AkbInfo.ru
информационный сайт об аккумуляторах
Вконтакте Facebook Twitter Лента RSS

Принцип работы, виды и установка геотермальных тепловых насосов

Совершенствование и распространение технологий энергосбережения позволяет отказаться или значительно сократить использование углеводородного сырья. Одним из направлений развития альтернативных источников энергии являются тепловые насосы. Плюсы подобных систем при использовании их в средней полосе России очевидны. Они позволяют получать тепло из воды, грунта, воздуха. Внимания в этом плане заслуживает такое оборудование для обогрева дома, как геотермальный тепловой насос. С его помощью можно отапливать практически любой дом. Использование внутреннего тепла нашей планеты было придумано достаточно давно. Однако это не везде реализуемо в классическом виде с горячими подземными источниками. Но, используя усовершенствованные виды геотермальных насосов, можно обогревать дом практически в любой климатической зоне. Теплоноситель в таких установках нагревается до 55─65 градусов Цельсия. Этого вполне достаточно для подачи теплоносителя в систему отопления или ГВС. В этой статье речь пойдёт о геотермальных тепловых насосах, их разновидностях, выборе и эффективности.

 

Принцип работы геотермального насоса

Геотермальный тепловой насос представляет собой автономную станцию, работающую на низкопотенциальной тепловой энергии грунта или воды. Используется установка для отопления дома. Тепловые насосы, извлекающие тепло из грунта достаточно широко распространены в развитых странах. Практика использования таких установок показывает целесообразность этого оборудования. При этом был обнаружен и устранён ряд недостатков тепловых насосов. Геотермальный насос, как и все остальные типы тепловых насосов, представляет собой кондиционер, работающий на обогрев помещения. Конечно, есть различия, поскольку тепловые насосы затачиваются на обогрев помещения. Для геотермального теплового насоса нет требования положительной температуры на улице, как для установок типа воздух-воздух или воздух-вода. Коллектор, собирающий тепло, находится в грунте ниже того уровня, на который промерзает грунт. Так, что геотермальный насос можно использовать на севере России.

Схема работы геотермального теплового насоса

Схема работы геотермального теплового насоса



Часто можно встретить совместное использование геотермальных насосов в сочетании с солнечными батареями для отопления дома. В результате добывается тепловая энергия, которой хватает для отопления дома или производственного помещения, а также горячего водоснабжения. Тепло имеется в любой среде, которая нас окружает. Конечно, в разных климатических зонах его количество может отличаться. Задача геотермального насоса заключается в отборе этого тепла и передаче его теплоносителю в нагревательном контуре.

Что может использоваться в качестве источника тепла? Это может быть грунт, вода, воздух с температурой выше ноля градусов по Цельсию (в зимнее время). К примеру, незамерзающая речка или не промерзающий полностью водоём, колодец, артезианская скважина. Тепло можно также извлекать из грунта. Только это нужно делать ниже точки промерзания, поскольку там температура положительная даже зимой. Геотермальный тепловой насос забирает это тепло и переносит в установку. Там оно передаётся в контур отопления или ГВС.

В среде с низкопотенциальной энергией расположен трубопровод с циркулирующим в нём. Длина трубопровода большая. О её расчёте будет сказано ниже. Трубопровод обычно замкнутый, а теплоноситель в нём прокачивается насосом. Он нагревается до температуры грунта (примерно) 5─7 градусов. Затем в испарителе теплоноситель отдаёт тепло хладагенту, который циркулирует во втором контуре. Всего в конструкцию теплового насоса входит 3 контура, с циркулирующими в них теплоносителями.


В роли хладагента выступает вещество, с температурой кипения выше минус пяти по Цельсию. Чаще всего это фреон. Перед включением геотермального насоса он в жидком состоянии. Как только геотермальный тепловой насос начинает работать и получать тепло от грунта, температура фреона растёт и он переходит в газообразное состояние. Газ имеет температуру плюс пять─семь градусов, когда он попадает в компрессор. Там он сжимается с выделением большого количества тепла. Хладагент выходит из компрессора нагретый до 35─65 градусов. После этого он попадает в конденсатор и отдаёт тепло ещё одному теплоносителю, который циркулирует в контуре отопления дома.

При отдаче тепла фреон остывает, но при этом находится при повышенном давлении в газообразной форме. Он подаётся на сбросный клапан, где происходит резкое падение давления. В результате он охлаждается и превращается в жидкость. Затем он поступает в испаритель, где опять нагревается от грунтового тепла. Таким образом, цикл замыкается.

Вернуться к содержанию
 

Виды геотермальных насосов

Насос типа вода-вода

Есть вариант отопления дома с использованием низкопотенциальной энергии, которая извлекается из грунтовых вод. Технически это может быть реализовано 2 способами.

  • В первом случае теплообменник укладывается на дно водоёма. Такое решение является простым, недорогим и не требующим серьёзных земляных работ. Трубы кладутся на дно водоёма кольцами. В ряде случаев для этого нужно получить соответствующее разрешение. В этом случае водоём должен быть расположен на дальше 100 метров от отапливаемого дома. Глубина водоёма должна быть не меньше 3 метров, чтобы он не промерзал полностью;
  • Второй вариант подразумевает использование артезианской скважины. В этом случае вода качается из скважины и прогоняется через тепловой насос. В этом случае нужна вторая скважина для сброса отработанной воды. Это необходимо, чтобы поддерживать равновесие и не допускать изменения давления в грунтовых пластах. То есть, потребуется бурение скважин для тепловых насосов. А бурение под тепловые насосы стоит немало. Поэтому второй вариант более дорогостоящий.

Тепловой насос вода-вода

Тепловой насос вода-вода



Отопление дома с помощью геотермального теплового насоса типа вода-вода пользуются высокой популярностью благодаря относительной дешевизне и простоте установки. Подробнее об этой разновидности читайте в статье «Тепловой насос вода-вода».
Вернуться к содержанию
 

Насос типа грунт-вода

Эффективность этого вида геотермальных насосов целиком зависит от извлечения тепла из грунта. Вариантов закладки контура теплообменника может быть два. Они отличаются эффективности, трудоёмкости и стоимости.

  • Теплообменник горизонтального типа. Контур закладывается на глубину ниже, чем промерзает земля. В этом случае не нужно привлекать сложную буровую технику, разрабатывать сложную проектную документацию и т. п. Трубы с циркулирующим в них теплоносителем закапываются примерно на один метр, чтобы они не промерзали. Длина горизонтального контура должна быть довольно большой. Если вам требуется отапливать дом площадью 220 квадратных метров, то трубы должны быть расположены на площади 600 квадратных метров. Так, что потребуется большая территория рядом с домом;
  • Теплообменник вертикального типа. Это тепловой насос с геотермальным зондом. В этом случае требуется бурение скважин. Их диаметр должен быть 150 миллиметров, а глубина 200 метров. В них устанавливаются зонды. К плюсам следует отнести стабильную температуру в скважинах около 18 С. Недостатком является трудоёмкость и дороговизна работ.

Геотермальный насос грунт-вода горизонтального и вертикального типа

Геотермальный насос грунт-вода горизонтального и вертикального типа



Установка геотермального насоса типа грунт-вода потребует масштабных земляных работ. Это не способствует популярности этого оборудования для отопления частных домов.
Вернуться к содержанию
 

Подбор и расчёт геотермального насоса

Основное требование, которое предъявляется при использовании геотермального насоса, соответствие условиям для установки такого оборудования. Геотермальный насос получится установить далеко не в каждом доме. Есть ряд ограничений по рельефу, глубине грунтовых вод, площади придомового участка. А также влияет наличие или отсутствие водоёма поблизости. Все эти расчёты и оценку возможности установки геотермального теплового насоса должен оценивать специалист фирмы, где вы заказываете оборудование.

Когда будете выбирать подходящую модель, обращайте на такие параметры, как СОР, тип укладки контура с теплоносителем, дополнительные функциональные возможности. Давайте, рассмотрим эти параметры подробнее.

  • Коэффициент СОР. Показывает соотношение, по которому можно судить о рентабельности установки. Это отношение выработки тепла насосом к затраченной электроэнергии. Значение 4 говорит о том, что при затратах 1 киловатта электричества насос вырабатывает 4 киловатта тепла;
  • Длина контура и способ его укладки. Производительность геотермального насоса напрямую зависит от площади теплообменного контура в грунте. Чтобы приблизительно оценить его площадь, нужно общую дома умножить на три. В результате у вас получиться площадь участка, необходимая для укладки контура. Так, вы сможете оценить, возможно ли разместить его на участке рядом с вашим домом;
  • Дополнительные возможности. К примеру, возможность обогрева дома зимой и охлаждения летом. Естественно, что для этого потребуется дополнительное оборудование (сплит-система) и расходы.

Геотермальный насос имеет высокий КПД, который превышает таковой у других видов отопительного оборудования. Большинство современных моделей имеют СОР 5. Электрический котёл на 1 киловатт даёт до 0.99 киловатта тепла. То есть, СОР 1.

Расчёт геотермального насоса

Расчёт геотермального насоса



Насос даёт теплоноситель, нагретый до 65 градусов, если работает при максимальной нагрузке. При оптимальном режиме работы теплоноситель нагревается до 45─50 градусов. То есть, насос без проблем работает с низкотемпературными системами отопления. Что касается мощности, то её можно примерно прикинуть, как 0,7 киловатта на 1 квадратный метр отапливаемого помещения. То есть, для обогрева дома площадью 100 «квадратов», потребуется установка мощностью 7 киловатт.

При расчётах контура для геотермального насоса учитывается тип и влажность грунта, средний уровень его промерзания. Обычно специалисты исходят из того, что 1 киловатт тепла даёт водяной контур длиной 40─60 метров в грунте. Электричество в геотермальной системе расходуется на принудительную циркуляцию теплоносителя и работу компрессора. Чем выше коэффициент СОР, тем меньше насос расходует электричества, и тем быстрее он окупится.

Вернуться к содержанию
 

Производители и цены

Бренд геотермального насоса имеет важное значение при выборе. От качества исполнения оборудования зависит его надёжность и эффективность при дальнейшей эксплуатации. Можно обратить внимание на продукцию производителей, представленных ниже.

  • Специалисты фирмы занимаются производством всех типов геотермальных тепловых насосов. Есть линейки устройств с водяными коллекторами для водоёмов, с геотермальными зондами и с контурами в грунте ниже глубины промерзания. На выходе они дают теплоноситель, нагретый до 60 С. Производительность насосов Vaillant до 46 кВт. Среди минусов стоит отметить небольшой ассортимент, а среди плюсов ─ высокое качество;
  • Компания специализируется на выпуске бытовых тепловых насосов мощностью до 60 киловатт. Теплоноситель на выходе нагревается до 65 градусов Цельсия. Уровень шума большинства установок производства Buderus не более 40 дБ. Это достигается благодаря специальной изоляции. Теплонасос может работать в жилых помещениях и не создаст проблем с шумом;
  • Этот производитель выпускает мощные установки. Модели серии Vitocal 300-G/-W Pro могут выдавать мощность до 290 киловатт. Температура теплоносителя на выходе составляет 60 градусов Цельсия. Viessmann комплектуют свои продукты ёмкостями различного объёма для организации ГВС;
  • Stiebel Eltron. Среди продуктов этой компании много моделей, которые интегрируются в вентиляционные системы и работают летом на охлаждение. Производительность насосов Stiebel Eltron до 98 киловатт.

Установка геотермального насоса

Установка геотермального насоса


Что нужно учесть при подсчёте затрат на приобретение и установку геотермального насоса? Цена установки больше всего зависит от мощности и производителя модуля. Цена лежит в диапазоне от 80 тысяч до 1,2 миллиона рублей и более. Насосы немецких производителей дороже всего. Следующая статья расходов – это укладка контура с теплоносителем. Этот вид работ будет дешевле всего, если делать горизонтальный контур. Траншеи под него можно вырыть самостоятельно. Это сразу снизит стоимость работ в два раза.

Корректно провести установку геотермального оборудования сможет только квалифицированный специалист. Поэтому сэкономить на этом этапе вряд ли получится. Да и не стоит на этом экономить. Лучше поручить такой монтаж профессиональным установщикам. Много производителей сегодня предлагают покупку и установку под ключ. Оборудование для обогрева дома площадью 80 квадратных метров будет стоить вместе с установкой и наладкой 350 тыс. р. В случае большого коттеджа площадью около 300 «квадратов» стоимость будет приближаться к миллиону.

Вернуться к содержанию
 

Плюсы и минусы геотермальных тепловых насосов

В заключение стоит сказать о сильных и слабых сторонах геотермальных тепловых насосов. К их преимуществам можно отнести:

  • Экономичность. Геотермальные установки более выгодны чем газ, электричество, твёрдое топливо и т. п. Экономическая выгода является очень существенной. Затраты окупаются примерно за 5 лет;
  • Функциональность. Геотермальное оборудование можно сочетать с другими системами, предназначенными для кондиционирования и отопления помещений. Можно собрать установку, которая в летнее время работает на охлаждение, а зимой на обогрев. Кроме того, ничто не мешает параллельно использовать солнечные батареи вместе с насосом для выработки требуемого электричества;
  • Срок службы теплонасоса 100 лет при плановой замене комплектующих. Первый ремонт потребуется через 30 лет. После плановой замены изношенных частей насос продолжит работать дальше в рабочем режиме.

К недостаткам следует отнести:

  • Высокие требования к придомовой территории. Где попало насосы установить нельзя. Нужно провести разведку на предмет того, что будет делать целесообразнее, горизонтальный или вертикальный контур;
  • Высокая стоимость. Покупка и установка насоса средней мощности обойдётся в 300─500 тыс. р. В некоторых странах существуют программы льготного кредитования на покупку подобных систем;
  • Существуют некоторые проблемы с контуром в первый год службы. Это приводит к некоторому снижению циркуляции теплоносителя. Поэтому через год рекомендуется проводить осмотр водяного контура, а это влечёт за собой расходы на облагораживание придомового участка.

В развитых странах геотермальные насосы устанавливаются как в жилых домах, так и в производственных помещениях. Есть немало промышленных центров, которые отапливаются при помощи тепла, извлекаемого из грунта или воды. И опыт использования таких устройств показывает, что это целесообразно и экономически выгодно.


Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Этим вы поможете развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения оставляйте в комментариях!
Вернуться к содержанию

Примите участие в опросе!

Вы когда-нибудь использовали геотермальный тепловой насос? Как впечатления?

Результаты голосования

Загрузка ... Загрузка ...


 

Видеоматериалы по теме

Автор статьи
Алексей Прохоров:обратная связь
Оцените статью!
ОтвратительноПлохоТак себеХорошоЗамечательно (голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
Поделиться в социальных сетях!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *




Вы находитесь: Геотермальный тепловой насос
Подписка
Введите Ваш email
 
Поставьте эту галочку, если хотите отписаться от рассылки.
Внимание! Отправляя email для подписки, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Рассылка приходит раз в месяц и содержит последние материалы на сайте, которые могут быть вам интересны. Если Вы хотите отписаться от рассылки, то ведите email и поставьте галочку при отправке формы.
Задать вопрос
Внимание! Отправляя данные, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
В форме ниже вы можете задать вопрос по аккумуляторам. Мы постараемся дать на него развёрнутый ответ. Если набирается много вопросов по какой-то тематике, то по ней публикуется статья. То есть, задавая вопрос, вы предлагаете темы будущих статей для сайта. В сообщении обязательно указывайте электронную почту, на которую можно прислать ответ.
 
Поставьте эту галочку, если Вы человек.
© 2015 - 2017 Информационный сайт об аккумуляторах Akbinfo.ru
Копирование материалов разрешено только при установке активной ссылки на наш сайт!!!