными поставщиками тепловой энергии. Это подземные коллекторы следующих типов:

1. Горизонтальные тепловые насосы. Размещены горизонтально на глубине порядка 1,2 — 1, 5 метра – глубже уровня промерзания грунта. Когда земельная площадь позволяет проложить контур, этот способ получения энергии предпочитают использовать для жилых объектов.
2. Вертикальные тепловые насосы. Размещаются вертикально в специально пробуренных скважинах, глубина которых достигает 150 метров. Наиболее предпочтительный вариант, когда нет территориальной возможности для горизонтального размещения контура или ландшафтную зону нельзя нарушать.
3. Грунтовые водные. В данном случае вода, циркулирующая по системе геотермального теплового насоса, является теплообменной жидкостью. В конце процесса прохождения по всему контуру вода возвращается в грунт.
4. Водные тепловые насосы. Самый недорогой вид коллектора. Размещение предусматривается в любом типе водоема (река, озеро) – главное, чтобы глубина промерзания была выше глубины пролегания оборудования. Необходимо соблюсти требования относительно объема воды в водоеме и его размера.

Каждый из этих видов коллекторов можно считать достаточно актуальным в наше время. Выбор зависит от конкретных условий и возможностей эксплуатации.

Особенности эксплуатации тепловых насосов

Учитывая то, что геотермальные тепловые насосы являются разновидностью инновационного оборудования и требуют грамотного проектирования, важно доверять монтаж установки профессионалам, имеющим опыт работы с высокотехнологичными материалами. Для того чтобы тепловой насос сохранял высокий КПД, необходимо иметь низкотемпературную систему отопления, к которой он будет подключаться. Температура подачи не должна превышать отметку в 55 градусов (фанкойлы, теплые полы, специальные радиаторы, подстроенные на необходимую температуру).

Применение геотермальных насосов на территории России

Для многих районов Российской Федерации геотермальные тепловые насосы становятся самыми оптимальными средствами отопления и кондиционирования. Актуальными причинами использования данного оборудования в России можно считать следующие:

• Максимальность автономии;
• Экономичность;
• Горячая вода;
• Безопасность;
• Удобство и комфорт;
• Универсальность. Отопление – в холодное время года и кондиционирование – в жару;
• Отсутствие проблем с сервисным обслуживанием и наличием газопроводов.

Какие расходы требует установка и обслуживание тепловых насосов?

Тепловой насос в наше время стоит немало, однако значительная экономия средств позволяет со временем полностью окупить первоначальные затраты и начать экономить на отоплении. Не стоит забывать и о расходах на потенциальный ремонт насосного оборудования, которые могут составлять приличную сумму. Если говорить простым языком, то в общую стоимость обслуживания геотермального насоса входит:

• Бурение скважин под геотермальные зонды, содержащие экологически чистый пропиленгликоль, на глубину от 70 до 150 м;
• Монтаж/обвязка установки блока системы теплонасоса с автоматикой управления, отдельно стоящим или встроенным бойлером косвенного нагрева, имеющим высокую эффективность;
• Устанавливаются дополнительные модули управления бассейном – если есть потребность, то установка оборудуется добавочной емкостью;
• Модуль управления солнечными коллекторами, модуль системы охлаждения (кондиционирования).