подписка

Геотермальные тепловые насосы

Определение и принцип работы тепловых насосов

Геотермальный тепловой насос – высокотехнологичная энергоэффективная установка, использующая низкопотенциальное тепло внешнего источника (грунтовые воды, водоемы, озера или другие водные ресурсы, земля) для отопления, горячего водоснабжения или кондиционирования помещений.

Принципиальное отличие теплового насоса от других видов отопительного оборудования состоит в том, что энергия, используемая для его работы, расходуется не на сжигание топлива или нагревание теплоносителя, а на сжатие и транспортировку рассеянного, низкопотенциального тепла. Благодаря этому из каждого затраченного на функционирование системы 1 кВт электроэнергии потребитель получает до 4 кВт бесплатной энергии. По эффективности использования геотермальные тепловые насосы не имеют себе равных среди всех известных отопительных систем.
В основе работы геотермального теплового насоса в режиме отопления лежит обратный цикл Карно, в режиме кондиционирования воздуха – сам цикл Карно.
Внешний контур теплового насоса состоит из системы трубопровода и радиаторов, внутри которых циркулирует жидкое незамерзающее вещество – рабочий теплоноситель.

В состав системы входят два теплообменных устройства:

  • испаритель – служит для поглощения низкопотенциального тепла, полученного в наружном контуре системы,
  • конденсатор – выделяет концентрированную тепловую энергию конечному потребителю.

Проникая в испаритель, хладагент (антифриз) поглощается испаряющимся фреоном компрессора. Под действием высокого давления в компрессоре происходит сжатие хладагента и повышение его температуры до уровня, достаточного для отопления системы (примерно 85-125°C). Высокотемпературный антифриз, поступая в конденсатор, отдает тепло внутреннему отопительному контуру и переходит в жидкое состояние. Процесс имеет замкнутый цикл и постоянно повторяется. При достижении комфортной температуры воздуха в помещении система автоматически приостанавливает работу теплового насоса и возобновляет ее по необходимости.

Геотермальные тепловые насосы бывают двух видов:

  • компрессионные – сжатие низкопотенциального тепла происходит с использованием механического компрессора. Как правило, оборудование подключается к источнику электрической энергии. Существуют также компрессионные тепловые насосы, которые работают на биотопливе, природном газе и дизельном топливе;
  • сорбционные – в основе работы лежит процесс абсорбции газообразного вещества или жидкости. Для функционирования насоса используется горючее топливо или другой источник тепловой энергии.

Варианты монтажа геотермальных тепловых насосов

  1. Горизонтальный – экономичный способ проведения системы при условии наличия земельного участка значительной площади. Коллектор прокладывается в грунте на глубине от 1,2 м до нескольких метров.
  2. Вертикальный – трубопровод устанавливается вертикально путем бурения  скважины глубиной до 200 м.
  3. Водный – требует минимальных расходов на установку системы, используется при наличии водоема в непосредственной близости от объекта недвижимости.  В каждом отдельном случае возможность применения водного варианта размещения коллектора сопоставляется с параметрами помещения, глубиной и площадью водоема.

Преимущества геотермального отопления

  1. Высокая экономичность – коэффициент преобразования тепла составляет порядка 4,5 единиц. Другими словами, при расходе 1кВт энергии для работы насоса на выходе получают 4,5 кВт или бесплатных 3,5 кВт тепловой энергии.
  2. Возможность повсеместного использования – доступность источников рассеянного тепла в природе.
  3. Экологичность –  в процессе функционирования системы не сжигается топливо, следовательно, не образуется углекислый газ и вредные окислы (SO2 , PbO2, CO, NOх). Хладагенты, используемые в тепловых насосах,  озонобезопасны и не содержат хлоруглеродов.
  4. Универсальность – геотермальные тепловые насосы, оборудованные реверсивным клапаном, могут переключаться с режима отопления в режим кондиционирования воздуха. Избыток тепла может использоваться для нагрева бассейнов или горячего водоснабжения.
  5. Безопасность – оборудование является взрыво- и пожаробезопасным (рабочие узлы не нагреваются до высоких температур, отсутствует источник открытого огня и опасные смеси). Длительный простой установки не приводит к сбоям в работе или поломке системы.
  6. Большой срок службы – срок эксплуатации теплового насоса составляет до 15 лет, внутреннего геотермального блока – до 25 лет, а трубопровод может эксплуатироваться годами.

Категория: Энергия земли
Дата: 17.02.12
Комментарии к статье