Грунтовые тепловые насосы

Грунтовые тепловые насосы часто классифици­руют также как тепловой насос «рассол - вода». Теплообменник в тепловых насосах типа «грунт - вода» бывает двух видов: горизонтальный кол­лектор и грунтовый зонд. Оба они выполняются преимущественно из полиэтиленовых либо других пластиковых труб диаметром 25-40 мм. И чем больше диаметр, тем лучше осуществляется отбор тепла, однако увеличивается и стоимость системы. Горизонтальный коллектор отбирает тепло, на­копленное в верхних слоях почвы в результате сол­нечного излучения, и представляет собой не­сколько контуров пластиковых труб, уложенных под слоем грунта.

Для эффективной работы системы, исходя из осо­бенностей грунта, его теплопроводности и геоме­трии участка, выбирается определенная схема укладки труб - петля, змейка, зигзаг, плоские и винтовые спирали разных форм.

Эффективность теплообмена увеличивается на влажных грунтах и уменьшается на сухих песчаных участках, но в среднем для отопления дома пло­щадью 150-200 кв. м придется уложить приблизи­тельно 400-650 м трубопровода несколькими пет­лями-контурами. Для этого нужен участок площадью примерно 300-400 кв. м, то есть в 1,5-2 раза больше, чем отапливаемая площадь дома. Необхо­димость в большом пространстве, незанятом строе­ниями, является главным недостатком системы этого типа. Использовать такой участок можно только в качестве лужайки или цветника.

Главным преимуществом этого метода является сравнительная простота монтажа и то, что при про­чих равных условиях работы по монтажу оборудова­ния

необходимых для оборудования системы по следующему методу.

Грунтовые зонды представляют собой систему длинных труб, опускаемых в скважины глубиной до 50-200 м. В этом случае не требуется большой уча­сток свободной земли, но приходится выполнять дорогостоящие бурильные работы. Зато на боль­шой глубине температура грунта выше, потому эф­фективность теплообмена при использовании таких труб выше, чем горизонтального коллектора. Раз­ница в эффективности работы тепловых насосов, использующих грунтовые зонды и коллекторы, со­ставляет около 20 %.

Конструкции зонда бывают разные, но чаще всего применяется U-образная. В этом случае трубы герме­тично соединяются внизу, образуя длинный U-образ- ный канал, заполненный антифризом, причем в зонде может быть две и больше петель. По одной ли­нии "рассол" подается циркуляционным насосом вниз, по другой поднимается вверх, к испарителю. Пространствов скважине вокруг зонда заполняется буровым раствором или цементно-бетонной смесью для защиты труб от поврежденийи улучшения тепло­передачи. Для дома площадью 150-200 кв. м пона­добится 5-6 скважин глубиной около 50 м, при этом располагать их следует не ближе 2мот стены дома, чтобы не повредить фундамент. Также сква­жины не должны находиться на одной линии тече­ния подземных вод. В противном случае эффектив­ность теплового насоса резко уменьшится, ведь из скважины в скважину будет перемещаться одна и та же охлажденная вода, от которой уже была отоб­рана тепловая энергия.


В тепловых насосах, работающих по принципу «грунт - воздух», тепловая энергия также отбира­ется у грунта и через компрессор напрямую переда­ется воздуху, который используется для отопления зданий. Вода также привлекательный источник тепла, довольно стабильный и очень эффективный, но водоемы есть не у каждого дома. Если же рядом с домом имеется река или пруд, то можно использо­вать тепловой насос, работающий по схеме «вода - вода». Для этого из водоема отбирается мощным насосом вода, которая прокачивается через пер­вичный теплообменник теплового насоса (вместо рассола), отдавая свою тепловую энергию фреону, и сбрасывается затем в этот же (или другой, близ­корасположенный) водоем. Поэнергоэффективно- сти такой тепловой насос наиболее экономичный. Впрочем, в силу загрязненности внешней воды необ­ходимо предпринимать меры для ее предваритель­ной очистки перед подачей в тепловой насос и, ско­рее всего, периодически чистить теплообменник. Поэтому в мире тепловые насосы типа «вода - вода» используются нечасто и занимают менее 10 % рынка. На практике водоем обычно используют так: на дно водоема укладывается конструкция, по­добная грунтовому коллектору. Такой «подводный» коллектор притапливается грузом либо устанавли­вается вдонном грунте, температура которого чуть выше, чем температура воды. Получается обычный тепловой насос типа «рассол - вода», использую­щий тепло воды внешнего водоема. В случае ра­боты теплового насоса по принципу «вода - воздух» тепловая энергия передается воздуху, распределяе­мому потом по отапливаемым помещениям.

Системы типа «воздух-воздух» и «воздух-вода» схожи по принципу работы с кондиционерами и стоят существенно дешевле, но проигрываютдругим видам насосов по универсальности, ведь из морозного воз­духа много тепла не отберешь, и применяться они могут в первую очередь для нагревания горячей воды. Выполняться такие устройства могутв двух ва­риантах: сплит или моно. В первом случае установка состоит из двух блоков, соединенных инженерными коммуникациями: в состав наружного входят мощ­ный вентилятор и испаритель, внутренний содержит конденсатор и автоматику. При этом компрессор мо­жет располагаться как во внутреннем блоке, так и в наружном, чтобы избежать шума в помещении. Во втором случае все элементы собираются в едином корпусе и монтируются либо в доме, соединяясь с улицей гибким воздуховодом, либо снаружи.

У тепловых насосов есть целый ряд преимуществ. Так, система очень долговечна, сами насосы рабо­тают по 20-25 лет (на многие компрессоры произ­водители декларируют срок эксплуатации не менее 25 лет), после чего компрессор насоса может быть заменен и система продолжит свою работу. Кроме того, системы тепловых насосов безопасны, по­скольку отсутствуюттопливо, открытый огоньи опас­ные газы, и комфортны. И, конечно же, большим преимуществом является экологическая чистота системы, ведь тепловые насосы не образуют вред­ные окислы, применяемые в них фреоны не содер­жат хлороуглеродов и озонобезопасны. Широкое применение тепловых насосов существенно сокра­щает необходимость в электроэнергии, а соответ­ственно расход топлива на ее производство. Нако­нец, важна экономичность тепловых насосов, которая достигается за счет высокого КПД системы.

Отметим, что, выбирая тепловой насос, не стоит заказывать оборудование максимальной мощно­сти, чтобы покрыть возможные пиковые нагрузки на систему отопления при самых сильных морозах. Это неоправданно дорого и не имеет смысла: коли­чество действительно холодных дней обычно не превышает двух-трех недель за год, и выбирать стоит насос, мощность которого составляет 60-80% от максимальной. Для покрытия пиковых нагрузок можно установить резервный котел с традицион­ным видом топлива либо использовать встроенные в тепловые насосы ТЭНы, которые могут вклю­чаться по очереди (их режим работы может опреде­ляться специальным алгоритмом, который програм­мируется пользователем), добавляя системе тепловую мощность.

Конечно, сейчас первоначальные затраты на си­стему отопления на основе теплового насоса до­статочно высоки, причем еще столько же, если не больше, потребуется затратить на обустройство си­стемы. Однако если смотреть в будущее в разрезе неминуемого повышения цен на традиционные энергоносители, то за счет низких расходов на отоп­ление можно значительно сократить затраты. Еще больше сэкономить поможет многотарифный счет­чик в сочетании с теплоаккумулирующим баком за счет использования электроэнергии, накопленной по более низким тарифам в ночное время.

Если нужно комфортно и надежно отопить не­большой дом или помещение и неподалеку нет га­зопровода, то тепловой насос - самое лучшее на сегодня решение. И, установив современный тепло­вой насос от ведущих мировых производителей, Вы еще минимум 20 лет будете с одобрением вспоми- натьо принятом когда-то решении. Не забывайте и о том, что, используя тепловой насос, Вы вносите пусть небольшой, но реальный вклад в энергосбе­режение и сохранение чистоты на Земле.

По материалам сайта: http://ru-stroyka.com