Геотермальные тепловые насосы

Геотермальный тепловой насос своими руками для отопления дома: устройство, проектирование, самостоятельная сборка

Организовать отопление и горячее водоснабжение частного дома можно разными способами, например, подключиться к коммуникациям центрального газообеспечения или перевести греющие системы на потребление электроэнергии. Согласны?

А можно собрать геотермальный тепловой насос своими руками и эффективно использовать тепло земли для создания комфортных жизненных условий. Безусловно, это довольно трудоемкий процесс, но для тех, кто хоть немного разбирается в технике, это не составит большого труда.

В нашей статье речь пойдет о принципах работы и видах геотермальных установок. Мы расскажем, как из подручных материалов самостоятельно соорудить тепловой насос. Кроме того, в статье вы найдете советы экспертов по выбору геоагрегатов. А размещенные видеоролики раскроют секреты монтажа и принципы работы геотермальных насосов.

Как работает тепловой геоагрегат?

Алгоритм работы геотермального теплового насоса построен на передаче тепла от источника с низким потенциалом тепловой энергии к теплоносителю. Земля здесь играет роль радиатора летом и является активным источником тепла в зимний сезон.

Разница температур грунта помогает повысить общую эффективность системы и способствует снижению фактических эксплуатационных расходов.

На практике в трубопровод, размещенный в грунте, поступает действующий теплоноситель и нагревается там на несколько градусов. Потом состав переходит в теплообменный узел (или испаритель) и перебрасывает накопленную тепловую энергию на внутренний системный контур.

Хладагент, работающий во внешнем контуре, прогревается в испарителе, преобразуется в газ и попадает в компрессор. Там он сжимается под влиянием высокого давления и становится еще горячее.

Раскаленный газ переходит в конденсационное устройство и отдает тепловую энергию рабочему теплоносителю внутренней системы, отвечающей за отопление дома. По окончании процесса хладагент, лишившийся тепла, возвращается в начальную точку в жидком состоянии.

Какими бывают геотермальные установки?

Геотермальные теплонасосы отличаются друг от друга по виду теплоносителя на внутреннем и внешнем контурах конструкции. Энергию устройства получают из грунта, воды (грунтовые воды либо открытый природный водоем) или воздуха.

Внутри жилого помещения тепловой ресурс применяется для отопления комнат, подогрева воды и кондиционирования воздуха. В зависимости от сочетания используемых элементов и функций происходит классификация систем на типы: «земля-вода», «вода-вода» и «воздух-вода».

Вариант #1. Сборка по технологии «земля-вода»

Насос «земля-вода» – один из самых эффективных вариантов альтернативного отопления для жилых помещений. Принцип его действия сводится к отбору при помощи зондов или коллекторов тепловой энергии из грунта и передачи ее в домашнюю водяную систему отопления.

Помогает реализовать технологию специальная установка, состоящая из геотермального теплообменника, размещенного ниже глубины фактического промерзания почвы, и непосредственно тепловой насос, функционирующий как холодильник, только наоборот (обратный цикл Карно).

Как работает устройство

Установка «земля-вода», отапливающая жилые помещения за счет возобновляемого тепла, производимого почвой, действует по следующему алгоритму:

  1. Рабочая жидкость (рассол или антифриз), перемещающаяся по геотермальному контуру, принимает температуру почвы и посредством насоса передается в теплообменник – испаритель. Там она отдает собранное тепло фреону, а сама, став холоднее на 2-5°С, возвращается в исходную точку.
  2. Обогащенный тепловой энергией фреон испаряется и, приняв газообразное состояние, поступает в компрессорную установку. Там температура газа повышается за счет сжатия и образуется конденсат.
  3. Тепловая энергия передается теплоносителю в домашней отопительной системе, а фреон снова принимает жидкую форму. Его давление падает после прохода через расширительный клапан системы и хладагент возвращается обратно в испаритель, чтобы набрать очередную порцию ресурса.

В результате этой процедуры объем тепловой энергии, взятой у почвы и переданной в отопительную систему жилого дома, более чем в 4 раза превышает количество электричества, затраченного для обеспечения корректной работы компрессорной установки, циркулярного насоса и управляющего блока.

Дополнительным бонусом можно назвать и то, что система имеет возможность работать в обратную сторону, то есть на охлаждение. Правда, потеря эффективности доходит до 20%, но это считается оправданным, учитывая высокую греющую способность оборудования.

Варианты размещения систем «земля-вода»

Для создания наружного контура системы «земля-вода» используют полимерные трубы высокой прочности, имеющие хорошие эксплуатационные характеристики. Размещают их горизонтально, укладывая на дно котлована способом, напоминающим обустройство коммуникаций для комплексов «теплый пол».

При установке используется площадь из расчета 25-50 кв. м на каждый отдельный киловатт мощности монтируемого насоса. Глубину котлована выбирают ниже границы промерзания, а точные размеры и шаг укладки труб определяют дополнительным расчетом.

Территории, на которых обустроены коммуникации геотремальных систем «земля-вода», под сельскохозяйственные нужды уже не используют. На них можно разбить красивый травяной газон или клумбу с цветущими однолетниками.

Вертикальный монтаж гораздо более проблематичен и влечет за собой использование профессиональной техники. На участке при помощи буровой установки сверлят скважину глубиной от 20 до 150 м, в нее опускают специальный геотермальный зонд и подключают его к насосу, подающему рабочую жидкость в домашнюю отопительную систему.

Зондовые трубы, отходящие от пробуренных скважин, входят в коллекторный колодец. От него к тепловому насосу идут 2 магистральные линии (подающая ресурс и обратная), снабженные утеплительным покрытием. Диаметр магистрали зависит от общего объема системы и помещения, которое требуется отопить. Иногда параметры достигают 160 мм.

За счет того, что на глубине температура грунта всегда выше и устойчивей благодаря воздействию земного ядра, вертикальный способ укладки греющей системы признан максимально эффективным. Он демонстрирует высокий уровень КПД и надежно работает в течение многих лет, не давая сбоев и поломок.

Вариант #2. Особенности теплонасосов «вода-вода»

Геотермальная система «вода-вода» использует в работе тепловую энергию водного ресурса. Это является возможным потому, что на большой глубине температура воды, как и грунта, остается довольно высокой и круглогодично сохраняет стабильные постоянные показатели.

Принципиальной конструкционной разницы между теплонасосом «грунт-вода» и «вода-вода» нет. Но самых меньших финансовых и трудовых затрат требует комплекс, обустроенный на базе открытого водоема. Для монтажа не нужны масштабные буровые мероприятия.

Трубный материал с теплоносителем просто оснащают грузом, погружают в воду и посредством соединительных коммуникаций подключают к домашней отопительной системе.

Однако, такой вариант возможен лишь в том случае, когда земельный участок вплотную прилегает к воде и все коммуникационные части системы находятся под контролем хозяев. Если к открытому водоему доступа нет, используют потенциал грунтовых вод.

Правда, это влечет за собой серьезные земельные работы и сооружение сложных конструкций, например, дополнительного колодца, предназначенного для сброса проходящей через теплообменный узел воды.

Обычно установки типа «вода-вода» монтируют там, где нет возможности подключить центральные коммуникации или использовать иные виды теплоносителей.

Специалисты утверждают, что альтернативное отопление такого типа исключительно эффективно в современных постройках, имеющих минимальный показатель теплопотерь.

Если дом хорошо утеплен, защищен от сквозняков, сырости и проникновения морозного воздуха или построен с применением современных теплоизоляционных технологий, стоимость системы отопления существенно снижается из-за открывшейся возможности приобрести насосное оборудование гораздо меньшей мощности.

Вариант #3. Обустройство систем «воздух-вода»

Теплонасос «воздух-вода» использует для работы самый доступный, неограниченный и возобновляемый природный энергетический ресурс – воздух. Функционирует оборудование посредством вентиляторов и испарителей, объединенных в единый комплекс.

Наибольшую эффективность проявляет при температуре до -15°C. При более агрессивных показателях теряет существенную часть мощности.

Агрегат исключительно удобен тем, что не требует от владельцев частного дома наличия спецтехники для монтажа и проведения сложных работ по установке.

Не нуждается в выемке земли, бурении скважин и прочих трудоемких мероприятиях. Легко монтируется и не занимает большого количества места. Может корректно функционировать, располагаясь на крыше жилого помещения.

К главным плюсам оборудования относится практически бесшумная работа и возможность повторного использования тепла, вышедшего из обогреваемого помещения в форме отработанного воздуха, воды, газа, дыма и пр.

Обслуживание системы владельцы осуществляют самостоятельно:

  • чистят вентиляторные лопасти и защитные решетки на испарительной установке от пыли, мелкого мусора и листьев;
  • смазывают компрессор специальным составом, указанным в инструкции производителем;
  • меняют масло в силовых узлах (вентилятор, компрессор) с определенной периодичностью;
  • проверяют целостность силового кабеля питания и медного трубопровода, по которому хладагент циркулирует в системе.

Помимо этих действий изготовители насосного оборудования настоятельно советуют клиентам контролировать состояние тепловых датчиков, отражающих функционирование блока управления.

Их необходимо протирать, аккуратно удаляя с поверхности пыль и масляные пятна. Это продлит «жизнь» системы воздух-воздух и сделает процесс эксплуатации более простым и комфортным.

Как сделать агрегат своими руками?

Независимо от того, какой вариант ресурса (земля, вода или воздух) выбран для отопления, для корректного функционирования системы понадобится насос.

Это устройство состоит из таких элементов, как:

  • компрессорный узел (промежуточный элемент комплекса);
  • испаритель, передающий низкопотенциальную энергию теплоносителю;
  • дроссельный клапан, через который хладагент находит обратную дорогу в испаритель;
  • конденсатор, где фреон отдает тепловую энергию и охлаждается до изначальной температуры.

Можно приобрести целостную систему у производителя, но это обойдется в приличную сумму. Когда свободных денег под рукой нет, стоит сделать теплонасос своими руками из имеющихся в распоряжении деталей и в случае надобности докупить недостающие запчасти.

Когда решение о собственноручном изготовлении теплового насоса принято, нужно обязательно проверить состояние имеющихся в доме электрической проводки и электросчетчика.

Если эти элементы изношенные и старые, необходимо просмотреть все участки, обнаружить возможные неисправности и устранить их еще до начала работ. Тогда система сразу после запуска будет безупречно работать и не побеспокоит хозяев короткими замыканиями, возгоранием проводки и выбиванием пробок.

Способ #1. Сборка из холодильника

Для сборки теплонасоса своими руками со старого холодильника снимают размещенный сзади змеевик. Эту деталь используют как конденсатор и помещают в высокопрочную емкость, устойчивую к агрессивным температурам. На нее крепят исправно работающий компрессор, а в качестве испарителя используют простую пластиковую бочку.

Подготовленные элементы соединяют между собой, а потом созданный агрегат посредством полимерных труб подключают к отопительной системе и приступают к эксплуатации оборудования.

Пошаговый инструктаж по сборке теплонасоса из холодильника описан в этой статье.

Способ #2. Теплонасос из кондиционера

Для того чтобы сделать теплонасос, кондиционер модифицируют и проводят перепланировку некоторых основных узлов. Сначала наружный и внутренний блоки меняют местами.

Испаритель, отвечающий за передачу низкопотенциального тепла, дополнительно не ставят, так как он имеется во внутреннем блоке агрегата, а передающий тепловую энергию конденсатор стоит во внешнем блоке. В качестве теплоносителя подходят как воздух, так и вода.

Если этот вариант монтажа не удобен, конденсатор устанавливают в отдельный резервуар, предназначенный для корректного теплообмена между греющим ресурсом и теплоносителем.

Саму систему снабжают четырехходовым клапаном. Для этой работы обычно приглашают специалиста, имеющего профессиональные навыки и опыт проведения мероприятий такого рода.

В третьем варианте кондиционер полностью разбирают на составные детали, а потом из них комплектуют насос по традиционной общепринятой схеме: испаритель, компрессор, конденсатор. Готовый прибор присоединяют к обогревающему дом оборудованию и приступают к использованию.

На сайте есть серия статей по изготовлению тепловых насосов своими руками, советуем ознакомиться:

Советы по выбору системы

Монтаж оборудования типа «земля-вода» обходится дороже всех остальных вариантов, потому что требует глубинных земляных работ при вертикальном расположении оборудования или большой свободной площади участка при горизонтальной прокладке коммуникаций.

Эти параметры ограничивают использование системы и существенно снижают ее привлекательность.

Установка насоса «вода-вода» тоже имеет некоторые ограничения. Если рядом есть доступный водоем, можно разместить систему в нем. Отсутствие открытых вод повлечет за собой бурение скважин и отводных колодцев, что тоже стоит не дешево.

Насос «воздух-вода» не представляет проблем с установкой, и может корректно работать даже в многоквартирных домах, но при суровых зимах с низкими температурными показателями его эффективность падает и для ее поддержки требуется параллельный источник энергии.

Однако, обустройство геотермального отопления в итоге окупает свои затраты и начинает вырабатывать бесплатный ресурс, позволяя владельцам жить в максимально удобных, приятных и комфортных условиях, не тратя при этом больших средств на коммунальные услуги.

Выводы и полезное видео по теме

В ролике наглядно показано, как в большом доме из газосиликатного блока обустроена отопительная система на основе геотермального теплового оборудования «воздух-вода». Раскрыты некоторые интересные нюансы относительно монтажа оборудования и озвучены реальные цифры коммунальных платежей за месяц.

Как работает оборудование «земля-вода». Подробное описание от специалиста по установке геотермальных тепловых котлов, рекомендации и полезные советы для домашних мастеров от профессионала своего дела.

Своими впечатлениями о тепловом геотермальном насосе делится реальный пользователь оборудования.

Профессиональный слесарь рассказывает, как в домашних условиях изготовить тепловой насос на основе мощного компрессора и трубчатых теплообменных деталей. Подробная инструкция в пошаговом режиме.

Геотермальный насос для отопления частного домовладения – удачный способ создания комфортных жизненных условий даже там, где недоступны централизованные коммуникационные системы и более привычные источники энергетического ресурса.

Выбор системы зависит от территориального расположения недвижимости и финансовых возможностей хозяев.

Имеете опыт изготовления геотермального теплового насоса? Пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями, предложите свой вариант сборки. Оставлять комментарии и прикреплять фотографии своих самоделок можно в форме, расположенной ниже.

Тепловой геотермальный насос

Геотермальный насос представляет собой настоящее инновационное средство, которое позволяет организовать автономное отопление. Источником охлаждения или нагрева является естественная температура земли. Она постоянная на глубине в несколько метров. Летом она холоднее, а зимой – теплее. Поэтому использовать теплонасос можно не только для нагрева здания, но и для его охлаждения.

Особенности работы

Купив геотермальный тепловой насос, следует узнать его принцип работы. Он подразумевает использование геотермальных процессов. Если углубиться на несколько метров под землю, то можно заметить, что там она будет выше ноля градусов. При этом температура увеличивается по мере углубления.

Отопительная система, которая оснащена тепловыми насосами, использует и преобразует полученную энергию для обогрева помещений. Осуществляется это таким образом:

Читайте также:  Котлы на пелетах

1. Монтируется геотермальный контур отбора, который заполняется пропиленгликолем.

2. Контур соединяется со специальными зондами. Они помещаются на глубину около 100 м.

3. Рабочая жидкость прогревается до температуры в 5°С, движется по кругу и подается в тепловой насос геотермальный.

В остальном принцип работы такого оборудования ничем не отличается от других моделей, которые берут тепло из окружающей среды.

При помощи такого оборудования можно прогреть помещение до температуры в 25°С. Зимой такого показателя вполне хватает.

Насос является отличным источником тепла, который идеально подходит для низкотемпературных отопительных систем. Многие производители советуют применять его для прогрева теплых полов.

Устройство и типы насосов

Устройство насоса включает в себя:

1. Замкнутый контур. По его трубкам осуществляется циркуляция фреона, который переходит в газообразное состояние.

2. Испаритель. Данный модуль подсоединен к насосному приемнику. Он нужен для испарения фреона. Во время этого процесса тепло от прогретого пропиленгиколя поглощается.

3. Фреон. В газообразном состоянии попадает в насосный компрессор. В компрессоре образуется давление, которое разогревает газ до 65°С. После этого он впрыскивается в конденсатор.

4. Конденсатор. В нем происходит преобразование фреона в жидкость, разогретую до немалой температуры. При помощи стенок конденсатора осуществляется теплообмен, благодаря которому происходит нагревание теплоносителя.

Геотермальные тепловые насосы могут быть двух типов:

Тип земля-вода

Качество работы подобных отопительных систем напрямую зависит от того, насколько эффективно добывается тепло из грунта. Есть несколько видов прокладки контуров, которые могут обеспечить разные характеристики теплоэффективности:

1. Теплообменник горизонтального типа. Контур размещается на глубине, которая ниже уровня промерзания земли. Для этого не требуется изготавливать проектные документы и использовать буровую технику. Трубы размещают на глубине от 1 м. Такое решение имеет и свои минусы. Главным минусом является довольно большой геотермальный контур. Поэтому в некоторых случаях работы могут быть осуществлены только при наличии немалой придомовой территории.

2. Теплообменник вертикального типа. Устанавливается вместе с геотермальными зондами. Для проведения работ придется применять буровую технику, так как создаются скважины глубиной в несколько сотен метров. Они делаются для того, чтобы размещать зонды. Преимущество такого метода – на глубине скважин всегда стабильная плюсовая температура.

Тип вода-вода

Есть и другой способ отопления здания при помощи геотермальной энергии. В данном случае она берется из грунтовых вод. Работы по обустройству такого вида отопления могут проводиться несколькими способами:

1. Размещение теплообменника в водоеме. Данное решение является наиболее популярным, так как не придется заниматься масштабной земляной работой. Трубы размещают на дне водоема, расположенного неподалеку от дома. Если получить все нужные разрешения, то их можно устанавливать и на речке. Водоем должен находиться в пределах 100 м от дома.

2. Артезианская скважина. Вода добывается непосредственно из скважины и прогоняется через специальный тепловой насос. Придется делать вторую скважину, которая понадобится для сброса воды. Это необходимо, чтобы избежать сильного давления в пластах и поддерживать равновесие.

Такой тип автономного отопления довольно популярен из-за небольших затрат на монтажные работы и из-за простоты монтирования системы.

Преимущества и недостатки насосов

Геотермальные насосы имеют свои плюсы и минусы. К минусам такого оборудования относятся:

1. Высокая стоимость. Не каждый человек может себе позволить установку такого оборудования. Именно поэтому некоторым приходится обращаться в банки, которые предоставляют клиентам льготное кредитование для осуществления покупки.

2. Требования к территории, где будет устанавливаться насос. Станцию нельзя устанавливать в любой местности. Сначала должна быть проведена специальная геологическая разведка. Она поможет определить, целесообразно ли использовать такой насос в данной местности.

3. Возможные изменения в геотермальном контуре. В первые месяцы использования трубы могут просесть. Из-за этого циркуляция пропиленгликоля значительно уменьшается, что приводит к ухудшению характеристик СОР и теплоотдачи. Поэтому со временем рекомендуется проводить специальный аудит.

К преимуществам геотермального насоса относятся:

1. Эксплуатационный срок. Теплонасос может проработать не один десяток лет. Некоторые модели нуждаются в ремонте только после 40 лет эксплуатации. Проведя ремонт, оборудование может быть использовано в обычных эксплуатационных условиях.

2. Функциональность. Оборудование применяется не только для прогревания домов, но и для их кондиционирования. Поэтому целесообразность покупки такого насоса вполне очевидна.

3. Экономичность. Если сравнивать его с аналогами, которые работают на электричестве, твердом топливе и газе, то становится понятным, что теплонасос более выгодный. Буквально через 5–10 лет можно полностью окупить все затраты на установку и покупку оборудования.

Обслуживание

Для некоторых геотермальные насосы кажутся чем-то сложным и необычным. Однако такое оборудование – нетребовательное и простое в своем использовании.

Процесс обслуживания заключается в тщательном осмотре системы перед отопительным сезоном. Для предотвращения проблем периодически нужно контролировать работу насоса. Внешний осмотр следует проводить ежемесячно. Делается это для того, чтобы убедиться в целостности кабелей и всей конструкции. Раз в полгода нужно анализировать теплоноситель на плотность и кислотность. При необходимости восстанавливается химический состав.

Выбор геотермального насоса

Все условия должны идеально подходить для установки такой системы. Это является главным требованием для того, чтобы использовать такое отопление. Ведь установить насос можно далеко не в каждом доме. Чаще всего все ограничения связаны с глубиной грунтовых вод, особенностями рельефа, наличием неподалеку водоема.

Перед выбором насоса необходимо сделать предварительные расчеты. Эту работу следует поручить специалисту компании, которая занимается продажей оборудования. Выбирая установку, следует учитывать такие параметры:

1. СОР. Сокращение является соотношением, которое указывает на рентабельность всей установки. Если говорить точнее, то этот параметр является отношением эффективности работы к затраченному электричеству. Например, насос с СОР 4 означает, что на каждый киловатт электричества будет производиться 4 кВт тепловой энергии.

2. Геотермальный контур. Работоспособность системы напрямую зависит от площади трубопровода, находящегося под землей. Для того чтобы провести все необходимые расчеты, нужно умножить на три отапливаемую площадь. Результат расчетов будет говорить о том, какая площадь понадобится для укладки контура.

3. Возможности насоса. С его помощью дом может отапливаться в холодное время года. Для его охлаждения летом нужно приобретать дополнительное оборудование. Чаще всего для этого используются сплит системы.

Известные производители

Выбирая насос, особое внимание нужно обращать на его производителя. Наиболее качественное оборудование производится в Германии.

Следующие производители занимаются выпуском качественного оборудования:

1. Stiebel Eltron. Их продукция отлично подходит для полного и частичного отопления жилых помещений. Все выпускаемые модели могут быть интегрированы в вентиляционную систему. Поэтому летом они охлаждают помещения.

2. Vaillant. Фирма производит насосы всех типов. Максимальная производительность данных моделей составляет 46 кВт. Главный недостаток производителя – небольшой выбор продукции.

3. Buderus. В основном производят бытовые отопительные приборы, мощность которых может достигать 60 кВт. Большинство насосов имеют специальную изоляцию, которая снижает шум во время работы до 40 дБ. Поэтому их часто используют в частных домах.

Тепловой насос отопит дом. Опыт FORUMHOUSE

В нашем климате отопительный сезон длится больше полугодия, а летом приходится тратиться на системы кондиционирования. Хорошо, если дом находится на «освоенных» территориях, где подведен газ. А как быть, если магистрали нет, и в обозримом будущем не предвидится. В последние годы все большее распространение получают тепловые насосы, как альтернатива классическим видам отопительных приборов. И среди пользователей FORUMHOUSE есть владельцы такого оборудования, готовые поделиться полезным опытом.

  • Принцип работы тепловых насосов
  • Отопительный контур
  • Достоинства и недостатки тепловых насосов
  • Секреты самоделкиных

Как это работает

Основные узлы агрегата: компрессор, теплообменник, циркуляционный насос, автоматика, подающий контур. Насос способен забирать тепло из трех источников.

Судя по веткам обсуждений, востребованы у нас два варианта – вода и грунт. Это обусловлено ограничениями по температуре – источник должен быть плюсовым. Расположение запитывающего контура бывает горизонтальным или вертикальным. В первом случае магистраль укладывают ниже уровня промерзания – от 1,5 метров глубины. Или на дно водоема, там даже по сильным морозам – до + 4⁰С. Длина контура зависит от габаритов отапливаемого помещения и мощности насоса. Во втором бурят скважины под зонды, средняя глубина – 50–70 метров. Пиастров А В, один из форумчан и владелец теплового насоса, так охарактеризовал вертикальную систему.

Тепло собирают геотермические зонды – закольцованный трубопровод, по которому циркулирует этиленгликоль. Они опускаются в скважины 50–70 метров глубины. Это наружный контур, а количество скважин зависит от мощности теплового насоса. Для домика в 100 метров квадратурой потребуется два зонда – две скважины.

Отопительный контур

Тепловой насос, в отличие от котлов на газу, угле или электричестве, нагревает носитель в среднем до 40⁰C. Это оптимальная температура, при которой и износ оборудования минимальный, и потребление электричества. Для обычных радиаторов таких показателей недостаточно. Поэтому с тепловым насосом обычно используют не трубы и батареи, а теплый пол. Он при таком нагреве теплоносителя эффективнее. Только шаг между трубами должен быть меньше. Стоит учесть, что теплый пол создает ограничения по выбору мебели и сушит воздух. Потребуется дополнительное увлажнение. Летом полы могут работать на охлаждение.

Достоинства и недостатки

Кроме того, нет зависимости от газовщиков и хождений по инстанциям для согласования. Да и требования к котельной не такие строгие. После пуска затраты на эксплуатацию минимальные. Оплачивается только электричество, насос средней мощности потребляет около 4 кВт в час. Современные модели импульсные, работают не беспрерывно, а включаются при необходимости. Это снижает количество рабочих часов в сезон и затраты энергии.

Главный недостаток геотермального отопления – цена вопроса, даже китайский или отечественный агрегат, не говоря о европейских брендах, стоит несколько тысяч евро. Вместе с обустройством внешнего контура и монтажом, удовольствие выльется в сотни тысяч рублей. Согласно расчетам экспертов и владельцев, насос окупается за несколько лет. Работает он на дармовом источнике, по сравнению со стоимостью тонны угля или куба дров, экономия значительная. Но далеко не у каждого есть лишних полмиллиона на оборудование и пусконаладку.

Если недалеко от участка водоем, получается значительно дешевле, отпадают траты на дорогостоящее бурение.

Действующие скважины тоже оптимизируют процесс, становясь источником тепла. Это подтверждает форумчанин дет марос из Усть-Каменогорска. Он работает на предприятии, выпускающем тепловые насосы и оказывающем услуги по их установке. Поэтому досконально разбирается в ситуации и на вопрос участника ветки, нужны ли ему зонды, если на участке есть скважины, ответил исчерпывающе.

Зачем вам заморачиваться с зондами, если воды хватает. Будете гонять из одной скважины в другую через ТН. С зондами возимся, когда на участке нет воды или столб маленький, потребности не покрывает. Для насоса мощностью 10 кВт нужен объем в 3 куба.

Секреты самоделкиных

Но самая большая экономия получается, когда тепловой насос собирают своими руками. Ведущий узел – компрессор, берут от мощных кондиционеров и сплит-систем, технические параметры у них сходные. Теплообменники продаются готовые, но некоторые умельцы и их умудряются паять из медных труб. В качестве хладагента – фреон, его тоже продают в баллонах. Контроллеры, реле, стабилизаторы, все элементы по отдельности обойдутся вполовину дешевле, чем в готовом комплекте.

Чаще всего самоделки организуют над прудами или когда уже есть действующая скважина. Из-за того, что львиная доля расходов приходится именно на земляные работы, и экономия максимальная на них же.

Умелец aparat2, из Риги, сам собрал геотермальное отопление и выложил об этом фоторепортаж, с подробным описанием всех операций.

Собрал ТН из двух однофазных компрессоров по 24000 БТУ (7 кв. ч. по холоду). Получился каскад, тепловой мощностью 16-18 киловатт, при расходе электричества около 4,5 кВт в час. Выбрал два компрессора, чтобы были токи меньше, запускать буду не одновременно. А пока обжит только второй этаж и хватит одного компрессора. Да и, поэкспериментировав на одном, потом усовершенствую вторую конструкцию.

Также форумчанин решил не тратиться на готовые теплообменники пластинчатого типа. Они требовательны к водоподготовке, да и стоят весомо. Самодельный обменник он совместил с аккумулятором, чтобы повысить отдачу. Получилась рабочая установка в разы дешевле покупной.

Тем не менее, тепловые насосы– это альтернативный вариант, когда нет газа и большие площади отопления. Даже при самостоятельной сборке системы затраты на комплектующие солидные. Ближе изучить тему можно на ветке по тепловым насосам, там масса полезных советов, форумчане делятся опытом, обсуждают различные модели. Пошаговая инструкция от aparat2 поможет разобраться со сборкой. А варианты отопления большого дома без газа в ролике – наглядный пример. Для владельцев деревянных домов – видео об особенностях прокладки трубопроводов.

2.5-3! Сейчас даже появились более дорогие сплит-системы на R32 с СОР более 6 (!), паспортно (!) работающие на обогрев до -30С! Но пока речь про R410.. А Пиковые морозы ниже -15С можно закрыть резервными источниками – ТТ или эл.котёл! Морозных дней ниже -15С даже у меня в Сибири по факту замеров последние 3 года – не более 1,5мес, при общей продолжительности отопит.сезона до 7мес, плюс изредка бывают достаточно холодные летние периоды! Главное брать сплит-системы от качественных производителей, с гарантией не менее 3лет! О выборе моделей тоже много сказано в ветках! Но пойдём дальше!:) ведь тема про грунтовые ТН! Так вот, если наружный блок инверторного кондиционера поставить в подвал/подпол (!), то он будет всю зиму питаться теплом грунтового контура экранированного пятном застройки дома, заодно частично полезно утилизируются (регенирируются) теплопотери надподвального перекрытия, которые обычно просто рассеиваются! В этом случае они не теряются а возвращаются в дом! Наряду с несколькими пользователями проведшими такой эксперимент (или подобный – есть чел подающий на наружник воздух через воздуховоды зарытые в грунт возле дома!) убедился в высокой эффективности метода: всю прошлую зиму я лично отапливал в Сибири свой дом 130м2 2эт бюджетным (из сетей) инверторным сплитом 18бту с наружником в подвале! Минимальная t грунта была в январе-феврале 2016 – до минус 14С! Ниже физически не могла опуститься! С потеплением на улице грунт в подвале с лагом в 1-3 суток также повышается по t , т.е.никакой обычно приписываемой страхами вечной мерзлоты нет! К концу марта в подвале как и среднесуточно на улице – минус 5С! Никаких рисков для фундамента нет, потому что сплит имеет вполне скромную мощность и очень плавно и равномерно (обдув) охлаждает подвал! В моём случае площадь подвального грунта около 50м2! Затраты эл-ва за сезон 6мес

Читайте также:  Технические нормы при установке газовых котлов

5000Квтч! Потратил за зиму всего

12т.р. Но оговорюсь – держал в доме минимум – 16С, т.к. ремонт больше не нужно и мощность сплита для дома 130м2 слегка маловата, 24бту хватило бы! Ещё моменты: надо утеплить цоколь, и для большей эффективности и отмостку! Мой эксперимент был только при утеплении цоколя! Заглубление грунта в подполье у меня

0,8-1,0м, фундамент ленточный армированный на песч.подушке глубиной

1,0-1,1м! Мой дом очень хорошо утеплён: в стенах 200мм эппс, кровля – 200мм – кам.вата, надподвальное перекрытие – 150мм эппс, перекрытия – брус-сосна (для такого решения лучше брать лиственницу или делать бетон, иначе при оттайке грунта весной будет конденсат, либо принудительно продувать подвал мощным вентилятором), 20м2 – остекления 3стекла, наружка 6мм, плюс i-стекло. Обращаю внимание: хорошое утепление дома – это вопрос #1! затем уже игры с ТН любого вида, иначе не натопишься!

Геотермальное отопление дома тепловым насосом

26 октября, 2015. Прочитано 15559 раз(а)

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.

Читайте также:  Дымник на трубу

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)

«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».

«Нужно сказать, что тепловой насос достаточно надежная система. У моего соседа такая система работает уже больше 10 лет. Никаких поломок и сбоев не было».

«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».

«Эксплуатационные затраты на отопление и подогрев воды при тепловом насосе будут в 3-4 раза ниже чем при обогреве электрическим котлом. Это уже проверено на практике. А с учетом того, что ресурсы с каждым годом дорожают, то окупаемость такого насоса наступит ещё быстрее».

Рекомендуем видео

Принцип действия теплового насоса на видео ниже.

Геотермальные тепловые насосы

В нашем интернет-магазине можно купить геотермальный тепловой насос производства лучших мировых фирм. Главным преимуществом этого оборудования является возможность превращения 1 кВт электроэнергии в 5 кВт тепловой, независимо от температуры внешнего воздуха.

  • Страна: США/Китай
  • Отапливаемая площадь: 50 м 2

  • Страна: США/Китай
  • Отапливаемая площадь: 100 м 2

  • Страна: США/Китай
  • Отапливаемая площадь: 200 м 2

  • Страна: США/Китай
  • Отапливаемая площадь: 200 м 2

  • Страна: США/Китай
  • Отапливаемая площадь: 100 м 2

  • Отапливаемая площадь: 80-150 м 2

  • Отапливаемая площадь: 60-100 м 2

  • Отапливаемая площадь: 60-100 м 2

  • Страна: США/Китай
  • Отапливаемая площадь: 150 м 2

  • Отапливаемая площадь: 60-100 м 2

  • Отапливаемая площадь: 80-120 м 2

  • Отапливаемая площадь: 100-160 м 2

Как и где применяются

Сегодня геотермальные насосы под ключ чаще всего устанавливаются в отопительных системах домов, в зданиях и сооружениях средних размеров. Как показывает опыт, они очень экономичны в работе, поскольку потребляют приблизительно в 5 раз меньше энергии, чем электрические системы соизмеримой мощности.

Данное оборудование исключительно надежно, поскольку контур насоса служит до 100 лет, а компрессор и остальные устройства не менее 30 лет. Поскольку геотермальные насосы для отопления потребляют сравнительно небольшую мощность, при перебоях с электроэнергией их питание может обеспечить небольшой генератор.

Эффективный и экономичный тепловой насос отличается экологичностью. После окончания работ по установке не вносится никаких изменений в ландшафт, для него не требуется специально отведенного помещения, установка работает с минимальным уровнем шумности.

Виды геотермальных насосов и принципы их работы

Сегодня геотермальные насосы выпускаются в большом ассортименте. Их классифицируют по типу передачи и конденсации тепловой энергии. Различают насосы типов воздух-вода, вода-вода, вода-воздух.

  • Система воздух-вода работает по принципу обычного холодильника. Вода проходит по внешнему контуру и нагревается от воздуха, после чего отдает свое тепло внутреннему контуру, по которому циркулирует хладагент – это может быть фреон или другое вещество. Хладагент испаряется, после чего резко сжимается в компрессоре и нагревается, передавая тепло третьему контуру – системе отопления. Данный тип насоса имеет существенный недостаток – плохую работу при низких температурах, когда вода во внешнем контуре может замерзнуть, поэтому, чтобы пройти отопительный сезон в нашем климате, потребуется дополнительная система теплоснабжения.
  • Система вода-вода или грунт-вода наиболее популярна, поскольку ее можно использовать в любое время года, она надежна и эффективна. Она работает на принципе отбора тепла из толщи Земли. Для этого пробуриваются специальные скважины глубиной от 60 до 100 м, куда помещают контур со специальными зондами, по которым циркулирует теплоноситель, как правило, пропиленгликоль. Он нагревается до температуры 6ºС – неизменной на такой глубине круглый год. Отобранное у грунта тепло передается испарителю теплового насоса, где на конденсаторе температура поднимается до 65 ºС, после чего передается воде, на которой работает система. Иногда глубокие скважины заменяются системой зондов, заглубленной на 4-6 м, которая рассредоточивается по большой площади.
  • Система вода-воздух схожа по принципу действия на воздух-вода, но тепло здесь передается не в систему отопления, а непосредственно в отапливаемое или охлаждаемое помещение.

Геотермальные тепловые насосы могут как нагревать, так и охлаждать дома в теплое время года. При пассивной работе системы вода просто охлаждается в теплообменнике от носителя со скважины. При активном охлаждении установка работает в обратном режиме – компрессор забирает тепло из системы, охлаждая воду, и передает его в грунт или окружающий воздух.

Преимущества применения насосов

Несмотря на то, что стоимость геотермального теплового насоса под ключ в доме достаточно велика, это является очень эффективным вложением средств, поскольку данное оборудование предлагает огромные преимущества:

  • Эффективность (СОР) на данный момент достигает 5,1. Это означает, что, затрачивая 1 кВт электроэнергии, можно получить 5,1 кВт тепловой энергии.
  • Возможность одновременно обеспечить дом системами отопления и охлаждения, подать горячую воду.
  • Надежность. Гарантия лучших производителей на зонды составляет 100 лет. На компрессор и другое оборудование – до 30 лет.
  • Низкие финансовые затраты на эксплуатацию благодаря надежности и высокой эффективности установки. Это наиболее экономически выгодный вариант отопления на сегодняшний день.
  • Экологичность. Применение таких систем не наносит никакого вреда окружающей среде.

В нашем интернет-магазине предлагается самая выгодная цена геотермальных тепловых насосов для отопления. Мы реализуем широкий перечень продукции лучших фирм, таких как Mammoth и Chofu. Наши специалисты помогут подобрать мощность и другие параметры оборудования, произведут установку под ключ и обеспечат квалифицированное гарантийное обслуживание.

Земляной тепловой насос (геотермальный тепловой насос) что это такое?

Главная страница » Земляной тепловой насос (геотермальный тепловой насос) что это такое?

Геотермальный тепловой насос или другое название — тепловой насос земляного источника энергии, представляет собой, по сути, систему центрального отопления земли. Энергетический механизм земного грунта поддерживает постоянное использование как накопитель (источник) тепла. Конструктивно система позволяет использовать умеренный диапазон температур грунта для повышения эффективности и снижения эксплуатационных расходов традиционных систем отопления (охлаждения). Допустимо объединение земляного теплового насоса с установками сбора солнечной энергии для формирования системы высокой эффективности.

Технология геообмена для получения энергии

Земляной тепловой насос в научных кругах больше известен под другими названиями, в частности:

  • геообмен (Geoexchange),
  • грунтовой теплообменник,
  • земная энергетическая система.

Инженеры, однако, чаще пользуются термином «земляные тепловые насосы», дабы избежать путаницы с традиционной геотермальной энергией, где используется высокотемпературный источник тепла для выработки электроэнергии.

Земляные тепловые насосы действуют по принципу сбора тепла, получаемого от Солнца и поглощаемого поверхностью Земли. Температура грунта ниже 6 метров от границы поверхности равна среднегодовой температуре воздуха для конкретной широты земного шара.

Структурная схема установки: 1 – природный земляной теплообменник на трубном петлевом замкнутом контуре; 2 (3) – тепловой насос; 4 – ресивер с горячей водой; 5 – тепло, направляемое в радиаторы или в систему тёплого пола; 6 – использование водного ресурса для хозяйственных нужд

В зависимости от параметра широты, температура под верхним слоем Земли поддерживается на постоянном уровне в диапазоне 10-16°C. Подобно холодильнику или кондиционеру, систему допустимо использовать в качестве теплового насоса для принудительной передачи тепла от грунта.

Тепловые насосы способны передавать энергию от холодной к тёплой области в противовес естественному направлению потока. Либо эти же устройства способны усиливать естественный поток тепла, направленный от теплой среды к холодной.

Общая информация по земляным тепловым насосам

На первый взгляд устройство земляного теплового насоса выглядит достаточно сложным, но фактически это относительно простая элементная база. Подобного рода установки содержат ряд подземных труб, предназначенных извлекать солнечную энергию. Полученную солнечную энергию, в свою очередь, достаточно просто преобразовать в тепловую энергию с последующим использованием для нужд домашнего хозяйства.

Возможные конфигурации замкнутого типа на земляной тепловой насос: 1 – горизонтальное трубное поле; 2 – вертикальное трубное поле; 3 – трубное поле в области водоёма

Существуют два основных типичных исполнения земляного теплового насоса:

Рассмотрим подробнее обе конфигурации для лучшего понимания. Однако также стоит отметить – используются два типа трубного контурного исполнения – замкнутое и разомкнутое. Второй вариант считается редко применяемым.

Вертикальная конфигурация

Этот вариант исполнения предполагает формирование поля труб, образующих замкнутый контур. При этом трубы контура проходят в земле вертикально. Для выполнения вертикального монтажа трубного поля в грунте бурят скважину глубиной 15–125 м (может использоваться свайный фундамент здания). Циркулирующий по трубам теплоноситель поглощает (отводит) тепло от грунта или в грунт.

Трубные пары, помещаемые в скважину, соединяются U-образными поперечинами в нижней части или состоят из двух трубок полиэтилена высокой плотности малого диаметра, термически сплавленных для образования U-образного донного изгиба.

Реальный пример скважины под сооружение вертикального земляного теплового насоса. В зависимости от мощности системы таких скважин может потребоваться несколько

Пространство между стенкой скважины и U-образными трубами обычно полностью заполнено цементирующим веществом (допускается частичное заполнение грунтовыми водами). Скважина, как правило, заполняется бентонитовым раствором, благодаря чему обеспечивается тепловая связь с грунтом, улучшается теплопередача.

Улучшить теплопередачу помогают термически эффективные растворы. Трубные поля вертикальной петлёй обычно используются, когда площадь земли ограничена. Скважины бурят удалёнными на 5–6 м одна от другой. Параметр глубины зависит от характеристик грунта и обслуживаемого здания. Так, отдельно взятому дому, потребляющему 10 кВт тепловой мощности, требуется три скважины глубиной 80-110 м.

Горизонтальная конфигурация

Земляной тепловой насос на основе горизонтального трубного поля, соответственно предполагает создание горизонтально расположенного в земле замкнутого контура. Для такой конфигурации необходимо рыть длинную горизонтальную траншею глубже уровня промерзания грунта. Внутри такой траншеи размещаются горизонтально U-образные или петлевые трубы.

Рытьё неглубоких горизонтальных петлевых полей земляного теплового насоса оценивается примерно вполовину стоимости относительно варианта вертикальной конфигурации. Поэтому горизонтальный вариант устройства земляного теплового насоса считается наиболее распространённой схемой, используемой в местах с достаточным количеством свободной земли.

Практическое решение по сооружению горизонтального земляного трубного поля теплового насоса. Это одна из наиболее перспективных конструкций для частных хозяйств

Для конструкции дома, потребляющего 10 кВт тепловой мощности, требуются три траншеи, длиной 120-180 м с петлями из полиэтиленовых труб диаметром 20-32 мм. Глубина траншей должна составлять 1-2 м.

Следует отметить: глубина погружения трубного серпантина оказывает существенное влияние на потребление энергии земляным тепловым насосом. При этом отмечаются два противоположных варианта влияния:

  1. Мелкие петли имеют тенденцию косвенно поглощать больше тепла от солнца, что полезно, особенно когда земля долго остаётся холодной после зимы.
  2. Неглубоко положенные петли также намного легче охлаждаются в результате изменений погоды, особенно в течение долгих холодных зим, когда пики потребности в отоплении достигают максимума.

Зачастую второй эффект более выразителен, чем первый, что приводит к более высоким затратам на эксплуатацию контуров, погруженных на небольшую глубину.

Другие возможные конфигурации

Альтернативой горизонтальному размещению земляного теплового насоса может служить прокладывание системы горизонтально-направленным бурением. Методика позволяет монтировать трубопроводы под землёй городских дворов, проездов, садов и другой инфраструктуры. При этом инфраструктурные сооружения не нарушаются, а затраты на работы остаются на среднем уровне, если сравнивать с горизонтальным и вертикальным способом устройства.

Система горизонтально-направленного бурения также отличается от горизонтальной и вертикальной конфигураций, поскольку петлевое поле состоит из одной центральной камеры, чем ещё больше сокращается рабочее пространство объекта. Горизонтально-направленное бурение зачастую применяется уже после того, как подлежащий оснащению земляным тепловым насосом объект был построен.

Неординарный, достаточно «экзотический» вариант – использование водоёма. Однако такой проект земляного (водяного) теплового насоса также вполне может использоваться на практике

Существует также довольно необычный вариант конфигурации системы, когда тепло извлекается при помощи трубного поля, размещаемого на дне водоёмов (озёр, прудов), где масса воды достаточно велика. Однако такого рода система относится к узкоспециализированным сооружениям и требует тщательного расчёта конструкции. Обычно расчёт проводится производителем земляного специализированного теплового насоса.

Как работает земляной тепловой насос и сколько стоит?

Принцип действия обычно основан на смеси воды и антифриза, которая закачивается в область земляного массива. Благодаря этой смеси поглощается солнечная энергия, запасённая в массиве земле. Тепло извлекается посредством использования технологий сжатия и расширения и в качестве энергетического потенциала может применяться для отопления частного дома.

Объёмная доля собранного теплового ресурса напрямую зависит от производительности (количества труб, длины и глубины вырытых траншей), а также от характеристик почвы. Практика показывает, что глинистая почва способна удерживать больше тепла, чем песчаная. Перед проектированием и сооружением земляного теплового насоса, как правило, выполняется тщательное изучение состояния грунта.

Согласно некоторым оценкам специалистов по энергосбережению, стоимость установки типовой системы земляного теплового насоса в частном доме на три-четыре спальни, составит около 800 000 рублей. Между тем общепринятая «бюджетная» величина составляет примерно 1 млн. руб. за 1 кВт мощности.

Для частного дома площадью 400 м² на четыре спальни, построенного в соответствии стандартам строительных норм, потребуется тепловой насос мощностью не менее 8 кВт. Непосредственно тепловой насос оценивается в 500–600 тыс. руб. Общий баланс земляной системы включает ещё стоимость сооружения в целом. Сумма под инсталляцию нередко значительно варьируется в зависимости от условий местности.

Ссылка на основную публикацию