Геотермальные тепловые насосы для отопления жилья

схема источников получения природного тепла

Принципиально новой системой обогрева дома можно назвать отопительную систему с применением геотермальных тепловых насосов для отопления. Такие насосы – это сложные и высокотехнологичные приборы для отопления и кондиционирования, принцип работы которых основан на последних достижениях физики и термодинамики. Основной отличительной чертой таких систем является то, что тепло забирается непосредственно из земли или воздуха, без сжигания какого либо топлива. Электричество используется только для прокачки теплоносителя. Современные тепловые насосы для отопления расходуют не более 2,5 кВт/час электроэнергии для получения 10 кВт тепла.

Основы конструкции геотермальных насосов:

Непосвященному кажется, что работа отопительной системы такого рода сродни работе вечного двигателя. А все основано на понятных каждому и знакомых еще со школьной скамьи физических законах. Всем известно, что газ при расширении охлаждается, а при сжатии – нагревается. Принцип работы тепловых насосов основан на этих процессах.

тепловой насос вода-вода

Главными составными частями являются компрессор, система капилляров, испаритель и конденсатор. Герметичные трубы достаточно большого диаметра опущены в землю на глубину нескольких десятков метров, где температура грунта и подземных вод в любую пору года не ниже 10 градусов Цельсия. С помощью насоса или без него жидкость свободно циркулирует в контуре.

Фреон находится в капиллярах, окруженных трубами с циркулирующим теплоносителем. Посредством специального расширительного вентиля они соединены с системой труб гораздо меньшего диаметра, которые соединяются с конденсатором. Конденсатор, в свою очередь, посредством теплообменника соединен с отопительным или водогрейным контуром. Жидкости в системе отопления и системе теплообразования не контактируют.

Газ, в большинстве конструкций фреон, нагнетается компрессором в трубы большего диаметра, выполняющими функцию испарителя, расширяется и сильно охлаждается. При этом он интенсивно забирает тепло из земли. Поступая через вентиль из компрессора в зону сжатия, газ конденсируется до состояния жидкой фазы и стремительно нагревается. Температура конденсата может достигать 130 градусов Цельсия. В таком режиме глубинное тепло земли обогревает помещения на поверхности. Система работает согласно обратному цикла Карно. Если в наличии реверсивный клапан, то возможна работа в режиме кондиционирования, то есть тепло забирается с поверхности и отдается земле при испарении хладагента.


тепловой насос Weishaupt

На промежутке между компрессором и грунтовыми трубопроводами устанавливается коллектор для теплового насоса, позволяющий распределить жидкий теплоноситель в контуры, лежащие на разной глубине и в разные петли, расходящиеся по горизонтали в толще земли.

Установленная на насосах автоматика отключает компрессор или включает его в зависимости от заданной температуры в помещении. Принципиальная схема теплового насоса практически одинакова у всех производителей.

Виды тепловых насосов:

  1. Геотермальные тепловые насосы для отопления типа грунт–вода в качестве носителя используют воду в смеси с антифризом или водный солевой раствор тоже в смеси с антифризом. Во втором случае теплоемкость жидкости повышается, но также возрастает ее агрессивность. Трубы теплообмена опускаются непосредственно в грунт. Глубина шурфа определяется особенностью климатической зоны и потребностью в количестве тепла.
  2. Насос типа вода–вода работает по открытому принципу. Грунтовые воды с некоторой глубины поднимаются насосом к теплообменнику и, отдав глубинное тепло, возвращаются опять в водный горизонт. Циркулирующий в контуре теплообменника фреон забирает это тепло в испарителе и отдает его в конденсаторе.

устройство теплового насоса

Геотермальные тепловые насосы вода–воздух работают по похожему принципу, только в теплообменнике нагревается не только вода, но и воздух, подаваемый посредством вентиляционной системы в помещения. Поток воздуха легко регулировать системой вентиляторов и заслонок. Такой тип отопления очень удобен для использования в качестве кондиционера.
  • Система типа воздух–воздух в качестве источника тепла использует атмосферный воздух. При прохождении воздушного потока сквозь решетку капиллярных трубок из него извлекается тепло и согласно стандартной схеме поступает в теплообменник. Насосы лучших марок способны эффективно работать на обогрев при температуре наружного воздуха до – 20 градусов.
  • В системах CO2 – вода в первичном контуре используется углекислый газ. Сам контур изготовлен из меди и размещен в шурфах глубиной до 75 метров. Газ циркулирует естественным способом, без применения каких-либо насосов, что значительно упрощает систему, а применение медных труб повышает эффективность теплообмена. В то же время тепловой насос для отопления дома такого типа требует меньше места для бурения, а длительность его службы выше, чем у других модификаций.
  • Типы тепловых насосов указаны выборочно, так, как их перечисление занимает очень большой объем. Инженерная мысль не стоит на месте, и на рынке периодически появляются все новые и новые конструкции для отопления за счет тепла земли.

    Не стоит думать, что геотермальные тепловые насосы для отопления – это недостижимая роскошь. Например, для насосов немецких производителей стоимость оборудования и полной установки насоса достигает 14000 евро. Если учесть, что экономия средств на топливо составляет 75% по сравнению с газовыми или твердотопливными котлами, а система рассчитана на многолетнюю эксплуатацию – то целесообразность использования геотермального обогрева очевидна. Такие системы не требуют установки дополнительных страхующих конструкций обогрева.

    Наиболее эффективно применять их для отопления типа теплый пол, и учитывать, что для достижения полной теплоотдачи необходима надежная теплоизоляция дома.

    По материалам сайта: http://avtonomnoeteplo.ru