Сучасні опалювальні пристрої відрізняються високими показниками якості і функціональністю. Геотермальні теплові насоси, які мають досить простий принцип роботи, привертають увагу споживача своєю ефективністю і невибагливістю, так як ідеально вирішують проблему опалення та кондиціонування.
Збираючи тепло з землі (грунту), води (ґрунтових вод), геотермальний тепловий насос забезпечує його передачу в системи опалення споруд і будівель.
Принцип роботи геотермальних теплових насосів
Такий агрегат, який використовує тепло землі, є економічно вигідним кондиціонером в літню пору та опалювальним приладом в зимовий. Середні температурні показники грунту коливаються в діапазоні 4-12 градусів Цельсія, дана енергія є природним резервом використання низькопотенційної теплоти.
У водоймі або безпосередньо в грунті до теплового насосу проводиться зонд (трубопровід), за яким спеціальна морозостійка рідина циркулює з метою збору тепла. Подібну систему цілком можна порівняти з робочим середовищем стандартного холодильника з зворотними функціональними завданнями. Тобто якщо в холодильнику виробляється холод, а тепло випаровується в зовнішнє середовище, то тепловий насос має зворотні принципи дії.
В тепловому геотермальному насосі один теплообмінний апарат (випарник) утилізує низькопотенційну теплоту, інший теплообмінний апарат (конденсатор) виділяє тепло для обігріву і споживчих потреб.
Геотермальні теплові насоси мають ряд переваг
Незаперечні переваги такого роду насосів зумовили їх актуальність для різних регіонів. Головними перевагами обладнання вважаються:
- Максимальна стабільність характеристик (ККД, теплова потужність), що не залежать від впливу зовнішнього середовища (погодних умов, пори року). Це обумовлено тим, що температура грунту в свердловинах не змінюється - вона постійна;
- Високі показники ККД (400-500%), що забезпечують високу ефективність. На 1 кВт електричної енергії припадає 3-5 кВт потужності теплової енергії;
- Щадне ставлення до навколишнього середовища та ландшафту при монтажі обладнання;
- Можливість компактного розміщення. Свердловини не вимагають великої площі ділянки, порушення цілісності фасаду та інтер'єру, у них немає зовнішніх блоків;
- Великий експлуатаційний термін, довговічність. Заводські грунтові зонди мають термін експлуатації близько 100 років. Компресор, основний вузол теплового насоса, який легко змінюється, пропрацює 30 років;
- Простота використання. Не вимагає підвищеної уваги до себе;
- Універсальність застосування обладнання - насос дозволяє, і охолоджувати, і нагрівати необхідну площу;
- Забезпечення максимального рівня комфорту в будинку (низькотемпературне опалення - тепла підлога), відсутність шуму;
- Мінімум коливань вологості і температури;
- Звільняється територія, яка потрібна для розміщення вузлів системи опалення;
- Подвійний зонд у вигляді літери «U» забезпечує дублювання зондів в свердловині, збільшений з'їм теплової енергії, малий гідравлічний опір. Зонд буде надійно захищена від пошкоджень після того, як свердловину заливають термо розчином;
- Екологічна чистота даних методів кондиціонування або обігріву. Немає викиду в атмосферу вуглекислого газу, шкідливих продуктів горіння;
- Абсолютна пожежо- та вибухобезпечність. Для експлуатації не потрібне спеціальне обладнання;
- Використання невеликої кількості електроенергії, що дає низькі експлуатаційні витрати. Наприклад, геотермальний тепловий насос (17 кВт) підходить для опалення житлового будинку в 350 кв. м - споживання електрики складе до 5 кВт на годину.
- Максимальна автономність і незалежність, немає необхідності в газопроводі. Чи не виникає залежно від поставок і цін на рідке паливо або газ - насос працює від електрики.
- При використанні таких насосів не доведеться в терміновому порядку звільняти зайву територію для того щоб помістити димохід, котельню, спеціальне сховище для палива.
Види підземних геотермальних теплових насосів
Існує 4 різновиди колекторів, які є успішними постачальниками теплової енергії. Це підземні колектори наступних типів:
- Горизонтальні теплові насоси. Розміщені горизонтально на глибині близько 1,2 - 1, 5 метра - глибше рівня промерзання грунту. Коли земельна площа дозволяє прокласти контур, цей спосіб отримання енергії за краще використовувати для житлових об'єктів.
- Вертикальні теплові насоси. Розміщуються вертикально в спеціально пробурених свердловинах, глибина яких досягає 150 метрів. Найкращий варіант, коли немає територіальної можливості для горизонтального розміщення контуру або ландшафтну зону не можна порушувати.
- Грунтові водні. В даному випадку вода, що циркулює по системі геотермального теплового насоса, є теплообмінної рідиною. В кінці процесу проходження по всьому контуру вода повертається в грунт.
- Водні теплові насоси. Найдешевший вид колектора. Розміщення передбачається в будь-якому типі водойми (річка, озеро) - головне, щоб глибина промерзання була вище глибини пролягання обладнання. Необхідно дотримати вимоги щодо обсягу води у водоймі та його розміру.
Кожен з цих видів колекторів можна вважати досить актуальним в наш час. Вибір залежить від конкретних умов і можливостей експлуатації.
Особливості експлуатації теплових насосів
З огляду на те, що геотермальні теплові насоси є різновидом інноваційного обладнання і вимагають грамотного проектування, важливо довіряти монтаж установки професіоналів, які мають досвід роботи з високотехнологічними матеріалами. Для того щоб тепловий насос зберігав високий ККД, необхідно мати низькотемпературну систему опалення, до якої він буде підключатися. Температура подачі не повинна перевищувати позначку в 55 градусів (фанкойли, теплі підлоги, спеціальні радіатори, підлаштовані на необхідну температуру).
Застосування геотермальних насосів на території Росії
Для багатьох районів Російської Федерації геотермальні теплові насоси стають найоптимальнішими засобами опалення та кондиціонування. Актуальними причинами використання даного обладнання в Росії можна вважати наступні:
- Максимальність автономії;
- економічність;
- Гаряча вода;
- Безпека;
- Зручність і комфорт;
- Універсальність. Опалення - в холодну пору року і кондиціонування - в спеку;
- Відсутність проблем із сервісним обслуговуванням і наявністю газопроводів.
Які витрати вимагає установка і обслуговування теплових насосів?
Тепловий насос в наш час коштує чимало, проте значна економія коштів дозволяє з часом повністю окупити початкові витрати і почати економити на опаленні. Не варто забувати і про витрати на потенційний ремонт насосного обладнання. які можуть становити пристойну суму. Якщо говорити простою мовою, то в загальну вартість обслуговування геотермального насоса входить:
- Буріння свердловин під геотермальні зонди, що містять екологічно чистий пропіленгліколь, на глибину від 70 до 150 м;
- Монтаж / обв'язка установки блоку системи теплонасоса з автоматикою управління, що окремо стоїть або вбудованим бойлером непрямого нагріву, які мають високу ефективність;
- Встановлюються додаткові модулі управління басейном - якщо є потреба, то установка обладнується додатковою ємністю;
- Модуль управління сонячними колекторами, модуль системи охолодження (кондиціонування).