Геотермальные тепловые насосы — наиболее оптимальный вариант применения альтернативных источников энергии в условиях российского климата. Позволяют осуществлять отопление, водоснабжение, вентиляцию. Энергия земли неисчерпаема. При этом она абсолютно безопасна для экологии и для человека.
Что такое геотермальная энергия?
Геотермальная энергия – это энергия, которая содержится в недрах земного шара.
Как известно зимой водоем на определенной глубине никогда не замерзает, также, как и грунтовые воды в почве.
Температура нижних слоев грунта не зависит от «капризов» природы. Неважно – палит солнце, расплавляя асфальт, или мороз сковал все ледяной коркой, температура земли или воды на глубине 1-го-2-х метров остается неизменной. Люди научились использовать это свойство в своих целях.
Геотермальная энергия извлекается из:
1. грунта и грунтовых вод;
2. скальных пород;
3. водоемов.
Принцип работы геотермального теплового насоса:
Устройство теплового насоса смотрите в разделе: Отопление дома тепловым насосом.
Твердотопливный котел длительного горения «Донтерм» ДТМ ТУРБО-30Т (http://donterm.pp.ua/), предназначен для отопления помещений, оборудованных системой водяного отопления, котел твердотопливный длительного горения Донтерм (ДТМ), работает на антраците, каменном и буром угле, дровах.
Действие геотермального насоса основано на способности газов нагреваться при сжатии, и отдавать тепло (охлаждаться) при расширении.
Охлажденный жидкий теплоноситель (хладагент или рассол) поступает в трубопровод. Труба протягивается вглубь грунта (или на дно водоема). Там теплоноситель нагревается за счет геотермальной энергии и поступает в теплообменник (испаритель), где отдает тепло внутреннему контуру теплового насоса и переходит из жидкого состояния в газообразное.
Газ попадает в компрессор. Хладагент сжимается, в результате чего его температура повышается еще больше. Затем поступает в конденсатор, и отдает тепло теплоносителю. Вновь переходит в жидкое состояние и поступает в трубопровод.
Для режима охлаждения в тепловой насос встраивается четырехходовой обратный клапан.
Способы укладки труб в грунте:
Длина трубопровода с хладагентом зависит от мощности теплового насоса. В среднем на 10 кВт – 400-450 метров. Если труба прокладывается не в грунте, а проходит по дну водоема, то для тех же тепловых потребностей достаточно будет 300 метров, поскольку коэффициент преобразования энергии в воде — выше.
На способ укладки влияют характеристики грунта, площадь участка. Варианты:
1. Горизонтальный грунтовый коллектор – трубопровод прокладывается на глубине 1-2 метра, в виде змейки или спирали. Желательно, чтобы почва была насыщена водой, участок хорошо освещался солнцем, не имел кустов и деревьев (корни могут повредить трубу).
Недостатки – задействует большую площадь (на 50-100% превышающую отапливаемую). Требует дополнительное место для временного хранения снятого слоя грунта (при монтаже труб).
2. Вертикальный грунтовый коллектор (или U-образный геотермальный зонд) – наиболее распространенный вариант укладки. Бурятся скважины, глубиной 50-150 м и трубопровод устанавливается в грунте вертикально, с петлей в основании (напоминает букву «U»). Это значительно экономит площадь участка.
Недостатки – самый дорогой способ. Необходимо приобрести или арендовать буровые установки. Могут потребоваться дополнительные согласования на монтажные работы.
3. Энергетические «корзины» (или энергетические петли) – устанавливаются вертикально на глубину до 4-5 метров в виде витков сужающейся спирали. Это позволяет обойтись без бурения скважины и при этом использовать энергию глубоких слоев земли.
Подходит для отопления и охлаждения небольших по площади коммерческих зданий или частных домов.
4. Энергетические «сваи» — бетон, залитый в скважину, не просто исполняет роль фиксатора трубы, но и является частью фундамента.
Недостаток: предусмотреть монтаж таких труб необходимо еще до начала строительных работ, на этапе проектирования.
Требования к грунту:
Больше всего подходит влажный грунт. Меньше всего – песок или гравий, неспособные удерживать влагу.
Важен уровень грунтовых вод. Учитывается структура частиц грунта – рыхлая или из твердых пород (как много трещин и какой размер). А также состав, плотность, водоемкость, теплоемкость почвы.
Преимущества применения геотермальных тепловых насосов:
— затраты на энергию сводятся к нулю,
— безопасно (нет риска взрыва, возгорания, выделения угарного газа),
— безвредно для экологии,
— геотермальная энергия легко управляется и имеет высокий КПД, является неисчерпаемой,
— позволяет отапливать, либо охлаждать помещение,
— не зависит от региона, поставщиков, колебаний валютного курса. И даже может оказывать положительное влияние на экономику страны.
Недостатки:
— высокая себестоимость оборудования и монтажа, которая нередко не окупается в условиях уральского региона. Если у вас есть газ, то лучше всего отапливать дом с помощью газового отопления.
— необходимо соответствие почвы определенным условиям, либо приближенность здания к водоему.
О применении геотермальных тепловых насосов в системах вентиляции смотрите здесь . Также тепловые насосы — это лучшее решение для пассивного дома .
