Геотермальный тепловой насос: как это работает

Содержание

Как сэкономить на отоплении или что такое тепловой насос и для чего нужен?

Геотермальный тепловой насос: как это работает

В этой статье мы рассмотрим практическое применение работы воздушного и геотермального тепловых насосов на нашем первом тестовом полигоне – дом в Ленинградской области.

Этот дом отапливается двумя тепловыми насосами: воздушным и геотермальным. Он имеет три этажа, общая площадь составляет 220 квадратных метров. Основание из кирпича (полтора кирпича 40 см), сделано утепление по стенам в 200 мм и кровля 300 мм. То есть сделано хорошее утепление, и теплопотери минимальные.

И, нужно заметить, что утеплению нужно уделить максимум внимания, так как минимальные теплопотери позволяют добиться хорошего COP (коэффициента преобразования энергии). С чем это связано? С тем, что при маленьких теплопотерях нам не нужно поддерживать высокую температуру в отопительной системе.

Так как, чем выше температура в отопительной системе, тем ниже COP.

Данный тепловой насос в среднем по теплу выдает 5-6 кВт, потребляя при этом 1,5-2 кВт.

Этот показатель не стабильный, так как производительность зависит от температуры на улице, поэтому говорим о средних значениях. Также на этот показатель сильно влияет влажность.

При большой влажности, воздушный тепловой насос быстро обмерзает, что провоцирует большое количество оттаек и снижает эффективность.

Есть два типа установки воздушного теплового насоса, о которых бы хотелось рассказать.

Тип 1:  на входе и выходе теплового насоса фреон

Тип 2: на входе и выходе теплового насоса вода или гликоль.

Давайте разберемся, есть ли существенные различия между этими двумя вариациями?

Да, конечно есть!

Компрессорные блоки воздушных тепловых насосов бывают с установленным теплообменником внутри блока, как в нашем доме, а также бывают с установкой теплообменника отдельно, внутри дома. В таком случае система не переводится на гликоль, используется только вода.

Теплообменник устанавливают внутри дома, чтобы в зимние морозы система не «замерзла». Плюсы нашего типа заключаются в мобильности и автономности.

В нашем примере залитый гликоль, антифриз и теплообменник расположены внутри компрессорного блока, что позволяет в короткий срок обслужить, внести какие-то изменения или что-либо заменить в устройстве. Кстати, за 6 лет работы такого еще не приходилось делать :).

Сравнительно со вторым типом – при использовании фреона, придется полностью демонтировать систему, сливать фреон, разгерметизировать и выполнить другие обязательные работы, что равно новому монтажу. Этот процесс уже гораздо более долгий и сравним с новым монтажом.

Тип 1: фреонТип 2: гликоль/антифриз+—+—
можно использовать водув качестве теплоносителясложность демонтажамобильностьчуть более дорогая заправкаотопительной системы
автономоность
чистая отопительная система

После просмотра данной таблицы у вас может возникнуть вопрос: «Насколько дороже заправка отопительной системы гликолем или антифризом?»

Конечно, цена зависит от объема системы и рассчитывается индивидуально под каждый дом. В нашем случае это примерно 50-100 рублей на литр заправки системы.

Но нужно учитывать, что при этом будет происходить смазка насосов, всегда будет чистая отопительная система, что благоприятно сказывается на сроке службы системы в целом.

Мы используем обычный автомобильный антифриз и система прекрасно работает, нареканий нет.

Но стоит упомянуть о небольшом минусе, если углубляться в подробности – теплоемкость воды больше, чем у гликоля, то есть эффективность по переносу больше у воды. В среднем это 15%, что является незначительным показателем, которым можно пренебречь.

Конкретно в нашем доме ориентировочный проток равен 0,36 куба или 360 литров в час, то есть 6 литров в минуту. Но опять же, забегая вперед, если говорить об эффективности тепловых насосов, то следует стремиться к увеличению протока. Так как в этом случае будет ниже дельта температур между подачей и обраткой.

Низкая дельта температур снижает нагрузку на компрессор, что повышает эффективность работы теплового насоса. Поэтому всегда нужно добиваться максимального объема прокачиваемой жидкости. Причем ъотел бы отметить, что объем прокачиваемой воды желательно увеличивать не за счет скорости, а за счет объема, то есть увеличения сечения труб.

Нужно учитвыать, что при большой скорости движения теплоносителя в системе наинается неприятный эффект «свитстящих» труб.

Какая мощность воздушного теплового насоса нужна для отопления дома?

Изначально для отопления мы использовали только воздушный тепловой насос. Два года он работал, на нем проводились разные тестирования под собственные условия, перепрошивали контроллер и выполняли другие работы. Но в морозы его было недостаточно, так как он при низких температурах (ниже -8 градусов) выдавал на то время около 3 кВт, что для дома в 220 квадратных метров недостаточно.

В параллель к воздушному тепловому насосу стоит электрический котел на 5 кВт, который управляется через контроллер. Он включается во время оттаек, догревает систему при необходимости и является необходимым устройством для перестраховки.

На данной фотографии изображен общий вид. Как видно, здесь у нас запитаны все этажи. На каждый этаж стоят свои отдельные коллекторы, и каждый этаж снабжен своим циркуляционным насосом.

На текущий момент осмотра у нас следующие показатели, при температуре на улице -2 градуса: 15 градусов дельта, црикуляция 6 литров в час, потребление 1,7 кВт. Получается COP порядка 3-х, что очень даже неплохой результат.

Но сейчас температура завышенная, обычно температура отопления около 30-35 градусов, так как дом хорошо утеплен и в полах достаточно температуры 27-30 градусов для того, чтобы в доме была температура в среднем 24-25 градусов.

Тепловой насос в помещениях с большим количеством окон и большими теплопотерями

В нашем доме таким помещением является зимний сад. Он тоже полностью отапливается с помощью тепловых насосов. Как ранее и говорили, на каждом этаже стоит свой коллектор.

Как видно на фотографии, здесь на коллекторе запитан фан-койл водяной. Отличие его в том, что он именно водяной, а не фреоновый. С помощью пульта программируется время работы и уровень температуры. И за счет того, что он такой переразмеренный, достаточно температуры в 30 градусов, чтобы поддерживать 20-27 градусов в зимнем саду всю зиму.

В самом начале было сказано, что у нас в доме установлено два типа тепловых насосов: воздушный и геотермальный. Как так получилось? Да очень просто.

Спустя два года после устанвоки воздушного теплового насоса решили подводить воду в дом, пробурили скважину. На редкость она оказалась щедрой, воды очень много, она чистая и теплая, +8-9 градусов круглый год.

На основании этого появилась идея сделать геотермальный тепловой насос, который будет отапливать дом.

Теперь у нас при температуре до +5 градусов используется воздушный тепловой насос, а когда наступают холода, начинаем использовать геотермальный тепловой насос. Получается, что первый используется четыре месяца в году, а второй – пять месяцев в году. Работают они вместе слаженно, без высоких нагрузок на каждый насос, дом отапливается хорошо и стабильно без помощи электрокотла.

Какие недостатки у геотермального теплового насоса?

У геотермального теплового насоса есть один существенный недостаток — монтаж и высокая общая стоимость. Но из плюсов – эффективность, которая однозначно в 2 раза выше в среднем за сезон, относительно воздушного насоса.

У нашего геотермального насоса коэффициент преобразования (COP) получается 3,6-3,8, с учетом подъема воды с 26 метров, у воздушного средний за год – около 2-х. Но при температуре +5-10 градусов воздушный выдает коэффициент порядка 3,5-4, что очень эффективно позволяет его использовать в таких условиях.

Особенности установки геотермального теплового насоса

Конкретно у нас установлена отсрочка по времени для запуска теплового насоса, чтобы дать воде пройти через теплообменник, так как в ином случае она может замерзнуть. Плюс установлен частотник для плавного пуска геотермального насоса, на 42 герца.

Многие клиенты задаются вопросом: нужно ли устанавливать тепловой насос, если в доме, который плохо утеплен, есть батареи?

Теоретически тепловой насос в такие дома установить можно, но делать это не желательно.

Как правило, температура подачи в такие системы отопления составляет около 60 градусов по Цельсию, но для теплового насоса это неэффективный режим, потому что в этом случае COP заметно снижается.

Оптимальная температура для работы насоса – это 40-45 градусов. Если получается сделать еще ниже данной температуры – еще лучше.

Эффективность теплового насоса прямо пропорциональна отбираемой температуре: чем холоднее на улице, чем холоднее низкопотенциальный источник температуры, тем выше мы греем, тем коэффициент преобразорвания теплового насоса будет ниже. Физику не обмануть, а вот клиента обмануть можно, рассказывая о нереально больших значениях COP при любых условиях.

Ранее мы уже говорили, что после того, как пробурили скважину, появилась идея сделать геотермальный тепловой насос. Но у вас же только одна скважина — скажите вы.

Ведь нельзя же в нее сливать воду теплового насоса, так как можно заморозить скважину. Это верно, но нам повезло, так как рядом есть маленький ручей прямо перед домом.

Получается, вода приходит с температурой +8-9 градусов, а сброс у нас в ручей с температурой воды +6-7 градусов.

Два градуса разницы есть из-за большого протока, так как насос, который стоит в скважине, очень мощный. Можно, конечно, и больше снимать воды, но нужно и дом чем-то снабжать, а два насоса в одну скважину не поставишь.

Скважина глубокая, но поднимать воду все равно необходимо, поэтому в этом случае работа происходит несколько в ущерб коэффициенту преобразования, но в итоговом результате получаем все равно эффективную и экономную систему.

Потребляет такой насос на 42 герцах 3,3 кВт и выдает 12 кВт по теплу. С учетом подъема воды КОП равен примерно 3,3-3,7.

Данный насос был включен в октябре, на отопление дома в 220 квадратных метров расходуется 600 ватт в час. При стоимости кВт, равного 5 рублям, получается расход в сутки 70 рублей и 2000 рублей в месяц соответственно.

Но когда будут морозы, как уже показал опыт прошлых лет, в самый сильный мороз такой насос может расходовать до 4000 рублей в месяц. Исходя из этих данных каждый может рассчитать, какая экономия будет для его дома.

Сегодня мы постарались максимально подробно Вам рассказть об устройстве тепловых насосов и их эффективности. Насколько нужна эта технология — решать Вам, а мы свое решение уже приняли

Источник: https://virand.ru/2019/08/01/kak-sekonomit-na-otoplenii-ili-chto-takoe-teplovoj-nasos/

Геотермальный тепловой насос: как это работает

Геотермальный тепловой насос: как это работает

Для получения максимального комфорта и экономии энергии в будущем, начните с выкапывания траншеи.

Электроприводная, геотермальная система отопления и охлаждения передает тепло между вашим домом и землей, используя жидкость, циркулирующую через длинные петли подземной трубы.

Подбор системы отопления частного дома в Череповце от профессионалов компании ЛУЧ тут: https://cherepovets.otoplenieru.ru/ Советы, виды, описание и преимущества систем отопления для загородного дома

Как это устроено

Учитывая все внимание, уделяемое солнечной энергии в эти дни, вы можете быть удивлены, узнав, что одно из самых многообещающих решений для экономии затрат на энергию находится не в небе, а погружено глубоко под газон.

Сверхэффективные геотермальные тепловые насосы обеспечивают чистое, тихое отопление и охлаждение при сокращении коммунальных платежей на 70%.

Благодаря этой технологии каждый может сидеть на вершине своего жизненного энергоснабжения , – говорит эксперт по сантехнике и отопительному оборудованию Ричарда Третхея.

В принципе, геотермальный тепловой насос функционирует как обычный тепловой насос, используя хладагент высокого давления для захвата и перемещения тепла между помещениями и наружу.

Разница в том, что обычные системы собирают свое тепло и избавляются от него – через внешний воздух.

Напротив, геотермальные системы передают тепло через длинные петли заполненной жидкостью трубы, зарытой в землю.

Поскольку наши предки-обитатели пещеры давно знали, что если вы далеко продвинулись вглубь, температура земли остается на уровне 50 градусов или около того, независимо от того, насколько она горячая или холодная.

Поэтому, в то время как традиционный тепловой насос с воздушным потоком изо всех сил пытается забрать тепло от замерзания зимнего воздуха или сбросить его в летнее заслонье, его аналог земляного источника имеет сравнительно легкую задачу по извлечению и распределению тепла через 50-градусную жидкость, циркулирующую в своем контуре заземления.

Вот почему требуется всего один киловатт-час электроэнергии для геотермального теплового насоса для производства почти 12 000 БТЕ охлаждения или отопления.

Чтобы произвести такое же количество Btus, стандартный тепловой насос в день 95 градусов потребляет 2,2 киловатт-часа.

Еще одно преимущество заключается в том, что нет необходимости в шумовом наружном вентиляторе для перемещения воздуха через катушки компрессора. Геотермальные агрегаты просто перекачивают жидкость, поэтому их можно припарковать в помещении, безопасно от элементов.

Большинство из них имеют 10-летние гарантии, но они могут длиться намного дольше. В течение 29 лет с тех пор, как Джим Партин, один из первых отцов технологии, установил такой насос в своем доме в Стиллуотер, штат Оклахома, он заменил только два переключателя контактов.

Детали теплового насоса

Как и в случае обычных тепловых насосов, хладагент в геотермальном тепловом насосе работает в контуре через компрессор, конденсатор, расширительный клапан и испаритель, собирая тепло с одного конца и оставляя его на другом.

Направление потока хладагента, которое контролируется реверсивным клапаном, определяет, будет ли тепло двигаться в дом зимой (показано) или вытаскиваться из него летом.

С добавлением пароохладителя остаточное тепло от системы может также дополнять обычный водонагреватель, что еще больше сокращает счета за электроэнергию.

Расходы и налоговые льготы

Несмотря на эти преимущества, только 47 000 геотермальных установок были установлены в прошлом году в США. Это всего лишь крошечный процент по сравнению с примерно одним миллионом традиционных тепловых насосов, проданных за тот же период, хотя тепловые насосы наземного источника стоимости примерно одинаковы по стоимости.

Парадокс: вы должны закапывать много труб – от 1500 до 1800 футов для типичного дома площадью 2000 квадратных футов. (Фактическая длина должна быть рассчитана экспертом на основе оптимальных нагрузок на отопление и охлаждение для дома.

) Установка, размер которой может стоить до 20 000 долларов США для установки, в зависимости от условий почвы и того, насколько для вас важно копать и бурить.

Например, дом на большой площадке мог бы использовать трубы, уложенные горизонтально в длинных траншеях длиной 4 фута.

Даже при этом значительном капиталоемком инвестировании геотермальные системы настолько мало потребляют энергии, что период окупаемости является чрезвычайно коротким.

Исследование, проведенное Институтом технологии ВВС, подсчитало, что для возмещения расходов требуется в среднем от семи до восьми лет.

Ваша фактическая точка безубыточности зависит от местных тарифов на коммунальные услуги, затрат на выемку / бурение, насколько хорошо ваш дом изолирован, эффективность выбранной вами модели и какие стимулы предоставляет ваше государство или коммунальные услуги.

Хороший установщик геотермальной системы, который хорошо осведомлен о нагревании и охлаждении, а также о вашей местной геологии, сможет выполнить эти расчеты для вас.

Текущее федеральное стмулирование ограничивается стандартным налоговым кредитом в размере 300 долларов США для установок Energy Star HVAC.

(Канадцы, модернизирующие существующий дом с геотермальной техникой, претендуют на федеральный грант в размере 3500 долларов США.

) Некоторые перспективные коммунальные предприятия предлагают кредиты с низким процентом для домовладельцев, желающих принять эту технологию.

Это беспроигрышная договоренность, – говорит Стив Розенсток (Steve Rosenstock), менеджер по энергетическим решениям в Elison Electric Institute, ассоциации коммунальных служб.

Утилиты снижают максимальный спрос на отопление и охлаждение, так как их клиенты значительно снижают свои счета за электроэнергию .

И поскольку пластиковые контуры заземления должны длиться 50 или более лет, выигрыш для домовладельцев и окружающей среды может продолжаться в течение нескольких поколений.

Источник: https://whitestrip.ru/geotermalnyj-nasos/

Тепловой насос геотермальный, его типы и особенности работы

Геотермальный тепловой насос: как это работает

Геотермальный насос представляет собой настоящее инновационное средство, которое позволяет организовать автономное отопление. Источником охлаждения или нагрева является естественная температура земли. Она постоянная на глубине в несколько метров. Летом она холоднее, а зимой – теплее. Поэтому использовать теплонасос можно не только для нагрева здания, но и для его охлаждения.

Особенности работы

Купив геотермальный тепловой насос, следует узнать его принцип работы. Он подразумевает использование геотермальных процессов. Если углубиться на несколько метров под землю, то можно заметить, что там она будет выше ноля градусов. При этом температура увеличивается по мере  углубления.

Отопительная система, которая оснащена тепловыми насосами, использует и преобразует полученную энергию для обогрева помещений. Осуществляется это таким образом:

1. Монтируется геотермальный контур отбора, который заполняется пропиленгликолем.

2. Контур соединяется со специальными зондами. Они помещаются на глубину около 100 м.

3. Рабочая жидкость прогревается до температуры в 5°С, движется по кругу и подается в тепловой насос геотермальный.

В остальном принцип работы такого оборудования ничем не отличается от других моделей, которые берут тепло из окружающей среды.

При помощи такого оборудования можно прогреть помещение до температуры в 25°С. Зимой такого показателя вполне хватает.

Насос является отличным источником тепла, который идеально подходит для низкотемпературных отопительных систем. Многие производители советуют применять его для прогрева теплых полов.

Устройство и типы насосов

Устройство насоса включает в себя:

1. Замкнутый контур. По его трубкам осуществляется циркуляция фреона, который переходит в газообразное состояние.

2. Испаритель. Данный модуль подсоединен к насосному приемнику. Он нужен для испарения фреона. Во время этого процесса тепло от прогретого пропиленгиколя поглощается.

3. Фреон. В газообразном состоянии попадает в насосный компрессор. В компрессоре образуется давление, которое разогревает газ до 65°С. После этого он впрыскивается в конденсатор.

4. Конденсатор. В нем происходит преобразование фреона в жидкость, разогретую до немалой температуры. При помощи стенок конденсатора осуществляется теплообмен, благодаря которому происходит нагревание теплоносителя.

Геотермальные тепловые насосы могут быть двух типов:

Тип земля-вода

Качество работы подобных отопительных систем напрямую зависит от того, насколько эффективно добывается тепло из грунта. Есть несколько видов прокладки контуров, которые могут обеспечить разные характеристики теплоэффективности:

1. Теплообменник горизонтального типа. Контур размещается на глубине, которая ниже уровня промерзания земли. Для этого не требуется изготавливать проектные документы и использовать буровую технику.

Трубы размещают на глубине от 1 м. Такое решение имеет и свои минусы. Главным минусом является довольно большой геотермальный контур.

Поэтому в некоторых случаях работы могут быть осуществлены только при наличии немалой придомовой территории.

2. Теплообменник вертикального типа. Устанавливается вместе с геотермальными зондами. Для проведения работ придется применять буровую технику, так как создаются скважины глубиной в несколько сотен метров. Они делаются для того, чтобы размещать зонды. Преимущество такого метода – на глубине скважин всегда стабильная плюсовая температура.

Тип вода-вода

Есть и другой способ отопления здания при помощи геотермальной энергии. В данном случае она берется из грунтовых вод. Работы по обустройству такого вида отопления могут проводиться несколькими способами:

1. Размещение теплообменника в водоеме. Данное решение является наиболее популярным, так как не придется заниматься масштабной земляной работой. Трубы размещают на дне водоема, расположенного неподалеку от дома. Если получить все нужные разрешения, то их можно устанавливать и на речке. Водоем должен находиться в пределах 100 м от дома.

2. Артезианская скважина. Вода добывается непосредственно из скважины и прогоняется через специальный тепловой насос. Придется делать вторую скважину, которая понадобится для сброса воды. Это необходимо, чтобы избежать сильного давления в пластах и поддерживать равновесие.

Такой тип автономного отопления довольно популярен из-за небольших затрат на монтажные работы и из-за простоты монтирования системы.

Преимущества и недостатки насосов

Геотермальные насосы имеют свои плюсы и минусы. К минусам такого оборудования относятся:

1. Высокая стоимость. Не каждый человек может себе позволить установку такого оборудования. Именно поэтому некоторым приходится обращаться в банки, которые предоставляют клиентам льготное кредитование для осуществления покупки.

2. Требования к территории, где будет устанавливаться насос. Станцию нельзя устанавливать в любой местности. Сначала должна быть проведена специальная геологическая разведка. Она поможет определить, целесообразно ли использовать такой насос в данной местности.

3. Возможные изменения в геотермальном контуре. В первые месяцы использования трубы могут просесть. Из-за этого циркуляция пропиленгликоля значительно уменьшается, что приводит к ухудшению характеристик СОР и теплоотдачи. Поэтому со временем рекомендуется проводить специальный аудит.

К преимуществам геотермального насоса относятся:

1. Эксплуатационный срок. Теплонасос может проработать не один десяток лет. Некоторые модели нуждаются в ремонте только после 40 лет эксплуатации. Проведя ремонт, оборудование может быть использовано в обычных эксплуатационных условиях.

2. Функциональность. Оборудование применяется не только для прогревания домов, но и для их кондиционирования. Поэтому целесообразность покупки такого насоса вполне очевидна.

3. Экономичность. Если сравнивать его с аналогами, которые работают на электричестве, твердом топливе и газе, то становится понятным, что теплонасос более выгодный. Буквально через 5–10 лет можно полностью окупить все затраты на установку и покупку оборудования.

Обслуживание

Для некоторых геотермальные насосы кажутся чем-то сложным и необычным. Однако такое оборудование – нетребовательное и простое в своем использовании.

Процесс обслуживания заключается в тщательном осмотре системы перед отопительным сезоном. Для предотвращения проблем периодически нужно контролировать работу насоса. Внешний осмотр следует проводить ежемесячно.

Делается это для того, чтобы убедиться в целостности кабелей и всей конструкции. Раз в полгода нужно анализировать теплоноситель на плотность и кислотность. При необходимости восстанавливается химический состав.

Выбор геотермального насоса

Все условия должны идеально подходить для установки такой системы. Это является главным требованием для того, чтобы использовать такое отопление. Ведь установить насос можно далеко не в каждом доме. Чаще всего все ограничения связаны с глубиной грунтовых вод, особенностями рельефа, наличием неподалеку водоема.

Перед выбором насоса необходимо сделать предварительные расчеты. Эту работу следует поручить специалисту компании, которая занимается продажей оборудования. Выбирая установку, следует учитывать такие параметры:

1. СОР. Сокращение является соотношением, которое указывает на рентабельность всей установки. Если говорить точнее, то этот параметр является отношением эффективности работы к затраченному электричеству. Например, насос с СОР 4 означает, что на каждый киловатт электричества будет производиться 4 кВт тепловой энергии.

2. Геотермальный контур. Работоспособность системы напрямую зависит от площади трубопровода, находящегося под землей. Для того чтобы провести все необходимые расчеты, нужно умножить на три отапливаемую площадь. Результат расчетов будет говорить о том, какая площадь понадобится для укладки контура.

3. Возможности насоса. С его помощью дом может отапливаться в холодное время года. Для его охлаждения летом нужно приобретать дополнительное оборудование. Чаще всего для этого используются сплит системы.

Известные производители

Выбирая насос, особое внимание нужно обращать на его производителя. Наиболее качественное оборудование производится в Германии.

Следующие производители занимаются выпуском качественного оборудования:

1. Stiebel Eltron. Их продукция отлично подходит для полного и частичного отопления жилых помещений. Все выпускаемые модели могут быть интегрированы в вентиляционную систему. Поэтому летом они охлаждают помещения.

2. Vaillant. Фирма производит насосы всех типов. Максимальная производительность данных моделей составляет 46 кВт. Главный недостаток производителя – небольшой выбор продукции.

3. Buderus. В основном производят бытовые отопительные приборы, мощность которых может достигать 60 кВт. Большинство насосов имеют специальную изоляцию, которая снижает шум во время работы до 40 дБ. Поэтому их часто используют в частных домах.

Источник: https://ekoenergia.ru/geotermalnaya-energiya/teplovoy-nasos-geotermalnyiy.html

Принцип работы теплового насоса

Геотермальный тепловой насос: как это работает

С термином «тепловой насос» (ТН) значительной части белорусских граждан сталкиваться не приходилось.

В то же время, многие из нас регулярно эксплуатируют тепловые насосы в повседневной жизни, ведь они являют собой неотъемлемую конструктивную часть холодильников и систем кондиционирования.

Мы настолько привыкли к этим бытовым агрегатам, что даже не замечаем их. В этой статье мы объясним, как работает тепловой насос для отопления дома.

Геотермальное отопление: как это работает

Для швейцарцев, отопительные системы зданий на основе геотермальных теплонасосных установок, являются такой же обыденной вещью как для нас холодильники. Правила работы этого устройства схожи с кондиционером реверсного типа. Это означает, что тепловой насос способен не только отапливать помещение, но и давать холод в жаркие дни.

Главное отличие устройства от систем кондиционирования — адаптация изделия для эксплуатации при отрицательных температурах.

Если кондиционер при минусе за окном существенно снижает производительность тепла, вплоть до остановки, то геотермальный насос продолжает с должным эффектом выполнять свои функции в любой обстановке.

Даже в самые сильные морозы отопление тепловым насосом высокоэффективно обеспечивает комфортный уровень температуры внутри всех помещений.

Изобретение теплового насоса

Основные правила функционирования теплового насоса отражены в цикле Карно. Принципы функционирования базового устройства французский ученый описал в далеком 1824 г. в своей диссертации. Теплонасосная система, которая пригодна для практического использования, была разработана и представлена общественности лордом Кельвином в 1852 году.

Свое детище лорд назвал «умножителем тепла». Изобретение позволило делать забор тепловой энергии в одной или нескольких точках и переносить ее в другую посредством системы коллекторов. К примеру, морозильная камера в бытовом холодильнике поглощает тепло из продуктов и в последующем выбрасывает его в пространство кухни.

В камере морозилки происходит охлаждение продуктов, а задняя решетка холодильника накапливает тепло.

В основу функционирования геотермального теплового насоса, положено несколько базовых принципов. Любое вещество, имеющее температуру превышающую абсолютный ноль (минус 273C) – обладает тепловой энергией, наша задача преобразовать ее и перевести в пригодный для обогрева температурный интервал (+35…+65С).

Поэтому принцип действия теплового насоса основан на аккумулировании природного низкопотенциального тепла из естественных источников (земля, водоем или воздух), окружающих строение, и передаче сконцентрированной энергии системе отопления здания. Тепловая энергия может также передаваться системе водоснабжения (ГВС), оборудованной в здании.

Используя насос мы, грубо говоря, вкапываем «морозильную камеру» в землю либо погружаем в озеро в непосредственной близости от объекта. Важно то, что вне зависимости от температуры окружающей среды морозилка пребывает в незамерзающем состоянии, не покрывается льдом. Это позволяет сохранять высокий уровень эффективности сбора тепловой энергии.

При этом устройство теплового насоса позволяет агрегату производить отбор тепла у источников различного типа – почвы, озера, реки, воздуха, канализационных стоков и т.д.

Коллекторы для сбора рассеянного тепла размещают в грунте или водоеме рядом с зданием, для которого нужно наладить отопление. Жидкость (незамерзающая смесь на основе гликоля) перемещается по трубкам коллектора, собирает тепловую энергию и возвращается к тепловому насосу.

Насос, как и холодильник, производит отбор тепла, понижая температуру гликолевой смеси примерно на 4-6 градусов по Цельсию. Энергия, которую изъяло устройство, переходит отопительной системе здания.

Далее цикл повторяется: жидкость начинает двигаться по трубам в почве либо водной среде, восстанавливая нужный уровень температуры, после чего снова подается на насосный агрегат.

В условиях климата Беларуси, для круглогодичного использования, применяют коллекторы, изымающие энергию из почв и водоемов, так как в этих средах зимой температуры меняется не так сильно.

«Воздушные» тепловые насосы используются для подогрева бассейнов в летний период, или как дополнительный источник тепла к существующим твердо- и жидко-топливным системам отопления (снижение расхода топлива на 70-80%). При необходимости охлаждения (кондиционирования) дома в жаркий летний период запускается реверсивный процесс. В этом случае происходит забор тепловой энергии внутри здания и сброс ее в грунт или воду. Один и тот же агрегат способен в зимние месяцы давать зданию тепло, а летом охлаждать его.

Основные функции теплового насоса

Тепловые насосы способны в один момент времени выполнять сразу несколько попутных функций:

  • отопление здания;
  • подогрев воды для ее последующего использования в быту (ГВС);
  • кондиционирование помещений посредством фанкойлов;
  • подогрев воды в бассейнах;
  • подогрев кровли и тропинок для недопущения образования ледяной корки.

Получается, что одна установка геотермального отопления способна справляться сразу со всеми функциями по отоплению или охлаждению здания в зависимости от потребностей в конкретный момент времени.

ООО “Нова Грос” – Официальный сервисный и гарантийный центр Stiebel Eltron

Внешние коллекторы с открытым и закрытым циклом

Внешний контур (коллектор) для сбора тепловой энергии может работать в открытом и закрытом цикле. Выбор цикла влияет на способ обмена тепла с природной средой.

Коллектор открытого цикла

Из озера, реки либо скважины с грунтовой водой осуществляется забор воды. Затем происходит ее подача к тепловому насосу.

Жидкость передает (отбирает) тепло у насосного агрегата и отводится обратно в водоем, либо в приемную грунтовую скважину на некотором удалении от точки, где был выполнен забор.

Главное преимущество открытого цикла является относительная дешевизна его устройства и возможности одновременного получения воды для бытового использования. Из недостатков можно отметить необходимость в частом обслуживании (чистке) теплообменника.

Коллектор закрытого цикла

Использует в работе особый состав, выполняющий роль теплоносителя. Функционирование системы в этом случае основано на прокачке этого теплоносителя сквозь коллекторы, которые располагаются на дне водоема, либо помещенные в почву. Теплоноситель изымает энергию у воды (земли), затем возвращается и передает ее насосу.

Агрегат, с помощью компрессора, трансформирует низкотемпературную тепловую энергию (0-5С), в высокотемпературную (+35…+65С), и распространяет тепло по дому, а охлажденный теплоноситель отправляется на повторное прохождение цикла. Главное преимущество закрытого контура – не происходит смешения и взаимодействия сред, тепло передается через стенки коллектора.

Такая система практически не требует обслуживания и рассчитана на срок эксплуатации 80-100 лет.

Если углубиться внутрь земли 1,5 метров, то там сохраняется температура около 10-12C вне зависимости от времени года.Увеличивая глубину, мы можем добиться повышения температуры.

Данный способ является лучшим в плане эффективности работы теплового насоса. Мы получаем низкий расход электричества и самую дешевую тепловую энергию. Так, затратив 1кВт электроэнергии, мы получаем до 5кВт энергии тепла.

Минус системы – значительные капиталовложения на первом этапе.

Геотермальные тепловые насосы – перспективы использования

На сегодняшний день в таких странах как Швеция и Япония более 90% всех вновь возводимых частных домов используют для отопления геотермальные источники энергии. В нашей стране, при наличии в населенном пункте газопровода, срок окупаемости теплового насоса довольно высок.

Но судя по последним государственным программам, стоимость возмещению расходов на отопление будет постепенно приближаться к 100%, что уже является поводом задуматься о перспективах отопления газом через 5-10 лет.

В том случае, если для газификации участка необходимо разрабатывать проект, прокладывать 200-300 метров трубы, строить повысительную станцию и пр. выбор в пользу теплового насоса становиться очевидным.

Источник: https://geoteplo.by/o_tehnologii/printsip-raboty-teplovogo-nasosa/

Геотермальный тепловой насос: своими руками, принцип работы

Геотермальный тепловой насос: как это работает

В настоящее время, многие люди, которые живут в частных домах, считают, что применение геотермального отопления актуально только в тех регионах, где имеются подземные горячие источники.

Это далеко не так, ведь геотермальные тепловые насосы Nibe, способны к генерации тепла даже при сравнительно невысоких температурах.

Геотермальный тепловой насос горизонтального типа

Это свидетельствует о том, что использовать геотермальный тепловой насос Nibe f1345 можно в условиях умеренного климата, причем с большой степенью эффективности.

Какие особенности у геотермального насоса?

Тепловой насос представлен в виде современного альтернативного источника энергии, собрать его своими руками вполне возможно. Этот агрегат, собранный своими руками, может снабжать тепловой энергией такие системы как:

  • Система кондиционирования;
  • Система отопления;
  • Система нагрева воды.

Принцип работы геотермального насоса, собранного своими руками, несколько отличен от газовых, дизельных и электрических генераторов тепла. Геотермальный насос, который был собран своими руками, имеет свой особый принцип работы, потому его расчет производится на основании специальной формулы.

Агрегат, находясь в рабочем режиме, функционирует по принципу выкачивания энергии из накопивших ее объектов окружающей среду. В летнее время года такое устройство, сделанное своими руками, с опорой на свой принцип работы, пользуется энергией, которая аккумулирована в пластах грунта, в скальных породах и водоемах.

Расчет контура мощности и прочих характеристик устройства, сделанного своими руками, производится с ориентировкой на особенности источников энергии.

Представленный агрегат, собранный своими руками, имеет такой принцип работы, который не позволяет ему применять во время работы жидкое топливо.

Геотермальный тепловой насос Интерклимат

Такой принцип работы подразумевает отсутствие традиционной дымовой трубы. Особый принцип работы теплового насоса позволяет произвести точный расчет, и обеспечить собственное жилище надежным источником тепла.

Произведя расчет системы отопления, которая работает с применением геотермального насоса, можно убедиться в том, что представленная система поможет значительно сэкономить энергию и деньги.

Тоже самое утверждают и производители такого оборудования, отзывы пользователей о котором, в большинстве своем также положительные.

Сегодня, в большинстве стран СНГ, цена производства тепловой энергии напрямую зависит от цены используемого топлива. Дороже всего пользователям обходится электроэнергия, дизельные виды топлива и газ.

Расчет показывает, что при учете такой тенденции, разница при установке теплового насоса, оснащенного грунтовым теплообменником, и котельной использующей дизельное топливо, окупится уже в течение трех ближайших лет.

Практически все без исключения современные модели тепловых насосов оборудованы встроенными электронагревателями. Это связанно с тем, что расчет показателей номинальной мощности, во время выбора типа отопительного оборудования, ведется с ориентировкой на покрытие тепловой нагрузки в самые холодные периоды.

Имеется в виду, что такая минимальная температура может продержаться всего несколько дней. Именно в этот период агрегат будет работать на полную мощность.

Для того, что произвести и рассчитать достоверное соотношение мощностей представленного теплового агрегата и электронагревателя применяется специальный график интегрального типа.
к меню ↑

Как работает геотермальный тепловой насос?

Геотермальный тепловой насос типа G типа

Общая схема работы представленного устройства достаточно проста. Насос получает тепловую энергию, производит ее перекачку и транспортирует ее к получателю.

В том случае, когда отопление производится с помощью геотермального насоса, его внешний блок помещается в предварительно вырытую в земле яму.

Один из альтернативных вариантов – это его погружение в озеро или водоем, который находится неподалеку от дома. В этом случае, вне зависимости от температуры воздуха окружающей среды, представленный наружный блок не подвергается частичному или полному обледенению.

Наряду с этим, общие показатели эффективности теплоотдачи остаются на достаточно высоком уровне. Как уже упоминалось выше, принцип, благодаря которому происходит работа агрегата, основывается на том, что тепло получается из почвы или воды, после чего производится его дальнейшая передача получателю.

Источник: https://ByreniePro.ru/teplovye-nasosy/geotermalnie.html

Нужен ли вам геотермальный тепловой насос?

Геотермальный тепловой насос: как это работает

Эта статья будет полезна тем людям, кто решил сделать систему отопления и охлаждения своего здания, используя геотермальный тепловой насос. Я уже писал, как отопить дом дешево без газа, сколько что стоит, и каковы будут затраты на эксплуатацию. Если не читали — обязательно прочтите.

Что такое геотермальный тепловой насос?

Геотермальный тепловой насос — система центрального отопления и/или охлаждения, использующая тепло земли. Земля в геотермальных системах является радиатором в летний период или источником тепла в зимний период.

Разница температур грунта используется, чтобы повысить эффективность и снизить эксплуатационные расходы системы обогрева и охлаждения, и может дополняться солнечным отоплением.

Геотермальные тепловые насосы используют явление тепловой инерции: температура земли ниже 6 метров примерно равна среднегодовой температуре воздуха в данной местности и слабо изменяется в течение года. Википедия

 Что такое внешний контур геотермального теплового насоса?

По сути это теплообменник, который устроен из трубы и заложен в землю или воду. Встречаете ли Вы теплообменники в своей обычной жизни?

Безусловно.

Радиатор под капотом Вашего автомобиля — это теплообменник. Печка в автомобиле — это теплообменник. Радиатор сзади Вашего холодильника — это теплообменник.

То есть теплообменник это устройство, в котором осуществляется тепловой обмен между двумя теплоносителями, имеющими различную температуру.

Геотермальный тепловой насос кому он нужен?

Есть ли смысл устанавливать геотермальный тепловой насос в Краснодарском крае или Адыгее? Если вы планируете сделать систему пассивного охлаждения и добиться максимальной экономии в процессе эксплуатации здания, или у вас есть рядом речка или озеро, то можно рассматривать монтаж геотермального контура. Во всех остальных случаях, особого смысла в этом не вижу.

Лучше установите воздушный тепловой насос, например CHOFU.

Виды геотермальных контуров

Внешние контуры геотермального теплового насоса делятся на два типа:

  • с открытым контуром
  • с закрытым контуром

Открытый геотермальный контур — что это и как он работает?

Открытым контуром называется он так, потому что через теплообменник теплового насоса прокачивается вода, которая затем возвращается в землю. Часто делают так: бурится две скважины, подающая и приемная, из одной вода выкачивается, в другую скважину вода сливается. Встречаются варианты забора воды из рек и озер, если они конечно есть поблизости.

ОТКРЫТЫЙ ГЕОТЕРМАЛЬНЫЙ КОНТУР

Температура рек, озер и воды в скважинах редко опускается ниже +5°C, а значит это прекрасный потенциал.

Пассивное охлаждение дома

Сделайте систему теплых стен, прокачайте через эту систему воду с температурой +5°С, и летом в вашем доме будет будет прохладно. Затраты возникнут только на перекачку воды, т.е. на работу циркуляционного или скважинного насоса. Вот видео, где рассказывается о теплых стенах.

Закрытый (замкнутый) контур геотермального теплового насоса

Это значит, что теплоноситель замкнут в какую-то систему, и циркулирует внутри этой системы. Закрытые контуры делятся в свою очередь еще на несколько типов:

  • вертикальный
  • горизонтальный
  • водный

Горизонтальный контур теплового насоса

В основном это размотанные трубы на дне траншеи или котлована. Достаточно хорошая система, но для нее нужно много места.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ КОНТУР ТЕПЛОВОГО НАСОСА

Вертикальный контур теплового насоса

Преимущества: экономия площади земельного участка и возможность монтажа в любых грунтах.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЗОНД ТЕПЛОВОГО НАСОСА

В вертикальном контуре используются геотермальные зонды нескольких типов: двухтрубные, коаксиальные и четырехтрубные.

  • Двухтрубный геотермальный зонд – самый популярный, на мой взгляд, геотермальный зонд, не дорогой и легкий в монтаже.
  • Коаксиальный геотермальный зонд — устройство: труба в трубе, распространенные варианты диаметров пнд труб: 63 мм. и 40 мм., 63мм. и 32 мм.
  • Четырехтрубный геотермальный зонд – состоит из четырех труб и наконечника. Применяется для увеличения мощности геотермального контура до 20% в холодных регионах.

Считаю, что использование четырехтрубного зонда ничем не оправдано.

Водный контур теплового насоса

Самый дешевый вариант геотермального контура, к сожалению, не у каждого есть рядом с домом озеро или река.

ВОДНЫЙ КОНТУР ТЕПЛОВОГО НАСОСА

Очень выгодная система, если у вас рядом с домом есть доступ к такому источнику низкопотенциального тепла, рассмотрите этот вариант.

Из чего сделать грунтовый теплообменник?

Труба для геозондов должна быть:

  • долговечной;
  • прочной;
  • иметь как можно большую теплопроводность.

Труба не должна:

  • быть подвержена коррозии;
  • иметь разборных соединений.

Мы используем полиэтиленовую трубу ПНД 32×2 ПЭ100 SDR17 и ПНД 40×2,4 ПЭ100 SDR17.

Критики могут сказать, что труба ПНД 32×2 ПЭ100 SDR17 рассчитана на давление 10 бар, и из такой трубы нельзя изготавливать геотермальный зонд, длинной 100 метров. Все знают, что водяной столб каждые 10 метров создает давление 1 бар. А 100 метров зонда это 10 бар + 1,5 бара еще должно быть в геотермальном контуре котельной. Труба не выдержит!!!

Это неверное рассуждение. На трубу грунты давят снаружи, а водяной столб изнутри.  Давление на стенку трубы примерно одинаковое.

Прекрасное тому доказательство, целые амфоры, найденные на дне моря, пролежавшие там 1 500 лет, на глубине 200 метров.

1500 ЛЕТНИЕ АМФОРЫ ПОД ВОДОЙПоэтому перед погружением геотермальных зондов их обязательно наполняют водой. Иначе трубу просто сдавит, и перекроет поток теплоносителя.

Чтобы узнать, как убрать воду из погруженных геотермальных зондов посмотрите это видео.

Подходите к выбору тщательно, если возникнут сложности, обращайтесь к нам, мы проконсультируем и подберем оптимальную систему отопления для вашего дома.

Александр Кузнецов

Вам могут быть интересны эти статьи:

15 ошибок при монтаже водяного теплого пола

Бойлер косвенного нагрева – что это и зачем он нужен?

Тепловой насос – миф или реальность?

Ошибки при бурении скважины

Незамерзающий уличный кран – что это? Как он работает?

Чтобы получать наши советы быстрее всех, подпишитесь на канал “Геотермика”

Instagram

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5ab8f7175816695c02d9afaf/5b2a620e1ff06700a9311ce7

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.