Clock
График работы

ПН-ПТ 09:00 - 18:00

СБ 09:00 - 17:00

Phone
Контакты

(044) 332-03-22

(044) 332-03-22 info@exsys.com.ua
Search
Поиск
logo

Геотермальный тепловой насос

Понятие «тепловой насос» пока еще мало знакомо массовому потребителю, хотя каждый из нас ежедневно пользуется устройствами, принцип работы которых основан на передаче тепловой энергии из одного места в другое. Холодильники, морозильные камеры, кондиционеры – основой всех этих приборов является тепловой насос, принцип работы которого отображен в цикле Карно еще в 1824 г.

Не следует относиться к тепловым насосам, как к неким магическим устройствам, принцип работы которых понятен только теплофизикам и продавцам-консультантам салонов отопительной техники. Как и любое другое устройство отопления, тепловой насос берет тепло за пределами помещения и переносит его внутрь. Источниками тепловой энергии могут быть грунт, природные водоемы, скальные породы и даже наружный воздух.

Принцип работы

Преобразование низкотемпературной природной тепловой энергии в домашнее тепло происходит в трех контурах. От окружающей среды к незамерзающему хладагенту тепловая энергия передается в наружном контуре. Циркулирующий хладагент поступает к тепловому насосу, где в теплообменнике испарителя передает тепло контуру фреона. В следующем теплообменнике конденсатора тепло фреона передается третьему контуру – внутренней системе отопления, можно еще посмотреть здесьПринцип работы теплового насоса

Наружный контур

Незамерзающая жидкость циркулирует между источником геотермального тепла и теплообменником испарителя. Полученная от грунта энергия нагревает ее на несколько градусов – от -3 до 0°C. В испарителе это тепло передается фреону. Вновь охлажденная до -3°C жидкость возвращается к источнику тепловой энергии.

Контур фреона

В этом замкнутом контуре фреон циркулирует между теплообменниками испарителя и конденсатора. Имея низкую температуру замерзания, в испарителе он нагревается от -20 до -2°C, закипает и переходит в парообразное состояние. Фреоновый пар поступает в компрессор, где сжимается под давлением. От сжатия температура повышается до 100°C.

Горячий фреоновый пар высокого давления проходит через теплообменник конденсатора, отдает тепло воде системы отопления, охлаждается до 70°C и конденсируется. Жидкий фреон проходит через расширительный клапан, теряет давление и охлаждается до исходной температуры -20°C. После возврата в испаритель цикл повторяется заново.

Контур отопления

Тепло, отданное фреоном в конденсаторе, нагревает воду третьего контура – системы внутреннего обогрева. В дальнейшем горячая вода может использоваться для радиаторов отопления, системы теплых полов или контура горячего водоснабжения.

Преимущества тепловых насосов

Оценка эффективности работы любого устройства (от парового котла до атомной электростанции) исходит из коэффициента его полезного действия. Среднестатистический расчет теплового насоса, как преобразователя тепловой энергии, дает значение – 3,6. Переводя на общедоступный язык – на 1 кВт потребленной электроэнергии тепловой насос выдает 3,6 кВт тепла. Для сравнения – КПД двигателей внутреннего сгорания современных автомобилей с трудом преодолевает порог 40% (т.е. – 0,4).

К неоспоримым преимуществам тепловых насосов относится ряд факторов.

  • Независимость от традиционных энергоносителей. Тепловой насос не нуждается в обеспечении газом или твердым топливом. Полностью отсутствуют побочные эффекты – запах гари, природного газа или дизельного топлива.
  • Полная пожарная безопасность ввиду отсутствия процессов горения как таковых.
  • Рациональное использование электроэнергии. В сравнении с электрическими системами обогрева (электрокамины, электрические бойлеры, масляные радиаторы) применение тепловых насосов экономит до 75% потребляемой мощности. Экономический эффект нетрудно подсчитать.
  • Автоматическое управление насосом не требует контроля или присутствия специалистов.
  • Экологическая безопасность. Количество окиси углерода, выделяемое обычными способами обогрева, сопоставимо с количеством выхлопных газов автомобилей. Тепловые насосы безвредны для атмосферы.

Источники тепла

В зависимости от источника энергии для наружного контура тепловые насосы для отопления дома имеют принцип действия, отличающийся открытым или закрытым циклом, вертикальным или горизонтальным теплообменником.

Открытый водяной цикл

Источником тепла являются грунтовые воды нижних горизонтов. Вода для теплового насоса забирается из одной скважины и, после прохождения теплообменника, возвращается в другую. Положительный момент – возможность одновременного использования воды для системы водоснабжения.

Другим источником тепла для открытого цикла могут служить природные водоемы. Недостатком этого варианта станет необходимость устройства фильтровальной станции и регулярной смены фильтров.

Замкнутый водяной цикл

В качестве источника тепла используется близлежащий водоем, на дне которого размещают трубы наружного контура теплообмена. Необходимое требование – небольшое (до 50 м) расстояние до водоема. Преимущество – отсутствие земляных работ и небольшая стоимость устройства наружного теплообменника.

Замкнутый цикл с горизонтальным теплообменником

Трубы (коллекторы) наружного контура теплообмена располагаются в грунте. Глубина залегания – не меньше глубины промерзания. Основным недостатком данного источника тепла является большой объем земляных работ. Для отопления дома площадью 200 м2 потребуется площадь грунтового теплообменника не менее 500 м2.

Замкнутый цикл с вертикальным теплообменником

Коллектор наружного теплообменника в этом случае опускается в скважины, пробуренные в грунте на глубину от 30 до 100 м. Преимущества данного способа – независимость от ландшафта и наличия водоема, отсутствие требований к площади участка и невысокая (по сравнению с горизонтальным коллектором) стоимость работ.

Особенности вертикальных теплообменников

По соотношению затрат к результату, вертикальное расположение теплообменника является наиболее эффективным. Ниже глубины 15÷20 м грунт имеет стабильную температуру 5÷7°C, не зависящую от времени года. С равным успехом такой теплообменник используется как в системе отопления, так и в системе кондиционирования.

Большая разница между температурой незамерзающего хладагента и окружающей породы повышает КПД теплового насоса. Вертикальные теплообменники могут повысить теплоотдачу до 5 кВт на один затраченный киловатт электроэнергии. Наиболее эффективным будет устройство нескольких скважин с интервалом бурения 5 м. Основой теплообменника становятся погружные зонды 2U/4U (в зависимости от количества контуров на одну скважину).

Компания Exsys готова предоставить весь комплекс работ по устройству тепловых насосов – от расчета необходимой тепловой мощности до ввода готовой системы в эксплуатацию. Консультации о целесообразности применения и экономической эффективности можно получить у наших специалистов бесплатно.

18 сентября 2019