Clock
Графік роботи

ПН-ПТ 09:00 - 18:00

СБ 09:00 - 17:00

Search
Пошук
logo

Геотермальний тепловий насос

Поняття «тепловий насос» поки що мало знайомо масовому споживачеві, хоча кожен з нас щодня користується пристроями, принцип роботи яких заснований на передачі теплової енергії з одного місця в інше. Холодильники, морозильні камери, кондиціонери – основою всіх цих приладів є тепловий насос, принцип роботи якого відображається в циклі Карно ще в 1824 р.

Не слід відноситися до теплових насосів, як до  магічних пристроїв, принцип роботи яких зрозумілий лише теплофізикам і продавцям-консультантам салонів опалювальної техніки. Як і будь-який інший пристрій опалення, тепловий насос бере тепло за межами приміщення і переносить його всередину. Джерелами теплової енергії можуть бути грунт, природні водоймища, скельні породи і навіть зовнішнє повітря.

Принцип роботи

Перетворення низькотемпературної природної теплової енергії в домашнє тепло відбувається в трьох контурах. Від довкілля до незамерзаючого хладагенту теплова енергія передається в зовнішньому контурі. Циркулюючий хладагент поступає до теплового насоса, де в теплообміннику випарника передає тепло контуру фреону. У наступному теплообміннику конденсатора тепло фреону передається третьому контуру – внутрішній системі опалення, можна ще поглянути тут.Принцип роботи теплового насосу

Зовнішній контур

Незамерзаюча рідина циркулює між джерелом геотермального тепла і теплообмінником випарника. Отримана від грунту енергія нагріває її на декілька градусів – від -3 до 0°c. У випарнику це тепло передається фреону. Знов охолоджена до -3°C рідина повертається до джерела теплової енергії.

Контур фреону

В цьому замкнутому контурі фреон циркулює між теплообмінниками випарника і конденсатора. Маючи низьку температуру замерзання, у випарнику він нагрівається від -20 до -2°C, закипає і переходить в пароподібний стан. Фреонова пара поступає в компресор, де стискується під тиском. Від стискування температура підвищується до 100°c.

Гарячий фреоновий пар високого тиску проходить через теплообмінник конденсатора, віддає тепло воді системи опалення, охолоджується до 70°c і конденсується. Рідкий фреон проходить через розширювальний клапан, втрачає тиск і охолоджується до вихідної температури -20°C. Після повернення у випарник цикл повторюється заново.

Контур опалення

Тепло, віддане фреоном в конденсаторі, нагріває воду третього контуру – системи внутрішнього обігріву. Надалі гаряча вода може використовуватися для радіаторів опалення, системи теплої підлоги або контуру гарячого водопостачання.

Переваги теплових насосів

Оцінка ефективності роботи будь-якого пристрою (від парового казана до атомної електростанції) виходить з коефіцієнта його корисної дії. Середньостатистичний розрахунок теплового насоса, як перетворювача теплової енергії, дає значення – 3,6. Перекладаючи загальнодоступною мовою – на 1 кВт спожитої електроенергії тепловий насос видає 3,6 кВт тепло. Для порівняння – ККД двигунів внутрішнього згоряння сучасних автомобілів насилу долає поріг 40% (тобто – 0,4).

До безперечних переваг теплових насосів відносять ряд факторів:

  • Незалежність від традиційних енергоносіїв. Тепловий насос не потребує забезпечення газом або твердим паливом. Повністю відсутні побічні ефекти – запах гару, природного газу або дизельного палива.
  • Повна пожежна безпека зважаючи на відсутність процесів горяння як таких.
  • Раціональне використання електроенергії. Порівняно з електричними системами обігріву (електрокаміни, електричні бойлери, масляні радіатори) вживання теплових насосів економить до 75% спожитої потужності. Економічний ефект неважко підрахувати.
  • Автоматичне управління насосом не вимагає контролю або присутності фахівців.
  • Екологічна безпека. Кількість окислу вуглецю, що виділяється звичайними способами обігріву, порівнянно з кількістю вихлопних газів автомобілів. Теплові насоси нешкідливі для атмосфери.

Джерела тепла

Залежно від джерела енергії для зовнішнього контуру теплові насоси для опалення будинку мають принцип дії, що відрізняється відкритим або закритим циклом, вертикальним або горизонтальним теплообмінником.

Відкритий водяний цикл

Джерелом тепла є грунтові води нижніх горизонтів. Вода для теплового насоса забирається з однієї свердловини і, після проходження теплообмінника, повертається в іншу. Позитивний момент – можливість одночасного використання води для системи водопостачання.

Іншим джерелом тепла для відкритого циклу можуть служити природні водоймища. Недоліком цього варіанту стане необхідність пристрою фільтрувальної станції і регулярної зміни фільтрів.

Замкнутий водяний цикл

Як джерело тепла використовується довколишнє водоймище, на дні якого розміщують труби зовнішнього контуру теплообміну. Необхідна вимога – невелика (до 50 м-коду) відстань до водоймища. Перевага – відсутність земляних робіт і невелика вартість пристрою зовнішнього теплообмінника.

Замкнутий цикл з горизонтальним теплообмінником

Труби (колектори) зовнішнього контуру теплообміну розташовуються в грунті. Глибина залягання – не менше глибини промерзання. Основним недоліком даного джерела тепла є великий об’єм земляних робіт. Для опалення будинку площею 200 м2 буде потрібна площа грунтового теплообмінника не менше 500 м2.

Замкнутий цикл з вертикальним теплообмінником

Колектор зовнішнього теплообмінника в цьому випадку опускається в свердловини, пробурені в грунті на глибину від 30 до 100 м. Переваги даного способу – незалежність від ландшафту і наявності водоймища, відсутність вимог до площі ділянки і невисока (в порівнянні з горизонтальним колектором) вартість робіт.

Особливості вертикальних теплообмінників

По співвідношенню витрат до результату, вертикальне розташування теплообмінника є найбільш ефективним. Нижче за глибину 15÷20 м грунт має стабільну температуру 5÷7°C, не залежну від пори року. З рівним успіхом такий теплообмінник використовується як в системі опалення, так і в системі кондиціонування.

Велика різниця між температурою незамерзаючого хладагенту та навколишньої породи підвищує ККД теплового насоса. Вертикальні теплообмінники можуть підвищити тепловіддачу до 5 кВт на один витрачений кіловат електроенергії. Найбільш ефективним буде пристрій декількох свердловин з інтервалом буріння 5 м. Основою теплообмінника стають заглибні зонди 2u/4u (залежно від кількості контурів на одну свердловину).

Компанія Exsys готова надати весь комплекс робіт по монтажу теплових насосів – від розрахунку необхідної теплової потужності до введення готової системи в експлуатацію. Консультації про доцільність вживання і економічної ефективності можна отримати у наших фахівців безкоштовно.

18 Вересня 2019