Геотермальный тепловой насос: принцип работы, все «за» и «против»

Геотермальный тепловой насос — это система, которая позволяет использовать тепло земли или водоёма для терморегуляции. Дело в том, что в геотермальных системах почва становится источником тепловой энергии в холодное время года. За счет разницы в температуре грунта удается увеличить эффективность работы, а еще существенно уменьшить расходы на эксплуатацию.

Принцип работы геотермального теплового насоса не таит в себе ничего специфического: температура земли на глубине в 6 и более метров равна средней годовой температуре воздуха в регионе. И показатель практически не меняется, это так называемая тепловая инерция.

Как работает геотермальный тепловой насос

Агрегаты, используемые для обогрева промышленных помещений сейчас, характеризуются высокой функциональностью и отличными показателями качества. Потребителям такие установки нравятся за их неприхотливость и эффективность, а также за возможность сэкономить на отоплении. Агрегат получает тепловую энергию из грунтовых вод или самой почвы, после чего передает ее через насос в отопительную систему промышленного предприятия.

схема геотермального теплового насоса в зависимости от типа энергоносителя

Сложно придумать более выгодный с экономической точки зрения агрегат, ведь на обогрев не нужно тратить ресурсы, тепло добываются прямо из земли. Средняя температура почвы колеблется в диапазоне от 4 до 12 градусов по Цельсию. И такая энергия становится резервом низкопотенциальной теплоты, предлагаемой самой природой.
Чтобы обеспечить сбор тепла, в почву или воду помещается зонд, напоминающий трубопровод и заполненный незамерзающим составом. Зонд соединен с тепловым насосом.

схема геотермального теплового насосаТакая система очень напоминает стандартный холодильник, но с обратным действием. Так, в домашнем приборе холод вырабатывается, а во внешнюю среду передается тепло, а в тепловом насосе все происходит наоборот — тепло попадает в систему, а холод отправляется наружу. Геотермальные установки используют испаритель для утилизации теплоты с низким потенциалом, а конденсатор отправляет тепло, пригодное для отопления, непосредственно в работу.

Из чего состоит геотермальный тепловой насос

В составе такого агрегата всего четыре ключевых элемента. Описание геотермального теплового насоса таково:

  • конденсатор;
  • испаритель;
  • расширительный вентиль (дроссель для снижения давления);
  • компрессор (для повышения давления).

промышленные тепловые насосы вода вода

Связь этих агрегатов осуществляется за счет замкнутого трубопровода, внутри которого циркулирует охлаждающий агент. Хладагент впоследствии кипит в испарителе при попадании тепла от теплоносителя. Пар, который образуется в результате, сжимается компрессором, при этом тоже температура повышается. А сам нагретый пар переходит в конденсатор, откуда тепло направляется уже в отопительную систему.

Отработанный хладагент с низкой температурой становится жидким, переходит на дроссельный клапан, откуда осуществляется автоматическое поддержание процесса кипения хладагента в испарителе. Постоянный нагрев воды до необходимой температуры обеспечивается за счет одновременной работы агрегатов теплового насоса и многоразового повторения цикла термодинамики.

    Бесплатная консультация и подбор оборудования


    Все «за» и «против» геотермальных тепловых насосов

    У геотермального теплового насоса есть «за» и «против», как и у любой другой отопительной системы.

    Достоинства

    Пользователь может заметить немало плюсов от использования геотермальных тепловых насосов. Установки актуальны для разных регионов, поэтому любой потребитель сможет приобрести аппарат для обогрева промышленного помещения, в том числе, превышающего по площади 230 квадратных метров. Среди прочих достоинств:

    • КПД является чрезвычайно высоким. Так, на каждый 1 кВт электроэнергии здесь приходится от 3 до 5 кВт мощности энергии тепловой.
    • Характеристики сохраняют максимальную стабильность вне зависимости от капризов погоды и атмосферных явлений. Достигается это за счет устойчивости температуры почвы в скважинах, из которых добывают тепло.
    • Оборудование не способно нанести вред природе и не слишком влияет на пейзаж местности при установке.
    • Разместить установку можно на самой малой территории. Конструкция не имеет массивных наружных блоков и не нарушает целостность фасада или внутреннего интерьера помещения.
    • Эксплуатационный срок составляет несколько десятков лет. Для грунтовых зондов заводами-производителями выдается гарантия на 100 лет, а для основных узлов и компрессора она составляет порядка 30 лет, но эти элементы довольно легко меняются.
    • Установки предельно просты в эксплуатации, они не требуют к себе повышенного внимания.
    • Оборудование отличается универсальностью. Его можно использовать как для обогрева, так и для охлаждения необходимой площади.
    • Комфортность в эксплуатации, отсутствие шумов, максимальный уровень удобства для промышленных помещений.
    • Влажность и температура имеют минимальные колебания.
    • Экономичный подход к использованию пространства — система отопления занимает минимум места, освобождая многие квадратные метры для других нужд и целей.
    • Абсолютная безопасность с экологической точки зрения. Ни во время отопления, ни во время кондиционирования вредные продукты не выбрасываются в атмосферу.
    • Для использования геотермальных тепловых насосов не требуется установка дополнительного оборудования для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности.
    • Для работы используется двойной зонд U-образной формы. За счет особого строения зонд увеличивает съем тепла и уменьшает гидравлическое сопротивление. От механических повреждений зонд надежно защищается с помощью термо-раствора, которым заливают скважину.
    • Сама установка использует минимум электроэнергии, соответственно, эксплуатационные затраты чрезвычайно низки в сравнении с другими видами отопительных систем. Расчет для геотермального теплового насоса позволит оценить потенциальную экономию.
    • Система автономна и независима, а у потребителя нет необходимости подводить к ней газ или жидкое топливо.
    • Нужно только электричество, которое можно получить и от переносного генератора.
    • Нет нужды оборудовать подсобное помещение для размещения топлива, дымохода, котельной.

    Расходы

    Установка и обслуживание тепловых насосов сопряжены с рядом трат. Поэтому стоит приготовиться к тому, что геотермальный тепловой насос — это еще и расходы. Но установка полностью окупает себя с течением времени. Потенциальному пользователю стоит приготовиться к тому, что его ожидают траты в соответствии со следующими пунктами:

    • Бурение скважины для погружения геотермального зонда. Глубина ее составляет от 70 до 150 метров.
    • Обвязка блока системы теплового насоса, снабженного автоматикой, а также бойлером и прочими элементами, повышающими эффективность работы агрегата.
    • Установка дополнительных элементов для бассейна, когда есть необходимость в монтаже добавочной емкости.
    • Монтаж модуля управления системой охлаждения и солнечными коллекторами.

    Итоги

    Теплонасос в состоянии отобрать тепло абсолютно у любого предмета, будь то земля, вода, лед, скалы и прочее. То же самое касается и кондиционирования, только при нем происходит противоположный процесс: тепловая энергия выводится из помещения и сбрасывается в воду или грунт. Один и тот же агрегат в состоянии зимой обеспечивать отопление, а в теплый период работать на охлаждение. Получается, что тепловой насос можно использовать для подачи горячего водоснабжения, кондиционирования через промышленные фанкойлы, прогревания бассейнов, охлаждения ледовых катков, подогрева кровли и еще массы других операций, которые требуют применения тепловых или охлаждающих систем.

    Если вы заинтересованы в покупке оборудования для тепловой системы, обратитесь к нашим специалистам. Ориентируясь на ваш проект, они подберут необходимые элементы заданной мощности и предоставят необходимую техническую информацию. Сотрудничать с нами выгодно, комфортно и безопасно. И мы предлагаем убедиться в этом каждого!

    Получить бесплатно подбор оборудования и консультацию: