Геотермальный тепловой насос как работает: Принцип работы геотермального теплового насоса

Принцип работы геотермального теплового насоса

        Тепловые насосы «Dewix»  являются  экономичными и легкими в эксплуатации.   Использование теплового насоса  выгоднее в денежном эквиваленте, по сравнению с использованием отопления газом, электричеством, дровяными котлами.  Стоимость теплового насоса с его установкой, конечно, не малая, но в то же время  это прекрасная инвестиция. Стоимость насоса отобьется уже за 2 года!  И Вы начнете существенно экономить деньги на отоплении. А ведь ресурс данного устройства — не менее 20 лет! 

  Недры земли дают нам бесплатное тепло. Почему же не использовать его для своей выгоды?! Тепловой насос благодаря своей конструкции помогает использовать тепло земли и преумножать его в несколько раз!

      Принцип работы геотермального отопления схож с принципом работы кондиционера или холодильника. Основным элементом является тепловой насос —  устройство, которое выкачивает тепло из земли и с его помощью отапливает Ваш дом. Система состоит из двух контуров – внутреннего и внешнего, соединяющихся между собой тепловым насосом. Внутренний контур —  это традиционная система отопления в доме —  радиаторы, теплые полы и т.д. Внешний – теплообменник, который монтируется под землей.  В нем циркулирует незамерзающая жидкость – рассол  или антифриз. Эта жидкость принимает на себя температуру грунта и уже прогретая поступает в геотермальный (тепловой) насос,  который и передает это тепло внутреннему контуру,  так и происходит нагрев воды в радиаторах.

  Геотермальный (тепловой) насос – основная составляющая системы. Этот небольшой, размером со стиральную машину, агрегат функционирует как холодильник, только наоборот.  Холодильник переносит тепло изнутри во вне.  Тепловой насос переносит тепло, накопленное в почве, в Ваш дом.    

        Тепловой насос состоит из 4-х основных агрегатов:

1. испаритель
2. конденсатор
3. расширительный вентиль (дроссель, понижает давление)
4. компрессор (повышает давление)

Эти агрегаты связаны замкнутым трубопроводом.    В системе трубопроводов циркулирует хладагент. В испарителе происходит процесс кипения хладагента за счет поступления тепла от теплоносителя.  Образующиеся от процесса пары сжимаются компрессором, что также сопровождается повышением  температуры, и поступают в конденсатор, где происходит уже отбор тепла в систему отопления.  Из конденсатора жидкий,  с уже понизившейся температурой, хладагент поступает на дроссельный клапан, осуществляющий автоматическое поддержание  процесса кипения  хладагента в испарителе.  За счет одновременной работы агрегатов теплового насоса  и повторения при этом термодинамического цикла реализуется  постоянный нагрев воды до задаваемой температуры.

Тепловой насос, конечно, затрачивает электроэнергию для питания компрессора и насосов, которые перекачивают теплоноситель, но при этом добытое из земли тепло в 3-4,5 раза больше, чем затраченная  электроэнергия! В этом и заключается выгода!  Получаете больше в 3-4,5 раза, чем затрачиваете!

Принцип работы теплового насоса

Постоянный рост цен на энергетические ресурсы заставляет владельцев загородных домов задумываться об использовании альтернативных систем. Сегодня уже очевидно каждому, что таким традиционным видам топлива для отопления, как природный газ, солярка, мазут, уголь, дрова, торфобрикеты или пеллеты нужно искать замену среди альтернативных источников. Одним из таких достаточно эффективных способов получения тепла является тепловой насос, принцип работы которого основан на отборе тепла от естественных низкопотенциальных источников возобновляемой энергии окружающей среды: грунт, термальные и артезианские грунтовые воды, водоёмы, наружный воздух.

Принцип работы теплового насоса

Живое общение

5 минут общения даст больше эффекта чем изучение всего сайта

Бесплатная консультация: +7 (495) 229-85-86

Схема тепловых насосов

В общем, система отопления с использованием такого альтернативного агрегата в своём составе имеет:

• зонд, представляющий собой, по сути, систему трубопроводов, которая находится в грунте или другой среде и служит для сбора и передачи тепла;
• собственно сам насос, состоящий из четырёх основных конструктивных элементов: испаритель, компрессор, конденсатор и дроссельный вентиль, объединённых трубопроводами в замкнутую систему;
• контур отопления.

На первый взгляд может показаться, что схема тепловых насосов довольно сложная, а принцип работы теплового насоса доступен для понимания только специалисту. Однако на самом деле всё гораздо проще. Чтобы понять принцип теплового насоса достаточно посмотреть на обычный холодильник, который забирает тепло от продуктов, лежащих внутри, и отводит его через решётку на задней стенке. Только схема тепловых насосов работает с точностью до наоборот – получает тепло из внешнего источника и передаёт его внутрь.

Работа теплового насоса

Итак, замкнутая система с циркулирующим хладагентом, например, фреоном, температура кипения которого всего порядка 4°С. Как осуществляется работа теплового насоса?

1. Холодный фреон начинает нагреваться в результате получаемого тепла от первичного контура в виде зонда, который в зависимости от используемого источника низкопотенциального тепла помещён в грунт, воду или находится на улице. Если говорить о грунте, то, как правило, его температура в течение года колеблется в пределах 8°С. Естественно, что при растущей температуре фреон начинает закипать и переходит в газообразное состояние.

2. На втором этапе фреон всасывается компрессором, где происходит его резкое сжатие с выделением большого количества тепла – температура фреона может достигать 90°С.

3. Далее перегретый газ подаётся в конденсатор. Этой температуры вполне достаточно для организации отопления и горячего водоснабжения загородного дома тепловым насосом. В конденсаторе температура хладагента падает, при этом выделяемое тепло передаётся системе отопления. Фреон конденсируется, превращаясь газожидкостную смесь.

4. В этом состоянии смесь поступает на дроссельный вентиль – специальный клапан, где происходит резкое снижение давления и температуры фреона, которая достигает 0°С, после чего превращённый в жидкость хладагент снова поступает с испаритель для получения тепла от возобновляемого природного источника – цикл замыкается.

Управление работой теплового насоса осуществляется терморегулятором. При достижении в помещении заранее заданной температуры он прекращает подачу электроэнергии на компрессор, останавливая работу системы, а при понижении температуры, включает его.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили геотермальные агрегаты, принцип работы которых основан на получения тепла от грунта. Они наиболее эффективны, надёжны, долговечны и обеспечивают стабильные характеристики независимо от погодных условий и времени года.

Принцип работы теплового насоса. Как работает тепловой насос?

Все больше и больше интернет пользователей интересуются альтернативами способами отопления: тепловыми насосами.

Для большинства это абсолютно новая и неизвестная технология, поэтому и возникают вопросы типа: «Что такое тепловой насос?», «Как выглядит тепловой насос?», «Как работает тепловой насос?» и пр.

Здесь мы постараемся просто и доступно дать ответы на все эти и еще много других вопросов, связанных с тепловыми насосами.

Что такое Тепловой Насос?

Тепловой насос — устройство (другими словами «тепловой котел»), которое отбирает рассеянное тепло из окружающей среды (грунт, вода или воздух) и переносит его в отопительный контур вашего дома.

Тепловой насос Грунт-Вода

Благодаря солнечным лучам, которые непрерывно поступают в атмосферу и на поверхность земли происходит постоянная отдача тепла. Именно таким образом поверхность земли круглый год получает тепловую энергию.

Воздух частично поглощает тепло от энергии солнечных лучей. Остатки солнечной тепловой энергии почти полностью поглощается землей.

Кроме того, геотермальное тепло из недр земли постоянно обеспечивает температуру грунта +8°С (начиная с глубины 1,5-2 метра и ниже). Даже холодной зимой температура на глубине водоемов остается в диапазоне +4-6°С.

Именно это низкопотенциальное тепло грунта, воды и воздуха переносит тепловой насос из окружающей среды в отопительный контур частного дома, предварительно повысив температурный уровень теплоносителя до необходимых +35-80°С.

ВИДЕО: Как работает тепловой насос Грунт-Вода?

Что делает Тепловой Насос?

Тепловые насосы — тепловые машины, которые предназначены для производства тепла с использованием обратного термодинамического цикла. Тепловые насосы переносят тепловую энергию от источника с низкой температурой в систему отопления с более высокой температурой. В процессе работы теплового насоса происходят затраты энергии, не превышающие объем произведенной энергии.

Прямой цикл Карно

В основе работы теплового насоса лежит обратный термодинамический цикл (обратный цикл Карно), состоящий из двух изотерм и двух адиабат, но в отличии от прямого термодинамического цикла (прямого цикла Карно) процесс протекает в обратном направлении: против часовой стрелки.

В обратном цикле Карно окружающая среда выступает в роли холодного источника тепла. При работе теплового насоса тепло внешней среды благодаря совершению работы передается потребителю, но с уже более высокой температурой.

Передать тепло от холодного тела (грунт, вода, воздух) возможно только при затрате работы (в случае с тепловым насосом — затраты электрической энергии на работу компрессора, циркуляционных насосов и пр.) или другого компенсационного процесса.

Еще тепловой насос можно назвать «холодильником наоборот», так как тепловой насос это та же холодильная машина, только в отличии холодильника тепловой насос забирает тепло снаружи и переносит его в помещение, то есть обогревает помещение (холодильник же охлаждает путем отбора тепла из холодильной камеры и выбрасывает его через конденсатор наружу).

Как работает Тепловой Насос?

Теперь поговори о том как работает тепловой насос. Для того, что понять принцип работы теплового насоса нам нужно разобраться в нескольких вещах.

1. Тепловой насос способен извлекать тепло даже при отрицательной температуре.

Большинство будущих домовладельцев не могут понять принцип работы теплового насоса Воздух-Вода (в принципе любого воздушного теплового насоса), так как не понимают каким образом может извлекаться тепло из воздуха при отрицательной температуре зимой. Вернемся к основам термодинамики и вспомни определение теплоты.

Теплота — форма движения материи, представляющая собой беспорядочное движение образующих тело частиц (атомов, молекул, электронов и др.).

Даже при температуре 0˚С (ноль градусов по Цельсию), когда замерзает вода, в воздухе все еще есть теплота.  Ее значительно меньше чем, например при температуре +36˚С, но тем не менее и при нулевой и при отрицательной температуре происходит движение атомов, а значит и происходит выделение теплоты.

Движение молекул и атомов полностью прекращается при температуре -273˚С (минус двести семьдесят три градуса по Цельсию), что соответствует абсолютному нулю температуры (ноль градусов по шкале Кельвина). То есть и зимой при минусовой температуре в воздухе есть низкопотенциальное тепло, которое можно извлекать и переносить в дом.

2. Рабочая жидкость в тепловых насосах — хладагент (фреон).

Хладагент R-410А, используемый в тепловых насосах

Что такое холодильный агент? Хладагент — рабочее вещество в тепловом насосе, которое отбирает теплоту от охлаждаемого объекта при испарении и передает тепло рабочей среде (например, воде или воздуху) при конденсации.

Особенность хладагентов в том, что они способны закипать и при отрицательных и при относительно низких температурах. Кроме того хладагенты могут переходить из жидкого состояния в газообразное и наоборот. Именно во время перехода из жидкого состояния в газообразное (испарения) происходит поглощение теплоты, а во время перехода из газообразного в жидкое (конденсации) происходит передача теплоты (отделение тепла).

3. Работа теплового насоса возможна благодаря его четырем ключевым компонентам.

Для того, чтобы понять принцип работы теплового насоса его устройство можно разделить на 4 основные элементы:

1. Компрессор, который сжимает хладагент для повышения его давления и температуры.
2. Расширительный клапан — терморегулирующий вентиль, который резко понижает давление хладагента.
3. Испаритель — теплообменник, в котором хладагент с низкой температурой поглощает тепло от окружающей среды.
4. Конденсатор — теплообменник, в котором уже горячий хладагент после сжатия передает тепло в рабочую среду отопительного контура.

Именно эти четыре компонента позволяют холодильным машинам производить холод, а тепловым насосам — тепло. Для того, чтобы разобраться как работает каждый компонент теплового насоса и для чего он нужен предлагаем просмотреть видео о принципе работы грунтового теплового насоса.

ВИДЕО: Принцип работы теплового насоса Грунт-Вода

Принцип работы теплового насоса

Теперь попытаемся подробно описать каждый этап работы теплового насоса. Как уже говорилось ранее — в основе работы тепловых насосов лежит термодинамический цикл. Это значит, что работа теплового насоса состоит из нескольких этапов цикла, которые повторяются снова и снова в определенной последовательности.

Рабочий цикл теплового насоса можно разделить на четыре следующие этапы:

1. Поглощение тепла из окружающей среды (кипение хладагента).

В испаритель (теплообменник) поступает хладагент, который находиться в жидком состоянии и имеет низкое давление. Как мы уже знаем при низкой температуре хладагент способен закипать и испаряться. Процесс испарения необходим для того, чтобы вещество поглотило тепло.

Согласно второму закону термодинамики тепло передается от тела с высокой температурой к телу с более низкой температурой. Именно на этом этапе работы теплового насоса хладагент с низкой температурой проходя по теплообменнику отбирает тепло от теплоносителя (рассола), который ранее поднялся из скважин, где отобрал низкопотенциальное тепло грунта (в случаи с грунтовыми тепловым насосами Грунт-Вода).

Дело в том, что температура грунта под землей в любое время года составляет +7-8°С. При использовании геотермального теплового насоса типа Грунт-Вода устанавливаются вертикальные зонды, по которым циркулирует рассол (теплоноситель). Задача теплоносителя — нагреться до максимально возмножной температуры во время циркуляции по глубинным зондам.

Когда теплоноситель отобрал тепло из грунта, он поступает в теплообменник теплового насоса (испаритель) где «встречается» с хладагентом, который имеет более низкую температуру. И согласно второму закону термодинамики происходит теплообмен: тепло от более нагретого рассола передается менее нагретому хладагенту.

Здесь очень важный момент: поглощение тепла возможно во время испарения вещества и наоборот, отдача теплоты происходит при конденсации. Во время нагрева хладагента от теплоносителя он меняет свое фазовое состояние: хладагент переходит из жидкого состояния в газообразное (происходит процесс закипания хладагента, он испаряется).

Пройдя через испаритель хладагент находиться в газообразной фазе. Это уже не жидкость, но газ, который отобрал тепло у теплоносителя (рассола).

2. Сжатие хладагента компрессором.

На следующем этапе хладагент в газообразном состоянии попадает в компрессор. Здесь компрессор сжимает фреон, который за счет резкого увеличения давления нагревается до определенной температуры.

Аналогичным образом работает и компрессор обычного бытового холодильника. Единственное существенное отличие компрессора холодильника от компрессора теплового насоса — значительно меньшая производительность.

ВИДЕО: Как работает холодильник с компрессором

3.

Передача тепла в систему отопления (конденсация).

После сжатия в компрессоре хладагент, который имеет высокую температуру поступает в конденсатор. В данном случае конденсатор — это тоже теплообменник, в котором во время конденсации происходит отдача теплоты от хладагента к рабочей среде отопительного контура (например воде в системе теплых полов, или радиаторов отопления).

В конденсаторе хладагент из газовой фазы снова переходит в жидкую. Этот процесс сопровождается выделением тепла, которое используется для системы отопления в доме и горячего водоснабжения (ГВС).

4. Понижение давления хладагента (расширение).

Теперь жидкий хладагент нужно подготовить к повторению рабочего цикла. Для этого хладагент проходит через узкое отверстие термо-регулирующего вентиля (расширительного клапана). После «продавливания» через узкое отверстие дросселя хладагент расширяется, вследствие чего падает его температура и давление.

Этот процесс сравним с распылением аэрозоля из балончика. После распыления балончик на короткое время становиться холоднее. То есть произошло резкое падение давления аэрозоля вследствие продавливания наружу, температура соответственно тоже падает.

Теперь хладагент снова находиться под таким давлением, при котором он способен закипеть и испаряться, что необходимо нам для поглощения тепла от теплоносителя.

Задача ТРВ (термо-регулирующий вентиль) — снизить давление фреона путем расширения его на выходе из узкого отверстия. Теперь фреон снова готов закипать и поглощать тепло.

Цикл снова повторяется до тех пор, пока система отопления и ГВС не получит от теплового насоса необходимый объем тепла.

Тепловые насосы. Тепловые насосы для отопления. Принцип теплового насоса

Запасы полезных ископаемых неуклонно истощаются, и все чаще ученые ищут альтернативные источники энергии, которые были бы, вдобавок, еще и экологически чистые.

Все чаще используются солнечные батареи, но тепло можно получить не только от солнца, но из всего, что нас окружает и имеет плюсовую температуру: из грунта, воздуха либо воды. Для этого используют тепловые насосы. Тепло, которое вырабатывается с их помощью, уже широко используется для отопления и горячего водоснабжения домов и промышленных зданий.

С древних времен люди использовали тепло земли для согрева жилья. Но для этого они банально копали землянки, делали бревенчатый накат, засыпанный землей, что позволяло экономить дрова и сохранять тепло в помещении. Тепловые насосы тоже используют тепло окружающей среды, правда, работая по другому принципу.

Установив тепловой насос, отпадает необходимость не только отопительного котла, но и кондиционера. А что еще более важно, позволяет не беспокоиться о регулярном повышении цен на топливо и электроэнергию. Источник тепла постоянно будет у вас под ногами, поскольку температура грунта на глубине не поднимается выше 10 градусов тепла.

Конденсатор, компрессор и испаритель – вот составные части этого агрегата. Тепловой насос действует по принципу холодильника, только наоборот. Нагретый теплом окружающей среды теплоноситель по трубам поступает в насос. В испарителе теплоноситель передает тепло фреону (хладогену), который испаряется. Компрессор сжимает пары, что приводит к значительному повышению температуры. Затем хладоген в конденсаторе, охлаждаясь, передает тепло в систему горячего водоснабжения и отопления дома, после чего возвращается в испаритель. И так по непрерывному циклу. По сути, нет необходимости в постоянной дополнительной заправке топливом, как в двигателе внутреннего сгорания.

Несмотря на то, что для работы компрессора теплового насоса необходима электроэнергия, ее расход в 3-4 раза меньше, чем при использовании электрического котла.

Теплоносителем могут быть различные вещества. Но если рядом есть речка или озеро, это сразу снимает проблему. В таком случае вода по трубам через тепловой насос охлаждается и возвращается в озеро или реку, не загрязняя окружающую среду. При отсутствии водоема, источником тепла может быть грунт — небольшой участок земли, в котором прокладывают трубы с водой, в которую добавлен антифриз, предотвращающий ее замерзание. При горизонтальной укладке труб для дома площадью до 200 кв.м. достаточно участка площадью примерно 320 кв.м. Но, если размеры участка не позволяют занять столько места под монтаж системы, производится монтаж труб в вертикальную скважину.

В случае установки теплового насоса в доме, используется тепло воздуха, что делает систему более эффективной. Летом тепловой насос можно использовать вместо кондиционера для охлаждения комнат. Кроме того, эффективность работы теплового насоса зависит от хорошего утепления стен здания, установки пластиковых окон, чтобы напрасно не отапливать улицу. Но в том случае, если здание находится в холодных широтах, на время особо сильных морозов, желательно иметь дополнительное электрическое отопление, либо использовать систему в сочетании с солнечными коллекторами.

Несмотря на то, что это оборудование дороже, чем обычные газовые или электрические котлы, оно быстро окупается благодаря экономии на оплате за газ и электроэнергию, но что более важно — этот метод является не только экологически чистым, но и позволяет освободиться от зависимости перед поставщиками газа.

Геотермальный тепловой насос — АО Гидроинжстрой

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.

Принцип действия и конструктивные особенности тепловых насосов

Система, использующая геотермальный насос для отопления дома, состоит из трёх контуров.

1. Внешний контур, находящийся в земле, служит для сбора тепловой энергии из грунта.
2. Контур хладагента, или собственно тепловой насос, где хладагенту через испаритель передается тепло, собранное в грунте.
3. Контур отопления, в котором теплоносителем служит вода, получившаятепло при конденсации хладагента.Она, циркулируя по трубам,нагревает дом.

Основные узлы такой системы отопления:

• коллектор или земляной зонд, отбирающий тепло из грунта;
• 1-й теплообменник, передающий это тепло хладагенту теплового насоса;
• компрессор;
• 2-й теплообменник, передающий тепло непосредственно в отопительную систему дома;
• трубы и радиаторы системы отопления.

Для отбора тепла из грунта используются два вида коллекторов: вертикальный и горизонтальный.

Горизонтальный коллектор — это трубопровод, прокладываемый в земле горизонтально. Форма трубопровода может быть различной, в зависимости от местных условий (спиральная, змеевидная и пр.) Такой коллектор прост в установке, и работы по его монтажу менее затратны. Но он имеет целый ряд недостатков:

1. Площадь участка, которую он занимает, достаточно велика: на один киловатт мощности геотермального насоса в среднем необходимо уложить трубопровод коллектора на площади в 25–50 м3.
2. Для производительности такого коллектора важны свойства грунта — его влажность и состав (песок, глина, суглинок). На влажных суглинках производительность выше, чем на сухих песчаных почвах. На последних для получения такой же мощности потребуется коллектор большей площади.
3. При большом количестве петель в трубопроводе коллектора потребуется дополнительный циркуляционный насос.
4. В дальнейшем участок земли, под которым проложен коллектор, может использоваться не иначе как под газон или однолетние цветы — другие посадки погибнут из-за низкой температуры почвы над коллектором.
5. На территории занятой коллектором не рекомендуется возводить какие-либо постройки.
6. Со временем грунт на участке, где установлен горизонтальный коллектор, вымораживается, теряет свои первоначальные свойства, что приводит к снижению эффективности работы системы.

Вертикальный коллектор лишен всех этих недостатков.

Вертикальный коллектор—длинная труба теплообменника, помещенная в скважину глубинойот 20 до 150 м. При большой глубине скважины теплообменник защищается обсадной трубой. Цена геотермального теплового насоса с вертикальным коллектором выше, поскольку его установка требует бурения скважины, но при этом ему присущи ряд неоспоримых преимуществ.

Преимущества вертикальных коллекторов:

• на большой глубине температура более высокая — порядка 4–8°C, поэтому эффективность такого коллектора выше;
• к тому же, на такой глубине температура остается стабильной в течение всего периода эксплуатации, а, значит, и эффективность системы тоже;
• для его установки требуется лишь небольшой участок для бурения скважины.

Поэтому специалисты рекомендуют отдать предпочтение именно системе с вертикальным коллектором. Наша компания уже более 20 лет работает в сфере геологии и на основании накопленного опыта советует выбрать именно вертикальный коллектор.

Хотите установить абсолютно пожаро- и взрывобезопасную, простую в управлении, экологически чистую, максимально автономную систему отопления дома установите тепловой насос, цена его будет оправдана за счет экономии на энергоносителях. Но учтите, что установка такого оборудования требует высокой квалификации и при проектировании, и при осуществлении подготовительных мероприятий, и при монтаже, и при выполнении пусконаладочныхработ.Поэтому рекомендуем вам обратиться к специалистам нашей компании и заказать услугу «геотермальное отопление дома под ключ», стоимость которой вы можете узнать, связавшись с нашим специалистом.

принцип работы, преимущества, выполнение монтажа

Из-за постоянного роста цен на энергоносители люди стараются стать энергетически независимыми. Так, более актуальным становится использование альтернативных источников тепла. Речь идет о геотермальной системе отопления, предполагающей применение специальных насосов. Благодаря ей становится возможным получение тепла непосредственно из земли.

Принцип работы системы отопления

Люди всегда старались получить тепло, исходящее из недр земли. Благодаря появлению геотермального отопления это стало возможным.

В центре земли располагается магма, прогревающая землю. Из-за наличия верхнего слоя грунта она не охлаждается. Достаточно было научиться применять такое тепло, чтобы открыть альтернативный источник тепла. При его грамотном использовании удастся решить проблему теплообеспечения любых загородных домов.

Многие люди считают принцип работы геотермального теплового насоса довольно сложным. На самом деле достаточно разобраться с особенностями отопления из земли. Работа системы возможна благодаря наличию внешнего контура, выполняющего функции теплообменника. Он располагается в воде либо под землей. Внутри этого элемента располагается вода или любая другая жидкость, вбирающая в себя тепло. Теплоноситель попадает в геотермальный насос, аккумулирующий тепло. Это оборудование распределяет полученную энергию по всему внутреннему контуру.

Стоит отметить, что подобные тепловые насосы соответствуют стандартным размерам, однако их производительность оказывается действительно высокой.

Разновидности геотермальных систем

Существует несколько видов таких систем отопления. Все они отличаются только теплообменником. Его выбор зависит от особенностей участка и некоторых нюансов местности.

• Горизонтальный теплообменник используется для отопления только при наличии значительной территории, где нет огорода либо сада. Если вы хотите обеспечить тепловую энергию для загородного дома площадью в 200 м², то размеры земельного участка должны составлять минимум 600 м². Трубы располагаются в подготовленных траншеях, находящихся ниже уровня промерзания земли. Естественно, эта глубина может быть разной в зависимости от региона.
• Вертикальный теплообменник помогает сэкономить место. Устанавливать такое оборудование можно, сохраняя ландшафт местности. Для углубления зондов применяется бурильное оборудование, что делает использование тепловых насосов дорогим. Важно помнить о том, что глубина скважины составляет около 100 м, а диаметр – не более 150 мм.
• Некоторые теплообменники размещаются в толще воды. Подобный вариант отопления признан наиболее экономным, однако он подойдет только для тех людей, чей дом находится на расстоянии в 100 м от ближайшего водоема. В таком случае удастся использовать тепловую энергию воды. Соответственно, все трубы укладывают непосредственно на дно озера или пруда глубиной минимум в 2,5–3 м. Площадь водоема должна составлять хотя бы 200 м².

Многие люди затрудняются сделать выбор. Чтобы не ошибиться, стоит учесть финансовые возможности и некоторые особенности земельного участка. Если рядом с домом располагается водоем, который соответствует всем упомянутым требованиям, то удастся организовать геотермальное отопление своими руками. Причем разрешение на использование тепловых насосов и выполнение работ от каких-либо инстанций не потребуется. Если говорить об использовании других систем, то для вертикального теплообменника потребуются значительные финансовые вложения, а для горизонтального – много незанятой земли.

Преимущества подобного способа отопления

Существует много противоречивых мнений об альтернативных источниках тепла. Естественно, геотермальное отопление дома не стало исключением. Однако объективных преимуществ у такой системы действительно много.

• В ходе экспериментов было доказано, что благодаря использованию тепловых насосов удастся получить тепло с минимальными затратами. Подобный вид отопления отличается действительно высоким КПД, а средства окупятся очень быстро.
• Количество энергии, которое может выделять грунт, считается безграничным. Соответственно, даже самой холодной зимой в помещении будет тепло.
• Благодаря подобной системе не придется покупать топливо и организовывать место для его хранения.
• Работа геотермального отопления осуществляется в автономном режиме, а значит, контроль или обслуживание не потребуются.
• Подобный вариант считается действительной экологичным. Это объясняется тем, что в процессе работы системы химические вещества не применяются. В свою очередь, это помогает избежать возможного возгорания.
• При желании можно реализовать подобную систему своими руками. Причем на выполнение работ потребуется минимум средств.
• Если вы правильно установили тепловой насос и учли особенности оборудования, то получите вечный источник тепла.

Самостоятельная организация геотермального отопления

Как уже упоминалось ранее, подобная система является наиболее доступной, а значит, каждый владелец дома может воспользоваться энергоресурсами земли. При этом организация геотермального отопления не потребует значительных вложений или человеческих ресурсов. Монтаж системы своими руками довольно прост. В данном случае главное – выполнить правильные расчеты.

Естественно, установка оборудования и самих тепловых насосов зависит от выбранного типа теплообменника.

• Проще всего выполнить монтаж при условии, что дом расположен возле водоема. В таком случае достаточно нанять нескольких помощников и спецтехнику, чтобы проложить трубу на дне. После этого останется лишь подключить тепловой насос, после чего в доме станет тепло.
• Если вы отдали предпочтение горизонтальному теплообменнику, то придется перекопать участок. Впоследствии здесь не удастся организовать сад или огород.
• Наиболее сложной считается установка вертикального теплообменника. Выполнение такой работы стоит доверить специалистам, имеющим соответствующий опыт и профессиональное бурильное оборудование.

Помимо укладки труб, необходимо обратить внимание на монтаж самого теплового насоса. Подобный прибор должен быть правильно установлен, иначе система окажется неэффективной.

Геотермальное отопление стало использоваться совсем недавно. Благодаря ему удается получить дешевую энергию с минимумом расходов. Чтобы такой альтернативный вариант оказался эффективным, необходимо учесть все требования, а также правильно установить тепловой насос.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Геотермальное отопление: принцип работы

Поговорим сегодня про геотермальное отопление и тепловые насосы. Для начала рассмотрим часть теоретическую: принципы работы, нюансы монтажа и его особенности при применении в местных условиях Складчатого Урала.

Принцип действия геотермального отопления: ликбез

Вспоминаем раздел молекулярной физики, в частности — раздел про свойства газов из школьного курса. Итак, если некоторые газы сжимать, они выделяют тепло — нагреваются, а если их расширять, они охлаждаются и выделяют холод. Примером такого газа является фреон. И как раз на этом свойстве основана работа обычного холодильника. А именно: компрессор сжимает газ, затем он охлаждается, проходя через радиатор сзади холодильника, отправляется по трубочкам во внутрь холодильника, где расширяется и охлаждает «внутренности». Напоминаем, что схема это очень упрощена. Но так работает обычный холодильник.

А что, если взять у нашего холодильника радиатор и поместить его в пол? Тогда мы получим теплый пол. Если же холодильную камеру закопать в землю (без дверцы), то обогрев пойдет за счет радиатора холодильника. И это уже будет тепловой насос – или холодильник наоборот, «неправильный» антихолодильник.

Принципы работы теплового насоса

Как же работает тепловой насос? Внутри у агрегата есть замкнутый контур с фреоном, на контуре 4 устройства. Первое – компрессор, который сжимает газ. Второе – это теплообменник. Третье – камера испарения или расширения. Четвертое – еще один теплообменник, согревающий фреон, сильно охлажденный после расширения.

Когда компрессор сжимает газ, он нагревается, допустим, до температуры 65 градусов и поступает в теплообменник, через него он нагревает теплоагент. Под воздействием циркуляционного насоса теплоагент проходит через теплый пол или радиатор, нагревая дом. При этом он остывает и снова возвращается к теплообменнику. Сжатый газ остывает и поступает в камеру испарения (она же — расширения), где остывает окончательно. Дальше газ идет на еще один теплообменник, где немного нагревается и снова отправляется в компрессор.

Излишний холод необходимо куда-то сбрасывать (через последний теплообменник перед компрессором). Вот для этого существуют разнообразные коллекторы (воздушные, солнечные и пр.).

Типы коллекторов

Давайте разберемся с типами коллекторов, связанных с водой и землей. Они бывают двух видов – открытые и закрытые. Открытые проще: есть две скважины производительностью примерно на 5 кубов, мы выкачиваем воду из одной, направляем ее на коллектор, вода остывает, и мы сбрасываем ее во вторую скважину. Таким образом происходит работа с теплообменником.

Схема простая, и вроде бы должна отлично работать. Однако проблема в том, что надо обязательно учитывать местные условия. Во-первых, расстояние между скважинами должно быть минимум метров 8-10, иначе их не пробурить, будет потеря давления и отсутствие выброса шлама. А в условиях Складчатого Урала даже на таком расстоянии скважины могут иметь разную производительность. По идее, сколько воды скважина дает, столько же может и принять. Но в разных геологических разрезах схема не действует.

Есть и другая проблема. В наших условиях мы получаем воду из производительной зоны трещиноватости. А если их две, расположены одна над другой, и та, что повыше – непродуктивна, другими словами, сухая, потому что где-то у нее есть точка разгрузки. Или когда из первой скважины, объемом 5 кубов, вода выкачивается и сбрасывается во вторую, но уходит всего полкуба, а остальное разгружается в другом месте, наступает момент, когда вода в скважине заканчивается, и система встает. Результат — всё и все замерзли.

Кроме того, в наших условиях далеко не все скважины выдают 5 кубометров, большая часть дает меньшее количество воды. По итогу, сделать такую систему во многих районах не всегда получается.

Закрытый тип коллектора

Теперь рассмотрим закрытый контур. Это труба, которая тоже замкнута в контур, с циркулирующим «рассолом» — специальным образом перемешанными спиртом и водой. Циркуляция происходит при помощи насоса. Располагается замкнутый контур (он же коллектор) или вертикально, или горизонтально.

Горизонтальный контур можно вкопать в землю, ниже точки промерзания, или утопить в водоеме (соответственно, непромерзающем до дна или проточном, поскольку тепло мы будем забирать и замораживать все вокруг). Это дешево. Но обязательно привлечет внимание санитаров и экологов: при утечке «рассола» из коллектора вся живность рискует погибнуть.

Что касается закопанного коллектора, то при постоянном охлаждении грунта трава на поверхности появится только к середине короткого уральского лета. Постепенно начнется эрозия почвы, с вечной грязью и пылью. Можно закатать участок в асфальт, но трещин и провалов не избежать. Кроме того, учитывая глубину промерзания, вкапывать горизонтальный коллектор на 2,20 метра, тоже сомнительное удовольствие.

Вертикальный коллектор геотермального отопления

Это такой же замкнутый контур из труб (обычно, полиэтиленовых), по которому бегает «рассол» под действием насоса. То есть труба уходит вниз и поднимается вверх, создается колено, на котором ставится тепловой зонд (или наконечник). Температура воды и земли внизу 4 градуса, и за счет определенного метража мы можем получить заданное количество теплоты. Но метраж должен быть немалым: для обычного загородного домика необходимо метров 200. Это одна скважина по 200, или две по 100, или четыре по 50 метров – прикидываем стоимость буровых работ.

При монтаже трубы в пробуренную скважину возникают свои интересные «эффекты». Например, полиэтилен легче воды, и пустая труба с наконечником всплывает обратно. Смонтировать ее без специнструмента довольно сложно.

Когда скважин много, все трубы сводят в концентрационном колодце, откуда дальше направляют в дом. После чего элементы укладываются, соединяются, подключаются, и после пуско-наладки система начинает работать.

Это в теории. А вот про экономику и практику мы поговорим в следующей части. Ждите новый видеоролик о геотермальном отоплении с выводами об эффективности данной системы в местных условиях.

Есть вопросы? Пишите в WhatsApp
Наш канал в Телеграм 
Мы в Вконтакте
Мы в OK.RU
Мы на Facebook
Телефон: +7 (343) 268-17-07

Как работает геотермальный тепловой насос?

Как и холодильник, геотермальный тепловой насос просто передает тепло из одного места в другое. Когда холодильник работает, тепло отводится из внутренней зоны хранения продуктов на улицу, на вашу кухню. Следовательно, охлаждение внутрь не добавляется; тепло выводится.

Чтобы понять работу геотермального теплового насоса, полезно понять, как работает холодильник. Холодильник использует холодильный контур с четырьмя основными компонентами, компрессором (1), конденсатором (2), расширительным устройством (3) и испарителем (4).Хладагент (иногда называемый торговой маркой Freon) прокачивается через контур для передачи тепла из внутренней части холодильника наружу.

Видео: Как работает геотермальное отопление и охлаждение?

Компрессор (1) — это насос. Он также создает давление в газообразном хладагенте. Поскольку температура и давление напрямую связаны, по мере увеличения давления температура увеличивается. Газ с высокой температурой / высоким давлением течет от компрессора к конденсатору (2).Более холодный воздух на кухне (относительно температуры хладагента от 150 до 180 ° F [65-85 ° C]) вызывает конденсацию хладагента в жидкость. Когда две поверхности с разными температурами соприкасаются (или очень близко разделяются только трубкой), более горячая поверхность охлаждается, а более холодная поверхность нагревается. Это закон физики, называемый вторым законом термодинамики. Таким образом, конденсатор отдает тепло кухне.

Узнайте, сколько денег геотермальная энергия может сэкономить вам на счетах за отопление и охлаждение.

Следующим этапом процесса является устройство расширения (3). Расширительное устройство представляет собой небольшое отверстие, через которое нагнетается хладагент. Небольшое отверстие создает перепад давления между двумя сторонами устройства. Думайте о расширительном устройстве, как о плотине на реке с дырой в дамбе. Вода, протекающая через отверстие, находится под низким давлением со стороны выхода потока; вода с другой стороны (сдерживаемая плотиной) находится под высоким давлением. Еще раз, соотношение давления / температуры (более низкое давление / более низкая температура) создает холодный жидкий хладагент под низким давлением, который подается в испаритель (4).

По мере того, как теплый воздух внутри холодильника (относительно очень низкой температуры хладагента) проходит через змеевик испарителя (4), более горячая поверхность (воздух внутри холодильника) охлаждается, а более холодная поверхность (хладагент в испарителе (4) ) трубка) становится теплее. Жидкий хладагент снова испаряется в газообразную форму, и цикл начинается снова, когда хладагент входит в компрессор (1). Таким образом, испаритель поглощает тепло изнутри холодильника, благодаря чему продукты остаются холодными.

Кондиционер или холодильник передает тепло только в одном направлении. Тепловой насос может передавать тепло в двух направлениях, тем самым нагревая или охлаждая пространство. Большинство тепловых насосов нагревают или охлаждают воздух. Некоторые тепловые насосы нагревают или охлаждают воду. К тепловому насосу добавлен дополнительный компонент, реверсивный клапан, который позволяет хладагенту изменять направление, позволяя нагревать охлаждаемое пространство.

Геотермальный тепловой насос имеет компрессор, конденсатор, расширительное устройство и испаритель, такой как холодильник, но также включает реверсивный клапан для нагрева и охлаждения.Большая разница между холодильником или традиционным кондиционером и геотермальным тепловым насосом заключается в способе передачи тепла. Геотермальный тепловой насос передает тепло между контуром хладагента и землей, а не между контуром хладагента и воздухом. Земля является гораздо более мягким источником тепла, поскольку в течение года температура меняется очень мало. Однако температура наружного воздуха значительно меняется в течение года, что делает геотермальный тепловой насос гораздо более энергоэффективным, чем традиционный кондиционер или тепловой насос.Компрессор геотермального теплового насоса также работает при более низком давлении из-за более мягкого источника тепла / теплоотвода (земля), что помогает продлить срок службы.

Геотермальный тепловой насос во многом похож на холодильник. Простая технология охлаждения в сочетании со стабильной температурой Земли обеспечивает тихие, надежные и энергоэффективные системы отопления и охлаждения для современных взыскательных домовладельцев.

Геотермальные тепловые насосы: что вам нужно знать

Последнее обновление 26. 11.2019

Существует множество различных технологий для обогрева и охлаждения вашего дома.Земные тепловые насосы (также известные как геотермальные тепловые насосы, GHP или GSHP) используют тепло земли для нагрева или охлаждения воздуха в вашем доме. Подобно воздушным тепловым насосам (ASHP), наземные тепловые насосы используют естественную разницу температур для обеспечения теплого или холодного воздуха энергоэффективным способом. GSHP отличаются от традиционных технологий отопления, использующих газ и нефть, в том смысле, что они концентрируют и перемещают тепло, а не производят его путем сжигания.

Как работает геотермальный тепловой насос?

Проще говоря, грунтовый тепловой насос обогревает ваш дом или офис, передавая тепло из-под земли внутрь вашего здания.Это происходит в четыре этапа:

1. Смесь воды и антифриза циркулирует по подземной трубе

Этот трубопровод известен как контур заземления. Его можно установить горизонтально или вертикально под землей, в зависимости от имеющегося у вас места и простоты установки.

2. Контур заземления поглощает тепло от земли и передает его в систему трубопроводов.

Поскольку контур заземления обеспечивает циркуляцию смеси антифриза через землю, тепло в земле улавливается жидкостью.Это происходит потому, что постоянная температура земли выше, чем температура жидкости, и тепло естественным образом перетекает из более теплых областей в более холодные.

3. Теплообменник системы концентрирует накопленное тепло

Когда жидкость собирает тепло от земли, это тепло необходимо сконцентрировать, чтобы обеспечить комфортный климат в вашем доме. В типичной системе GSHP жидкость, которая прошла цикл через контур заземления, проходит через теплообменник, где захваченное тепло передается охлаждающей жидкости, циркулирующей через отдельную систему контура.Эта жидкость прокачивается через компрессор, который концентрирует поглощенное тепло до гораздо более высоких температур в виде пара.

4. Тепло перемещается в ваш дом.

Концентрированный горячий пар проходит через второй теплообменник, который поставляет тепло в ваш дом, когда воздух проходит через этот второй теплообменник, поглощая тепло и перемещаясь по всему дому. По мере того, как ваш дом нагревается, сжатый пар охлаждается и перекачивается обратно через первый теплообменник, чтобы собрать больше тепловой энергии из внешней земли.Это происходит постоянно, чтобы поддерживать температуру воздуха в помещении.

В теплые месяцы этот процесс просто идет в обратном направлении, чтобы охладить ваш дом. Вместо того, чтобы передавать тепло от земли к вашему дому, хладагент сначала прокачивается через теплообменник внутри вашего дома, где он поглощает тепловую энергию и перемещает ее вниз через контур заземления, рассеивая тепло в землю.

Что такое геотермальная энергия?

Геотермальная энергия — это тепло, которое существует внутри Земли.Он возникает в результате радиоактивного распада горных пород и минералов глубоко под землей — процесса, который происходит постоянно и продолжается с момента образования Земли. Геотермальная энергия является основной причиной извержений вулканов. Он также отвечает за поддержание постоянной теплой температуры земли под нашими ногами (от 50 до 60 градусов по Фаренгейту).

Типы грунтовых тепловых насосов

Существует четыре основных типа систем GSHP, которые различаются конфигурацией контура заземления. Три из этих типов классифицируются как системы с обратной связью, а четвертый тип — это системы с обратной связью.Геотермальные тепловые насосы с замкнутым контуром гораздо чаще используются в жилых помещениях, чем в системах с открытым контуром.

Замкнутые геотермальные тепловые насосы

Замкнутые грунтовые системы тепловых насосов характеризуются тем, что все они циркулируют антифриз через замкнутый контур подземных трубопроводов, обычно сделанных из пластиковых труб. Теплообменник в системах с замкнутым контуром передает тепло между раствором антифриза в замкнутом контуре и хладагентом в собственном тепловом насосе.Тепловые насосы с замкнутым контуром составляют большинство установок GSHP в США.

Существует три типа замкнутых систем: горизонтальные, вертикальные и пруд / озеро. Горизонтальная замкнутая система , которая обычно лучше всего подходит для жилых помещений, включает прокладку контура заземления горизонтально под землей, обычно на глубине от четырех до шести футов. Вертикальная замкнутая система лучше подходит для больших коммерческих зданий, желающих использовать геотермальный тепловой насос, или тех, кто хочет минимизировать изменение существующего ландшафта над землей.В этих системах контур заземления проходит прямо вниз на расстояние от 100 до 400 футов (в зависимости от местной почвы и геологии), а затем возвращается на поверхность. Вертикальные системы контура заземления также подходят для участков, где почва слишком мелкая и / или в которой трудно рыть траншею.

Наконец, замкнутая система пруд / озеро включает прокладку контура заземления под ближайшим источником воды на глубине не менее восьми футов от поверхности. Часто это самый дешевый вариант, но он возможен только в том случае, если поблизости есть подходящий водоем.

Один из вариантов замкнутых систем называется прямой обмен . В этом подходе нет теплообменника, и вместо этого хладагент перекачивается непосредственно через контур заземления (обычно сделанный из меди). В системах с прямым обменом используется более крупный компрессор, и они лучше всего работают на влажных почвах, но вы можете столкнуться с проблемами экологического регулирования из-за того, что система с прямым обменом циркулирует хладагент через землю вместо водной смеси.

Геотермальные тепловые насосы открытого типа

Менее распространенным вариантом геотермальной системы теплового насоса является установка с открытым контуром.В системах с открытым контуром вода из скважины или с поверхности циркулирует через тепловой насос вместо использования замкнутого контура заземления с антифризом внутри. Системы с разомкнутым контуром должны соответствовать всем местным нормам по сбросу грунтовых вод, поскольку вода сбрасывается обратно в окружающую среду, когда она циркулирует через теплообменник.

Что такое тепловой насос? Узнайте, как работают геотермальные тепловые насосы | Тепловые насосы Kensa

Каковы преимущества геотермальных тепловых насосов?

• Право на вознаграждение за возврат

Тепловые насосы играют огромную роль в достижении цели к 2050 году.Чтобы стимулировать внедрение возобновляемого отопления, внутренние проекты с использованием утвержденных схем сертификации микрогенерации (MCS) наземных источников вознаграждаются семилетним доходом через внутренний RHI. Тепловые насосы Kensa, одобренные MCS, делают это возможным. Посмотреть все доступные варианты финансирования можно здесь.

• Низкие выбросы углерода и улучшенное качество воздуха

Обладая высокой эффективностью, геотермальные тепловые насосы не производят выбросов и предлагают низкоуглеродную замену системам сжигания ископаемого топлива.

Согласно статистике, 17 000 преждевременных смертей можно предотвратить ежегодно за счет снижения смертности и заболеваний, связанных с плохим качеством воздуха. Земные тепловые насосы не создают твердых частиц, оксида азота (NOx) или оксида серы (SOx), которые способствуют загрязнению воздуха.

И это еще не все. Чем больше возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, вносят в электрическую сеть, тем ниже содержание углерода в электричестве. Это означает, что небольшая часть электроэнергии, потребляемой наземным тепловым насосом, в ближайшие годы станет все менее и менее углеродоемкой.

• Эффективное и доступное отопление

По сравнению с жидким топливом или сжиженным нефтяным газом вы можете рассчитывать сэкономить около 30-50% на счетах за отопление.

Тепловой насос с грунтовым источником питается от электричества, обеспечивая от 3 до 4 кВт возобновляемой энергии на каждый 1 кВт потребляемой электроэнергии. Такая эффективность делает геотермальные тепловые насосы наиболее энергоэффективной доступной технологией отопления, что приводит к более низким счетам за электроэнергию и низкому уровню выбросов углерода.

• Свободное тепло от земли

Тепловые насосы, работающие на земле, от рек до скал, поглощают солнечную энергию из различных природных ресурсов.В отличие от ископаемого топлива, наземные тепловые насосы предлагают современные, более чистые и экологически безопасные средства использования естественной энергии земли. Вы даже можете использовать эту энергию в собственном саду.

• Установлен внутри вашей собственности

Тепловой насос с грунтовым источником использует тепло извне. Однако сам тепловой насос надежно устанавливается внутри дома — так же, как и традиционный бойлер. Тепловой насос не громче кухонного прибора, такого как посудомоечная машина, его легко установить в сушильном шкафу или кухонном шкафу.

• Практичная и безопасная альтернатива ископаемому топливу

Наземные тепловые насосы не требуют ежегодного обслуживания, требуют минимального обслуживания и устраняют проблемы с доставкой топлива.

По сравнению с традиционными газовыми котлами, системами на жидком топливе или сжиженном нефтяном газе, наземные системы не подвержены повышению цен на топливо или угрозам энергетической безопасности. Они также используют не сжигаемый источник топлива, поэтому риск возгорания отсутствует.

• Умное отопление

В сочетании с интеллектуальным управлением геотермальные тепловые насосы могут сэкономить еще больше денег на отоплении.Умное отопление использует физику свойств и предпочтения для создания желаемого графика отопления. Он может учитывать самое дешевое время для использования электроэнергии — например, использование теплового насоса, когда потребности сети, цена и выбросы углерода самые низкие.

• Подходит для любой недвижимости и проектов

Тепловые насосы могут быть установлены в любом здании, от нового до старого, от городского до сельского, опровергая заблуждение, что они предназначены только для новых построек.

Новые и существующие объекты недвижимости используют низкоуглеродистые и доступные преимущества геотермальных тепловых насосов.Лодки, предприятия, школы, многоэтажные дома, коттеджи, переоборудованные сараи, перечисленные дома — что угодно, тепловой насос Kensa почти наверняка может его обогреть.

• Охлаждение летом

Тепловой насос с грунтовым источником часто может обеспечить активное или пассивное охлаждение любой собственности. Будь то пассивная передача исходной температуры грунта в здание или активная циркуляция охлажденной воды, охлаждение — полезная функция для коммерческих помещений или домов летом.

• Совместимость с другими возобновляемыми технологиями

Наземные тепловые насосы могут использоваться с другими формами возобновляемых источников тепла или с источниками отработанного тепла для дальнейшего повышения эффективности, снижения затрат и включения в более крупное решение. Как насчет использования отработанного тепла из центра обработки данных и одновременного обеспечения охлаждения или использования собственной избыточной электроэнергии от локального производства?

Чтобы сделать ваше отопление полностью возобновляемым, тепловые насосы могут работать от солнечной и ветровой энергии для обеспечения автономности. Они могут даже поглощать энергию из таких источников, как сточные воды, при условии, что они достаточно глубокие.

водяных тепловых насосов по сравнению с грунтовыми тепловыми насосами: что лучше? — Sobieski Services

Тепловые насосы обеспечивают чрезвычайно эффективный уровень отопления и охлаждения помещений по очень экономичной цене. Широко используемым типом геотермальных тепловых насосов является тепловой насос из грунтового или водяного источников.Следующее руководство поможет вам понять различия и определить, какой стиль лучше для вас.

Геотермальные тепловые насосы и принцип их работы

Тепловой насос с водным источником и модель с грунтовым источником работают по схожему принципу. Они отбирают тепло там, где оно не нужно, и перемещают его в места, где оно необходимо, обеспечивая охлаждение летом и обогрев зимой. Тепло приобретается и выделяется с помощью раствора хладагента или иногда простой воды, циркулирующей по разветвленной сети труб, называемой петлей.

Земные тепловые насосы

Наземные тепловые насосы используют почву за пределами вашего предприятия в качестве источника для улавливания тепла и в качестве места, где выделяется тепло. На глубине около шести футов под поверхностью земли температура остается относительно постоянной на уровне от 45 до 60 градусов круглый год. Это обеспечивает постоянный источник тепла, из которого можно легко отводить или добавлять тепло с постоянной надежностью и эффективностью. В системе заземления петлевые трубы закапываются в траншеях, вырытых в земле.

Петлевые трубы образуют большую сеть изгибов, и в некоторых случаях трубы накладываются друг на друга, чтобы создать большую площадь поверхности для отвода и отвода тепла. Петли подключены к основному тепловому насосу, установленному внутри вашего объекта. Сам блок теплового насоса содержит основные рабочие компоненты системы, такие как вытяжные устройства, устройства обработки воздуха и воздуходувки, а также термостаты и другие элементы управления. При охлаждении раствор хладагента или вода движется по замкнутым трубам внутри вашего помещения.

Тепло отводится из внутренних помещений и передается воде или хладагенту, который затем циркулирует по трубам в подземный контур. При нагреве поток раствора хладагента меняется на противоположный. Тепло улавливается от земли, окружающей наружные трубы контура, циркулирует в помещении и передается в теплообменник, который создает теплый воздух для распределения внутри вашего здания.

Водяные тепловые насосы

Водяной тепловой насос работает почти так же, за исключением того, что контурные трубы погружены в водоем на глубине, на которой вода не замерзает зимой и не становится слишком холодной. летом жарко.Раствор хладагента в контурных трубах циркулирует как обычно, но в этом случае он собирает или выделяет тепло внутри источника воды. Общие источники воды — озера, пруды, водоносные горизонты или колодцы.

Земной или водяной тепловой насос: Что лучше?

Тепловые насосы с водяным источником тепла могут быть менее дорогими в установке, чем модели с тепловым источником воды. Они не требуют обширных рытье и рытье траншей, которые в противном случае потребовались бы для заглубления контура заземления. Может использоваться как вертикальная, так и горизонтальная установка петлевых труб, в зависимости от глубины и характеристик источника воды.Может быть проще установить контурные трубы источника воды.

С другой стороны, тепловые насосы с водяным источником нецелесообразны, если у вас нет колодца, пруда, водоносного горизонта или водоема рядом с вашим учреждением, где вы можете погрузить контурные трубы. Тепловому насосу с водным источником может потребоваться дополнительное оборудование для правильной работы, такое как градирня, где тепло передается назад и вперед внутри вашего здания. Проконсультируйтесь с местным надежным геотермальным экспертом, чтобы узнать, какой тепловой насос лучше всего подходит для ваших нужд: грунтовый или водяной.

Наша цель — помочь обучить наших клиентов сантехнике, HVACR, противопожарной защите и системам сигнализации в механических, коммерческих и жилых помещениях. Чтобы получить дополнительную информацию о преимуществах водяного теплового насоса или просмотреть проекты, над которыми мы работали, посетите наш веб-сайт!

Земляные тепловые насосы | Центр устойчивой энергетики

Всего на 2 метра ниже поверхности температура земли является довольно постоянной 11-12 ° C. Мы можем улавливать это тепло и использовать его в качестве надежного возобновляемого источника тепла для работы систем центрального отопления в наших домах

Почва, глина и камни, найденные на глубине 2 м, могут не казаться теплыми на ощупь, но тепла там достаточно — поглощается, в первую очередь, от солнца — для использования тепловыми насосами, использующими грунтовые источники, и их выпуска в дома и другие здания.Это делается с помощью подземной сети заполненных жидкостью труб, соединенных с компрессором и насосным агрегатом.

Если вы подумываете об установке геотермального теплового насоса, определенно стоит знать, как он работает. Наиболее отличительной особенностью является трубопровод, обычно около 100 м, который заглублен в петли в траншеях (фото ниже) или в одной или нескольких вертикальных скважинах. После того, как трубопровод будет закопан, поверхность земли может снова превратиться в поле, сад, дорогу и т. Д., И вы даже не узнаете, что это было там.

Жидкость — обычно вода с антифризом — прокачивается по трубопроводу и поглощает тепло земли. Компрессор в основном блоке теплового насоса немного повышает температуру этой жидкости, а теплообменник передает тепло в отдельный объем воды, который циркулирует вокруг системы центрального отопления. Охлажденная вода перекачивается обратно в заглубленный трубопровод, и цикл начинается снова.

Вся система питается от электричества, поэтому, если он не исходит от возобновляемого источника, такого как ветряная турбина или солнечная панель, тепловой насос с наземным источником по-прежнему генерирует выбросы углерода, хотя и меньше, чем те, которые связаны с традиционными типами отопления и с отсутствие выбросов на месте.

Для более подробного объяснения того, как работают тепловые насосы, посмотрите это видео. Мы сделали это несколько лет назад, но он до сих пор набирает много просмотров — по последним подсчетам, более 25000!

Подходит ли моя недвижимость?

Если вы подумываете о тепловом насосе, очень важно убедиться, что ваш дом хорошо изолирован, поскольку тепловые насосы лучше всего работают в зданиях, которым требуется мало энергии для поддержания температуры после ее достижения.

Тепловые насосы работают тем эффективнее, чем меньше разница температур между коллекторами (трубами в земле) и излучателями (системой распределения тепла).Следовательно, тепловые насосы производят тепло при более низкой температуре, чем обычная система центрального отопления, и поэтому для распределения тепла требуется большая площадь. Идеально подходят полы с подогревом, но также можно использовать большие радиаторы для тепловых насосов. Тепловые насосы также работают более эффективно, когда в системе возникают постепенные, а не внезапные изменения температуры, и поэтому их необходимо регулировать иначе, чем в традиционных системах центрального отопления.

КПД теплового насоса рассчитывается с помощью коэффициента, называемого «КПД» (Coefficient of Performance, CoP).Так, например, если ваш тепловой насос производит 4 единицы (кВт) тепла на каждую 1 единицу (кВт) используемой электроэнергии, CoP будет 4. CoP зависит от таких факторов, как правильный размер системы, тип система распределения тепла, энергоэффективность собственности, температура грунта и требуемая температура в помещении. Поскольку тепловой насос не всегда будет работать с максимальной эффективностью, указанная CoP всегда будет выше, чем фактическая эффективность системы в течение года.

Типичный бытовой насос размером с большой холодильник, и вы можете установить его в пристройке или подвале.Желательно размещать его рядом с коллекторами. Хороший установщик проследит за правильностью размеров теплового насоса, коллектора и системы распределения тепла. Недостаточный или завышенный размер компонентов приведет к снижению эффективности и может привести к чрезмерным расходам, промерзшей земле или плохо отапливаемому дому. Убедитесь, что и ваши продукты, и установщик зарегистрированы в схеме сертификации Microgeneration (MCS), и в идеале найдите установщика, который является членом схемы Кодекса потребителей возобновляемой энергии.Рекомендуем получить не менее трех котировок для сравнения.

Затраты и экономия

Установка типичной системы стоит около 10 000–18 000 фунтов стерлингов, причем стоимость значительно варьируется в зависимости от размера системы и требуемых дополнительных работ (например, установка полов с подогревом). Тип топлива, которое вы заменяете, будет определять, сколько вы сэкономите, как и CoP системы. На основе отдельно стоящего дома с 4 спальнями потенциальная годовая экономия составляет (данные Energy Saving Trust):

/ a

Первоначальные капитальные затраты будут компенсированы этими сокращенными счетами за топливо, и потребность в обслуживании или техническом обслуживании незначительна (см. вставку).Большая часть энергии, которую вы используете для отопления, будет поступать из земли, поэтому вы будете меньше подвержены колебаниям рыночных цен и будете иметь надежное энергоснабжение для своего дома. Более того, после того, как вы установили тепловой насос, вы будете иметь право на выплаты в размере от 2405 до 2830 фунтов стерлингов в год в рамках программы вознаграждения за возобновляемое тепло.

Если вы используете какую-либо форму производства электроэнергии из возобновляемых источников, эксплуатационные расходы будут ниже, особенно с ветряной турбиной, поскольку зимой, когда вам потребуется отопление, будет больше выработки, чем солнечные панели, которые производят больше энергии летом.Тем не менее, появление постоянно улучшающихся вариантов аккумуляторов означает, что теперь есть возможность хранить эту генерируемую электроэнергию для использования в более поздний момент для питания теплового насоса в то время, когда солнечные панели или ветряная турбина не вырабатывают. Несмотря на то, что существует первоначальная стоимость, это может значительно снизить (а в некоторых случаях и полностью исключить) эксплуатационные расходы теплового насоса и значительно улучшить воздействие дома на окружающую среду.

Техническое обслуживание

Поскольку система закрыта и герметично закрыта (воздухонепроницаема), требуется минимальное техническое обслуживание.Рекомендуется проводить ежегодное обслуживание насоса, и вам следует попросить установщика показать вам, как отрегулировать элементы управления, и предоставить вам руководство. Тепловые насосы служат около 20 лет, а наземные коллекторы, как ожидается, прослужат 70 лет, поэтому в замене почти нет необходимости. Если что-то пойдет не так, например, утечка хладагента, вам потребуется инженер с сертификатом F Gas.

Полезные веб-сайты

Схема сертификации Microgeneration: www.microgenerationcertification.org
Кодекс потребителей возобновляемой энергии: www.recc.org.uk
Ассоциация наземных тепловых насосов: www.gshp.org.uk
Ассоциация тепловых насосов: www.heatpumps.org.uk

Земляные тепловые насосы — NYSERDA

Системы наземных тепловых насосов (также называемые геотермальными тепловыми насосами) (GSHP) обеспечивают отопление и охлаждение помещений, а в некоторых случаях и горячее водоснабжение жилых и коммерческих зданий. В технологии используется внутренний тепловой насос и теплообменный контур заземления, расположенный под землей (или под водой) для передачи тепловой энергии между землей и зданием.Колебания температуры подземных и / или грунтовых вод остаются постоянными в разные сезоны — обычно около 55 ° F, что позволяет системам GSHP достигать коэффициентов производительности от 3 до 6. При работе в режиме обогрева системы GSHP передают тепловую энергию от земли ( или грунтовые воды) к зданию; при работе в режиме охлаждения системы передают тепловую энергию от здания к земле (или грунтовым водам).

Посмотрите видео о том, как работают геотермальные тепловые насосы

В новостях — смотрите репортаж о жилой геотермальной установке Tarrytown NY

Системы

GSHP обычно рассчитаны на 100% тепловых и охлаждающих нагрузок жилого или коммерческого здания.Однако в некоторых случаях эти системы имеют размер ниже пиковой нагрузки нагрева или охлаждения — и устанавливаются с дополнительным электрическим резистивным нагревателем или градирнями — для снижения затрат на установку.

Существуют значительные различия в том, как проектируется и устанавливается компонент контура заземления, что влияет на стоимость и эффективность проекта:

• Системы с замкнутым контуром используют контур заземления (обычно из полиэтилена или труб из ПВХ), по которому циркулирует вода или антифриз для обмена теплом с землей или источником грунтовых вод.Для жилых и небольших коммерческих систем с обратной связью часто используются горизонтальные «облегающие» конфигурации. Вертикальные конфигурации, которые могут иметь колонные колодцы глубиной до 400 футов, часто используются для крупных коммерческих систем. Системы с замкнутым контуром также можно погружать в водоемы.
• Разомкнутые системы обеспечивают циркуляцию воды для отбора и отвода тепла непосредственно из местных источников подземных вод. Это может снизить стоимость установки за счет меньшего количества трубопроводов и повысить эффективность системы за счет улучшенной теплопередачи.

Системы

• GSHP также могут быть спроектированы как системы прямого обмена , в которых хладагент циркулирует по медной трубе вместо обычного контура заземления. Системы прямого обмена очень эффективны при отборе и отводе тепла.

Вертикальная замкнутая система, работающая в режиме охлаждения:

Вертикальная замкнутая система, работающая в режиме отопления:

Каковы преимущества систем с тепловым насосом от грунтовых вод?

Системы

GSHP обладают рядом преимуществ, в том числе:

• Низкие эксплуатационные расходы
• Не требуется открытого наружного оборудования
• Уровень сезонного спроса на электроэнергию
• Нет горения на месте
• Ожидаемая продолжительность жизни
• Недорогое встроенное водяное отопление
• Простота
• Дополнительного тепла не требуется
• Низкое воздействие на окружающую среду

Кто может принести пользу

Хотя системы GSHP подходят не для всех ситуаций, они применимы как для существующих, так и для новых зданий.Как правило, их преимущества наиболее заметны в зданиях с годовой нагрузкой на отопление и охлаждение аналогичной величины, а также в тех, кто желает независимого управления микроклиматом во многих комнатах. Системы могут одновременно обеспечивать эффективный обогрев и охлаждение разных зон. В штате Нью-Йорк количество объектов варьировалось от домов на одну семью до отелей и офисных зданий площадью 500 000 квадратных футов.

Офисные здания и школы являются особенно хорошими приложениями для систем GSHP. Эти помещения имеют относительно высокую загружаемость, изменяющиеся графики использования и широко меняющиеся требования к обогреву и охлаждению в отдельных зонах (офисах и классных комнатах), которые трудно удовлетворить с помощью обычных систем.Кроме того, в усилиях по повышению эффективности традиционных систем используются стратегии управления, которые могут значительно увеличить стоимость и сложность систем, повысить требования к техническому обслуживанию и часто поставить под угрозу комфорт пассажиров.

Ссылки с полезной информацией

Исследования и отчеты

NYSERDA поддерживает исследования, связанные с тепловыми насосами. Прочтите отчет «Геотермальный тепловой насос с водяной печью и системой мониторинга Symphony» [PDF].

Организация геотермального обмена

Организация по обмену геотермальной энергии (GEO) является рупором индустрии геотермальных тепловых насосов в Соединенных Штатах.

Международная ассоциация наземных тепловых насосов

Миссия Международной ассоциации наземных тепловых насосов и ее членов — продвигать использование технологий наземных тепловых насосов во всем мире посредством коммуникации и обучения.

Организация геотермальной энергии Нью-Йорка (NY-GEO)

The New York Geothermal Energy Organization — некоммерческая организация, представляющая монтажников, производителей, дистрибьюторов, генеральных подрядчиков, инженеров, консультантов по возобновляемым источникам энергии и представителей отрасли со всего штата Нью-Йорк.

Как работает тепловой насос | Как работают тепловые насосы

Основные сведения о тепловом насосе

Один очень важный момент, который следует понимать, отвечая на вопрос «как работают тепловые насосы?» заключается в том, что тепловые насосы не производят тепло — они перемещают тепло из одного места в другое. Печь создает тепло, которое распространяется по всему дому, но тепловой насос поглощает тепловую энергию из наружного воздуха (даже при низких температурах) и передает ее воздуху в помещении. В режиме охлаждения тепловой насос и кондиционер функционально идентичны, они поглощают тепло из воздуха в помещении и отводят его через наружный блок.Щелкните здесь, чтобы узнать больше о тепловых насосах и кондиционерах.

При рассмотрении того, какой тип системы лучше всего подходит для вашего дома, следует учитывать несколько важных факторов, включая размер дома и местный климат. У местного дилера Carrier есть опыт, чтобы должным образом оценить ваши конкретные потребности и помочь вам принять правильное решение.

Важные компоненты системы теплового насоса

Типичная система теплового насоса с источником воздуха состоит из двух основных компонентов: наружного блока (который выглядит так же, как наружный блок сплит-системы кондиционирования воздуха) и внутреннего блока обработки воздуха.Как внутренний, так и внешний блок содержат различные важные компоненты.

Наружный блок

Наружный блок содержит змеевик и вентилятор. Змеевик работает либо как конденсатор (в режиме охлаждения), либо как испаритель (в режиме нагрева). Вентилятор обдувает змеевик наружным воздухом для облегчения теплообмена.

Внутренний блок

Как и наружный блок, внутренний блок, обычно называемый блоком обработки воздуха, содержит змеевик и вентилятор. Змеевик действует как испаритель (в режиме охлаждения) или конденсатор (в режиме нагрева).Вентилятор отвечает за перемещение воздуха через змеевик и воздуховоды в доме.

Хладагент

Хладагент — это вещество, которое поглощает и отводит тепло при циркуляции в системе теплового насоса.

Компрессор

Компрессор нагнетает хладагент и перемещает его по системе.

Реверсивный клапан

Часть системы теплового насоса, которая меняет направление потока хладагента, позволяя системе работать в противоположном направлении и переключаться между нагревом и охлаждением.

Расширительный клапан

Расширительный клапан действует как дозирующее устройство, регулируя поток хладагента, когда он проходит через систему, что позволяет снизить давление и температуру хладагента.

Как работает тепловой насос — режим охлаждения

Одна из наиболее важных вещей, которые нужно понять о работе теплового насоса и процессе передачи тепла, заключается в том, что тепловая энергия естественным образом стремится переместиться в области с более низкими температурами и меньшим давлением.Тепловые насосы полагаются на это физическое свойство, позволяя теплу контактировать с более прохладной средой с более низким давлением, чтобы тепло могло передаваться естественным образом. Так работает тепловой насос.

Тепловой насос в режиме охлаждения.

Шаг 1

Жидкий хладагент перекачивается через расширительное устройство на внутреннем змеевике, которое функционирует как испаритель. Воздух из помещения проходит через змеевики, где тепловая энергия поглощается хладагентом. Получающийся в результате холодный воздух обдувается воздуховодами дома.Процесс поглощения тепловой энергии привел к тому, что жидкий хладагент нагрелся и испарился в газообразную форму.

Шаг 2

Теперь газообразный хладагент проходит через компрессор, который сжимает газ. В процессе сжатия газа он нагревается (физическое свойство сжатых газов). Горячий хладагент под давлением проходит через систему к змеевику наружного блока.

Шаг 3

Вентилятор наружного блока перемещает наружный воздух через змеевики, которые служат змеевиками конденсатора в режиме охлаждения.Поскольку воздух снаружи дома холоднее, чем горячий сжатый газовый хладагент в змеевике, тепло передается от хладагента к наружному воздуху. Во время этого процесса хладагент снова конденсируется до жидкого состояния при охлаждении. Теплый жидкий хладагент перекачивается через систему к расширительному клапану внутренних блоков.

Шаг 4

Расширительный клапан снижает давление теплого жидкого хладагента, что значительно его охлаждает. В этот момент хладагент находится в холодном жидком состоянии и готов к перекачке обратно в змеевик испарителя внутреннего блока, чтобы снова начать цикл.

Как работает тепловой насос — режим отопления

Тепловой насос в режиме обогрева работает так же, как и в режиме охлаждения, за исключением того, что поток хладагента реверсируется с помощью реверсивного клапана, названного так же удачно. Реверсирование потока означает, что источником тепла становится наружный воздух (даже при низкой температуре наружного воздуха), а тепловая энергия выделяется внутри дома. Внешний змеевик теперь выполняет функцию испарителя, а внутренний змеевик выполняет роль конденсатора.

Физика процесса такая же.Тепловая энергия поглощается в наружном блоке холодным жидким хладагентом, превращая его в холодный газ. Затем к холодному газу прикладывают давление, превращая его в горячий газ. Горячий газ охлаждается во внутреннем блоке за счет прохождения воздуха, нагрева воздуха и конденсации газа до теплой жидкости. Теплая жидкость сбрасывается под давлением, когда она входит в наружный блок, превращая ее в охлаждающую жидкость и возобновляя цикл.

Как работает тепловой насос — Обзор

Тепловой насос — это универсальная и эффективная система охлаждения и обогрева.Благодаря реверсивному клапану тепловой насос может изменять поток хладагента и либо обогревать, либо охлаждать дом. Воздух обдувается змеевиком испарителя, передавая тепловую энергию от воздуха хладагенту. Эта тепловая энергия циркулирует в хладагенте в змеевике конденсатора, где она высвобождается, когда вентилятор продувает воздух через змеевик. Благодаря этому процессу тепло перекачивается из одного места в другое.