Геотермальный тепловой насос

Геотермальный тепловой насос

Рост цен на газ, электроэнергию и жидкое топливо заставляют владельцев загородных домов обращать свое внимание на системы отопления, использующие альтернативные источники тепловой энергии. Геотермальный тепловой насос обеспечит сокращение затрат на отопление дома.

Тепловой насос грунт-вода использует для нагрева воды в отопительной системе тепло, получаемое из земли. Грунт, аккумулирующий тепло недр и солнца, является бесплатным источником тепловой энергии, причем температура на глубине ниже уровня промерзания грунта остается практически неизменной на протяжении всего года. Для работы насоса используется электроэнергия, но поскольку расходуется она не на получение тепла, а только на его сбор и транспортировку, затраты ее незначительны.

Наша компания имеет большой опыт как по бурению скважин под коллекторы геотермальных насосов, так и по монтажу тепловых насосов для отопления.

Популярные модели

Цикл 2, сжатие

Именно этот компрессор и расходует всю необходимую для работы теплового насоса энергию, но по сравнению, к примеру, с отоплением от газового котла, эти затраты заметно ниже. К сравнению затрат мы вернемся позже.

Итак, нагретый до температуры 7-12°C газообразный хладагент из подземных труб в камере компрессора сильно сжимается, что приводит к его резкому нагреву. Чтобы понять это просто вспомните, как нагревается обычный велосипедный насос, когда вы накачиваете шины. Принцип тот же самый.

Хозяину на заметку

«Тепловой насос — современное отопление. Но реальные значения эффективности теплонасосов зависят от температурных условий, т.е. в холодные дни их эффективность падает. Она составляет порядка 150% при температуре −20 °C, и порядка 300% при температуре источника +7 °C».

Цикл 3, конденсация

После цикла сжатия, мы получили горячий пар под высоким давлением, который подается уже во внутреннюю, «домашнюю» часть теплового насоса. Теперь этот газ может быть использован для системы воздушного отопления или для нагрева воды в системе водяного отопления и горячего водоснабжения. Также этот горячий пар может применяться с системой «теплый пол».

Отдавая тепло в систему отопления, горячий газ охлаждается, конденсируется и превращается в жидкость.

Цикл 4, расширение

Эта жидкость поступает в расширительный клапан, где ее давление понижается. Теперь жидкий хладагент низкого давления снова направляется в подземную часть для нагрева до температуры земли. И все циклы повторяются.

Что такое тепловой насос и как он работает?

Тепловые насосы относятся к категории энергосберегающего оборудования. Они позволяют использовать общедоступное тепло грунта, грунтовых вод, рек, водоемов, окружающего воздуха для нагрева воздуха и воды в доме.

— Главное достоинство теплового насоса в том, что, потребляя один киловатт электрической энергии, в зависимости от условий он выдает от 3 до 5 кВт тепловой, — объясняет Юрий Григоренко, инженер компании «Энергео». — Соответственно, в отличие от электрического котла, к тепловому насосу требуется подведение в 3−5 раза меньшей установленной мощности. А это важно. Дело в том, что далеко не везде электроснабжающая организация может выделить для домовладельцев требуемую мощность в 10−30 кВт, необходимых для работы электрокотлов. В то же время 5−10 кВт выделенной мощности может быть более чем достаточно для отопления и покрытия общедомовых бытовых нужд в случае использования теплового насоса. Особенно остро этот вопрос стоит для домов большой площади.

Тепловой насос представляет собой установку, визуально напоминающую домашний холодильник. Особых требований к месту монтажа нет, для него не нужен дымоход или вентиляция. Установка теплового насоса, в отличие от газового оборудования, не требует каких-либо согласований проектной документации.

Внешне тепловой насос похож на холодильник. Фото: «Энергео»

Тепловые насосы не только выглядят как холодильник, но и работают по тому же принципу. Как происходит отбор тепла?

Низкопотенциальное тепло принимается тепловым насосом в теплообменнике-испарителе и передается хладагенту — веществу с низкой температурой кипения. Хладагент, получив определенное количество теплоты, испаряется и в газообразном состоянии поступает в компрессор. Компрессор сжимает его до высокого давления, повышая тем самым температуру. Далее газообразный хладагент поступает в следующий теплообменник — конденсатор. В нем происходит передача теплоты высокого потенциала теплоносителю системы отопления и горячего водоснабжения. После конденсатора хладагент проходит через редукционный клапан, где давление и температура снижаются до первоначальных параметров перед теплообменником-испарителем. Цикл замыкается и повторяется снова.

В зависимости от источника тепла различают типы тепловых насосов: «грунт-вода» (используется тепло грунта и грунтовых вод), «воздух-вода» (используем тепло атмосферного воздуха или системы вентиляции) и другие.

Например, забор тепла из грунта может осуществляться с помощью горизонтального геотермального контура (системы пластиковых труб на глубине 1,2−1,5 метра) или вертикальных геотермальных скважин, глубиной до 100 метров.

Горизонтальный геотермальный контур теплового насоса «грунт-вода». Изображение — «Энергео» Вертикальный геотермальный контур теплового насоса «грунт-вода». Изображение — «Энергео»

Окружающий воздух является наиболее доступным источником низкопотенциальной теплоты для теплового насоса «воздух-вода». Одним из его преимуществ является более простая схема монтажа оборудования в систему с уже установленным любым дополнительным источником тепла (например, дизельным или твердотопливным котлом).

«Воздух-вода». Изображение — «Энергео»

Эффективность использования теплового насоса определяется коэффициентом преобразования или коэффициентом трансформации (обозначается как СОР). Для современных тепловых насосов величина СОР может достигать 5−5,5. Значение СОР = 5 показывает, что при подводе к тепловому насосу 1 кВт электрической энергии можно получить 5 кВт тепла.

Тепловой насос «воздух-вода». Фото: «Энергео»

Стоит отметить, что тепловые насосы обеспечивают не только отопление и горячее водоснабжение, но и охлаждение дома летом.

Эффективность системы геотермального отопления для частных домов

Сегодня на рынке представлено множество отопительных систем, относящихся к категории альтернативных. Однако наибольшую эффективность показывает именно геотермальный тепловой насос для отопления дома и горячего водоснабжения. Такое оборудование стоит несколько дороже классических газовых или жидкотопливных котлов. Но подобные вложения, относясь к категории активных инвестиций, увеличивают цену недвижимости и «отбиваются» за 4-6 лет за счет гораздо более низких эксплуатационных затрат.

Данные системы геотермального отопления активно используются начиная с промышленных объектов и заканчивая установкой тепловых насосов для отопления бассейнов.

В теории из недр земли можно получить неограниченные объемы тепловой энергии. Согласно практическим данным количество извлекаемого тепла может изменяться в широких границах: количество извлекаемого может составлять 20-100 Вт на один метр погруженного в землю зонда. На объем генерации тепла оказывают влияние такие факторы, как уровень солнечного освещения, глубина залегания, присутствие грунтовых вод и др.

Почему выгодно отапливать дом тепловым насосом?

В большинстве случаев мы рекомендуем нашим клиентам устанавливать систему отопления на грунтовом тепловом насосе. Такой способ отопления дома имеет ряд неоспоримых преимуществ:

1. Самая эффективная система отопления дома на сегодняшний день.

2. Наименьшие ежемесячные затраты по сравнению с газовым или пеллетным отоплением.

3. Отопление и охлаждение в одной системе. Не нужно дополнительно устанавливать кондиционер.

4. Локальный и удаленный контроль. Вы можете следить за климатом в доме и управлять им с помощью термостата, расположенного в доме, или смартфона через интернет.

5. Возможность сделать систему полностью автономной благодаря сочлененным коллекторам и солнечным батареям. Теперь очередное повышение цен на энергоносители Вас не затронет.

В то же время следует сказать, что наибольшие затраты ожидают хозяев при покупке и установке оборудования для отопления дома тепловым насосом (от 10-15 тысяч евро «под ключ»). Поэтому к выбору оборудования и монтажной организации подходить следует особо тщательно.

Наш многолетний опыт подтверждает: отопление дома тепловым насосом – самое верное решение, которое только может принять будущий домовладелец. Один раз установив систему, вы не только зимой, но и летом будете убеждаться в ее эффективности, экономичности, снова и снова хвалить самого себя за правильное решение.

Если у вас возникли вопросы, пожалуйста, обращайтесь к нашим специалистам. Вы получите профессиональную консультацию по вашему проекту.

Воздушное отопление тепловым насосом “воздух”-“воздух” – работа в режиме кондиционирования летом.

Летом тепловой насос “воздух”-“воздух” может работать не как отопитель, а как кондиционер. Принцип работы в этом случае такой же, как при работе в режиме отопления, с той лишь разницей, что в режиме кондиционирования хладагент, который циркулирует по трубопроводам (10), во внутреннем блоке кондиционера (7) будет не нагревать, а охлаждать воздух, который по жесткому магистральному воздуховоду (2) и гибким шумоглушащим воздуховодам (1,12) подается в комнаты дома с помощью вентилятора (8). Таким образом система воздушного отопления тепловым насосом летом превращается в систему воздушного кондиционирования тепловым насосом.

Стоит заметить, что цена наружного блока кондиционера с функцией теплового насоса выше, чем цена обычного наружного блока кондиционера всего на 40 000…50 000 руб. , или на 20…30%. При этом тепловой насос не только обеспечит вас теплом зимой и прохладой летом, но и позволит сэкономить в случае отопления дома электричеством.

Воздушное отопление Антарес Комфорт способно работать также и с тепловыми насосами “воздух”-“земля” или “воздух”-“вода”.

Источники тепла для теплового насоса

Но тепловой насос может забирать тепло не только их рукотворных тепловых аккумуляторах, он возьмет тепло от любых природных накопителей тепла, включая:

Почва (геотермальный контур в примере выше). Контур укладывают змейкой с шагом 800 мм и закапывают в землю на 1000 мм. Для 10 киловатт нужен контур 400±50 метров длиной;

Скважина в скальной породе (1 метр скважины дает 55 Вт, если нужно 10 киловатт, нужна скважина 165-175 метров);

Водоем. Геотермальный контур укладывается на дно водоема. Для 10 киловатт нужен контур в водоеме длиной 300 метров. Трубу придется удерживать на дне. Для этого придется вешать на трубу 5 килограмм «якорей» на каждый метр трубы.

Важно понимать, что все перечисленные источники возобновляемого тепла, должны иметь температуру не менее 1°C, в течение всего зимнего периода.