Геотермальные тепловые насосы

Геотермальный тепловой насос как работает

Для использования земного тепла в отоплении жилища применяются геотермальные тепловые насосы для дома. Они работают на электричестве, но используют его не на производство тепла, а на его перенос. Забирается тепло в слое земли ниже уровня промерзания и доставляется к контуру отопления. Идея привлекательна тем, что геотермальный тепловой насос, потратив 1 кВт электроэнергии, доставит в дом от 2 до 6 кВт тепла. Наилучшая производительность данного оборудования достигается при 35°С в отопительном контуре. Поэтому оно прекрасно сочетается с водяным тепловым полом.

В принципе работы геотермального теплового насоса для отопления нет ничего сложного. Система состоит из трех контуров. Первый контур в виде протяженного трубопровода с теплоносителем помещен в грунт. Циркулируя по трубам, теплоноситель нагревается до температуры грунта. Попадая в первый теплообменник, он отдает тепло во второй контур, заполненный фреоном. Как известно, фреон закипает при температуре выше -5°С. Нагретый хладагент переходит в парообразное состояние, после чего поступает в компрессор, где его сжимают. Согласно закону Шарля одновременно поднимается температура фреона. На практике она достигает значений от +35° до +65° С. Хладагент поступает в конденсатор, где отдает энергию тепла в контур отопления.

Газообразный фреон далее попадает к сбросному клапану, давление в нем резко падает, хладагент охлаждается, переходя в жидкое состояние, и опять направляется к испарителю.

Организация внешнего контура геотермального теплового насоса

Для теплового насоса источником тепла может стать любой объект, имеющий в зимний период температуру выше О°. В России энергию грунта зимой можно назвать низкопотенциальной, т.к. ее немного. Но использовать ее можно, проложив в грунте длинный трубопровод внешнего контура для сбора тепла. Наибольшей энергоемкостью обладают влажные грунты.

Провести четкую границу для определения понятия геотермального теплового насоса для отопления дома не совсем просто. С одной стороны тепло можно забирать из самого грунта, но с другой стороны ее можно взять и из грунтовых вод. При этом способ сбора энергии одинаков в обоих случаях. Большинство устройств позволяют работать и с тем и с другим источником.

А вот внешний контур может быть организован в двух вариантах:

• Горизонтальный. Собирает энергию верхнего грунта, накопленную летом.
• Вертикальный. Получает тепло с глубины, которое не зависит от времени года и всегда одинаково.

Для горизонтального варианта потребуется площадь порядка 200 кв. м. Грунт снимается на 1,2 - 2 метра от поверхности с тем расчетом, что труба должна находиться на глубине от 30 см до 50 см ниже уровня промерзания. Именно в этом слое хранится энергия, накопленная летом. Ниже ее просто нет. Какова будет площадь прокладки контура, зависит от типа грунта и потребностей дома. Расчет делается в каждом конкретном случае. Расстояние между соседними витками трубопровода 1- 1,5 метра.

Не у каждого дома есть достаточная площадь для размещения горизонтального контура. Даже если она есть, на ней впоследствии не стоит высаживать деревья и растения с мощными корнями или возводить постройки. К концу зимы количество тепла в грунте уменьшается, что сказывается на отоплении. Для такого случая можно воспользоваться вертикальной ориентацией контура.

На глубине ниже примерно 20 метров температура грунта не зависит от времени года. Для ее аккумулирования бурят широкую скважину, по периметру которой укладываются трубы контура. Таких скважин может быть несколько. Это более дорогой способ организации внешнего контура.

Установка подобного насоса потребует немалых финансовых вложений на старте. На геотермальный тепловой насос цена не маленькая, плюс финансов потребуют работы по укладке внешнего контура. Но эта система долгие годы будет стабильно и надежно работать. Конкретные затраты определяются в каждом индивидуальном случае.