Геотермальное отопление дома тепловым насосом

Содержание

Приветствуем вас, дорогие читатели, на ресурсе ОчумелыйСтроитель.ру. Сегодня речь пойдет о геотермальном отоплении дома тепловыми насосами. Мы рассмотрим принцип работы этого устройства, цены, отзывы и полезное видео далее в статье. А также вы узнаете, почему эта установка такая дорогая, и все же, почему ее стоит рассматривать как альтернативный вариант отопления.

Начнем с того, что люди уже давно ищут иные способы обогрева жилищ. Связано это с тем, что цены на обычно используемые энергоносители в последнее время очень сильно выросли. К тому же, сжигание больших количеств топлива ведет к ухудшению экологии. Поэтому сейчас стараются внедрить альтернативные, построенные на применения других источников, схемы обогрева домов. Это важно, так как энергетические природные ресурсы, запасы которых уменьшаются, доступны не во всех районах и населенных пунктах.

Поэтому, новые способы получения тепла, которые не используют тепло от сжигания традиционных видов топлива, становятся всё более привлекательными и востребованными.

Геотермальные тепловые насосы и отопление дома.

Тепловые насосы — активно употребляют для получения тепла. Тепловой насос трансформирует низкотемпературное тепло из доступного источника в высокотемпературное. Как источник такого тепла могут быть использованы любые объекты, обладающие температурой более 1° (по Цельсию). Можно применить непромерзающий грунт на глубине, воду из имеющихся поблизости поверхностных водоёмов, а так же грунтовые воды и канализационные стоки. Используя тепло из этих низкотемпературных источников, можно получить температуру на выходе до 60°.


Тепловые насосы, которые извлекают тепловую энергию из земли, распространены в Европейских странах. Очень популярны в Швеции и Швейцарии. И доля зданий, обогрев которых происходит за счет термической энергии земли, растет. Мировой Энергетический комитет высказал предположение, что в передовых странах часть отопления и горячего водоснабжения, которые будут генерироваться тепловыми насосами, значительно увеличится и будет иметь показатель около 75%.

Геотермальные системы выгодны из-за того, что они располагают:

  • высокой продуктивностью;
  • надёжностью и долговечностью;
  • экономичным, расходом электрики, используемой лишь для работы насосов и компрессора;
  • полной автоматизацией и климат-контролем;
  • высокой экологичностью;
  • при монтаже не нужны согласования;
  • взрыво-и пожаробезопасностью.

Самым популярным низкотемпературным источником, из которого удобно получать тепло, является грунт. Даже если на улице отрицательная температура, то глубже в земле эта температура всегда постоянная, около +5-+7 градусов. Так же активно потребляется ресурс природных водоёмов. Обычно температура воды в них зимой +3-+8 градусов.

На продуктивность работы теплового насоса влияет не только источник тепла и способ его получения. Существенно какая будет установлена отопительная система.

Если для отопления принять тёплые полы, тогда можно добиться наилучшего результата от работы теплового насоса. Это связано с тем, что температура, вырабатываемая тепловентилятором, на выходе обычно от 45 до 55 градусов. А это и есть рабочая температура теплоносителя в системах теплых полов. В случае использования радиаторов, работа теплового насоса будет менее результативной, и понадобиться существенно увеличить их мощность.

Так же, нужно уделить внимание качеству утепления дома и герметичности оконных и других проёмов. Улучшение этих факторов будет способствовать повышению полезнодействия от работы теплового насоса.

Устройство геотермальной установки и принцип действия теплового насоса

Рассмотрим из каких элементов состоит геотермальная система.

Геотермальная система отопления включает в себя следующие составные части:

  • наружный контур;
  • непосредственно тепловой насос;
  • распределительная система (потребители тепла).

Наружный контур служит для отбора тепла из низкотемператруных источников (грунта или воды). Он изготавливается из трубочек большой продолжительности, по которым насосом прокачивается жидкость, так называемый теплоноситель. Для теплоносителя используют жидкости, незамерзающие при отрицательных температурах. Обычно это раствор вода плюс гликоль.

Укладка горизонтального наружного контура

Наружный контур выполняется в вертикальном или горизонтальном виде.

Вертикальный контур выполняется способом бурения скважин. Глубина скважин и их количество определяют по расчету, который учитывает площадь дома и теплотехнические характеристики внешних конструкций. В скважины вставляются трубки, заполненные теплоносителем. Скважины могут быть вертикальными или наклонными. Наклонные применяют если по показаниям геологии участка на нем нельзя глубоко бурить.

Горизонтальный контур раскладывается горизонтально и размещается на глубине ниже уровня промерзания грунта. Площадь и протяженность трубок горизонтального контура тоже предварительно рассчитываются. Ориентировочно можно сказать, что площадь, которая необходима для раскладки трубок горизонтального контура равняется 2-3 отапливаемым площадям дома. Участок, на котором раскладывается горизонтальный контур, не должен застраиваться.

Тепловой насос состоит из таких основных составляющих:

  • теплообменник-испаритель;
  • теплообменник- конденсатор;
  • компрессор;
  • расширительный клапан (дроссельный вентиль).

Работа теплового насоса основана на физическом свойстве газа: газ при сжатии нагревается, а при снижении давления остывает. Сжатие газа происходит в компрессоре. При этом повышается его давление. Чтобы понизить давление газа, его пропускают через расширительный клапан. Соответственно, температура газа таким образом уменьшается.

Теплообменник-испаритель предназначен для передачи энергии с низкой температурой, которую собрал теплоноситель наружного контура, в систему теплового насоса. Теплообменник-конденсатор передает энергию с высокой температурой, сгенерированную тепловым насосом, непосредственно в имеющуюся систему отопления (радиаторы, теплый пол, подогрев воды).

Далее рассмотрим принцип работы генерации тепла.

Процесс теплопередачи и трансформации температуры

Пункт 1. Теплоноситель, проходя по трубкам наружного контура, отбирает тепло у грунта.

Схема работы теплового насоса

Пункт 2. После этого теплоноситель попадает в Теплообменник-испаритель. Тут он нагревает газ-хладагент. Газ-хладагент закипает при низких температурах. Поглощая энергию от теплоносителя наружного контура, газ-хладагент закипает и начинает испаряться, переходя в газообразное состояние.

Пункт 3. Компрессор всасывает газ. В нем происходит сжимание газа. При этом повышается давление газа и его температура. Температура газа на входе в компрессор может быть +4°-+6° С, а на выходе из компрессора уже быть +35° — +60° С.

Пункт 4. Затем, разогретый газ попадает в теплообменник-конденсатор. Здесь тепло от горячего газа передаётся в систему отопления (п.5). При этом газ охлаждается и конденсируется.

Пункт 5. При прохождении через расширительный клапан (дроссель), давление газа понижается и он охлаждается.

Далее газ-хладагент опять поступает в теплообменник-испаритель, где нагревается теплоносителем из наружного контура, и цикл повторяется снова.

Тепловые насосы оборудованы датчиками и контролерами температуры. Ими задается желаемая температура помещения. Когда помещение нагревается до нужной температуры, то срабатывает реле и отключает работу компрессора. Если температура упадет ниже комфортной, датчик опять включает компрессор и тепловой насос продолжает продуцировать тепло.

Преимущества и недостатки установки

Преимущество геотермальных тепловых установок в том, что они открывают путь к развитию экологичных систем обогрева, независящих от газа.

Так же важно и то, что такое отопление достаточно независимое от электричества, т.к. при использовании теплового насоса потребляется минимальное количество электричества. Это связано с тем, что при работе теплового насоса электричество используется не на обогрев непосредственно, что требует большой электроёмкости. Электрика требуется только на перекачку тепла из окружающей среды в дом. Тепловой насос потребляет на 80% меньше электроэнергии, чем электрические котлы. Из 1 кВт электроэнергии, использованной на работу установки, генерируется 3-5 кВт тепла.

И это тоже очень важно, особенно в местах, где возникает необходимость ограничивать электропотребление.

Ещё одно немаловажное достоинство геотермальной установки заключается в том, что летом она превращается в устройство для охлаждения помещений.

Установка с тепловым насосом может работать в двух режимах: зима и лето. Зимой насос работает в обычном режиме: берет тепло из скважины и отдаёт его отопительной системе. Летом же его переводят в режим кондиционирования. И он работает наоборот: берет тепло из системы кондиционирования и отдаёт его земле.

Практически у геотермального теплового насоса есть только один недочет – высокая стоимость, как самого насоса, так и его монтажа. И это потребует вложения большой суммы денег на этапе её внедрения. Зато потом расходы, связанные с эксплуатацией, значительно ниже, чем если обогреваться другими, традиционными, способами.

В любом случае, применение отопления зданий с использованием геотермальных тепловых насосов – это перспективный путь развития данной отрасли, который поможет сберечь природные ресурсы и экологию земли. По мере дальнейшего внедрения подобных отопительных систем, стоимость самих установок будет снижаться.

Цена геотермального теплового насоса, обслуживание и отзывы

Стоимость установки теплового насоса зависит от многих факторов. Она состоит из цены самого насоса и оборудования для котельной плюс стоимость материалов и работ по устройству наружного контура. Для правильного определения цены отопления геотермальным тепловым насосом, необходимо сделать теплотехнический расчет, который покажет, какой мощности потребуется тепловой насос.

Мощность теплового насоса зависит от следующих факторов:

  • географический район, в котором находится дом;
  • отапливаемая площадь;
  • тип здания и материалы конструкций;
  • уровень теплопотерь;
  • наличие системы вентиляции;
  • количество проживающих;
  • режим эксплуатации (круглогодичный, сезонный).

На стоимость так же будет влиять рельеф, состав грунтов, т.к. это отразится на стоимости земляных работ, и другие факторы.

Так же сама стоимость теплового вентилятора зависит от производителя. Тепловой насос европейского производителя будет стоить намного дороже. Но есть альтернатива европейским насосам. Тепловые насосы выпускают страны СНГ и цены этих насосов намного ниже.

Очень важным фактором влияния на цену установки теплового насоса является утепление дома. Чем качественней выполнено утепление дома, тем ниже стоимость геотермальной установки и дальнейшие расходы электроэнергии на её работу. Так же, желательно обратить внимание на систему вентиляции и сделать мероприятия для уменьшения потерь тепла через естественную систему вентиляции помещений (окна, вентканалы).

Улучшенное утепление наружных конструкций дома поможет решить ещё одну проблему. На некоторых участках ограничена мощность потребляемой электроэнергии и на них невозможно использовать ни отопление от электрического котла, ни от мощного теплового насоса, особенно если дом большой. При снижении теплопотерь дома, снижается и мощность нужного теплового насоса.

Так, например, для дома площадью 100-150 кв.м при правильном утеплении может быть достаточного теплового насоса мощностью 6кВт. Стоимость установки геотермального теплового насоса будет 10-14 тыс. долларов при использовании отечественного насоса. Отечественный насос может стоить 3-5 тыс. долларов, в то время как европейские стоят от 6-10 тыс. долларов до 20 тыс. долларов в зависимости от производителя и характеристик.

Для дома площадью 150-250 кв.м понадобится тепловой насос мощностью 12-15 кВт. Стоимость устройства системы будет уже в пределах 18-30 тыс. долларов.

40-50% от стоимости всей установки составляет устройство наружного контура. Половину стоимости наружного контура составляют материалы, а вторая половина состоит из затрат на земляные работы. Тут есть возможность часть работ выполнить самостоятельно для получения экономии. К тому же есть возможность выполнить работы по монтажу системы такого отопления в два этапа: сначала выполнить работы по устройству наружного контура, а затем уже купить сам тепловой насос и оборудовать котельную.

Обслуживание

Геотермальная система отопления пока ещё обывателям кажется чем-то необычным и сложным. Но при этом, она очень проста и нетребовательна в использовании. Техническое обслуживание её весьма простое и не составит большого труда.

Все процессы в тепловых насосах автоматизированы. Поэтому нужность ежедневного контроля его работы отсутствует. При работе теплового насоса не возникают такие опасные факторы как открытое пламя, возможные выхлопы и утечка газа. Отопительная система на тепловом насосе полностью безопасна для человека.

Система теплового насоса, работающая по принципу обычного холодильника, долговечна, в ней фактически нечему ломаться. Главный агрегат, от которого зависит надежность её работы, — это компрессор. Поэтому компрессор должен быть хорошего качества. В случае правильной установки и соблюдении правил эксплуатации, компрессор должен проработать установленное количество лет (15- 25 лет). После окончания срока эксплуатации производится замена компрессора. Стоимость компрессора ориентировочно 25% от стоимости насоса.

Обслуживание геотермальной установки состоит в том, что перед началом отопительного сезона и после него необходимо провести её осмотр, а также периодически контролировать режим работы. Практически обслуживание состоит из тех же мероприятий, которые предпринимаются для поддержания любой инженерной системы. Каких-либо особенных или сложных процедур при обслуживании геотермального теплового насоса совершать не требуется.

Нужно ежемесячно проводить внешний осмотр оборудования на предмет целостности конструкций и кабелей. Просматривать контур насоса на отсутствие возможных утечек. Периодически инспектировать состояние автоматики и показаний давления теплоносителя.

Рекомендуется раз в квартал или полгода делать анализ теплоносителя на кислотность и плотность, производить его дозаправку и, если понадобится, восстанавливать его химический состав.

Так же, как и при эксплуатации любой гидросистемы, необходимо каждые полгода досматривать состояние водяных фильтров и выполнять их чистку. Раз в год фильтр рекомендуется извлекать и проверять его целостность. Так же раз в два-три года желательно совершать химическую чистку гидросистемы и теплообменников.

Отзывы о геотермальных тепловых насосах (на основе форума)

Сергей Н.

«Установил тепловой насос «SunDue». У меня дом небольшой, около 140 м2, дачного типа. Но используется он круглый год, всю зиму на выходные туда ездим. Установил его прямо в прихожей. Не нужно было искать место для громоздкого оборудования. Во время работы его почти не слушно, никакого шума нет. Я очень доволен».

Николай П.

«Система отопления с тепловым насосом удобна тем, что она очень легка в обслуживании и комфортна. Выставил нужные параметры, и можно ни очем не думать. Да и как-то её обслуживать, прочищать не нужно. В ней ломаться практически нечему. Газовый котел прогорит в 3 раза быстрей, чем может сломаться тепловой насос. Очень важно сразу же купить насос с хорошим компрессором».

По материалам сайта: http://o-builder.ru