Как устроен геотермальный тепловой насос и принцип действия оборудования

23.09.2020 | Категория: Строительство

Принцип работы геотермального теплового насоса основан на преобразовании тепла земли в энергию.

Хладагент, имеющийся в нем, поглощает и отдает тепло, переходя из одного состояния в другое. Системы отопления и кондиционирования, укомплектованные геотермальными тепловыми насосами, экономичны и безопасны.

Стоимость устройств достаточно высока, но если взять в качестве примера стоимость газовой системы отопления, внедрение геотермального теплового обойдется гораздо дешевле. В некоторых случаях затраты могут быть примерно одинаковыми.

Окупаются они уже за первые сезоны эксплуатации оборудования. Все больше жителей Европы предпочитают купить геотермальный тепловой насос, чтобы обогревать свои дома эффективно и безопасно.

Комплектация оборудования

Устройство оснащено следующими комплектующими элементами.

  1. Испарителем – для испарения хладагента. Узел подключается к приемнику насоса.
  2. Контуром замкнутого типа. По трубкам контура циркулирует хладагент, переходящий в состояние газа.
  3. Хладагентом (фреоном). Перейдя в газообразное состояние, фреон поступает в компрессор насоса. Под воздействие высокого давления хладагент в компрессоре разогревается до 65°С. Затем он поступает в конденсатор.
  4. Конденсатором, преобразующим газообразный фреон в жидкий. В стенках конденсатора происходит теплообмен. В результате вышеуказанных процессов теплоноситель нагревается.

Эксплуатационные расходы отопительной системы, оснащенной геотермальным насосом, в разы ниже расходов стандартных систем: электрических, газовых и др. При низком энергопотреблении тепловой насос обладает высокими показателями КПД. Устройство полностью безопасно в использовании. В нем нет воспламеняющихся веществ, от него не исходят вредные выхлопы.

Отопительная система, работающая на его базе, безопасна для людей и окружающей среды. Тепловые насосы бывают грунтовыми, водяными и воздушными. Их способы монтажа схожи между собой. Наиболее распространенные конфигурации – грунтовые и водные.

Установка грунтового геотермального насоса

Для хладагента достаточно тепла земли для смены агрегатного состояния. Если на глубине грунта в 2 м сезонных колебаний температуры нет, устройство может использоваться круглогодично.

Грунтовые тепловые насосы устанавливаются несколькими методами: с помощью горизонтальной коллекторной системы и с использованием геотермального зонда, оснащенного вертикальными приемниками.

Тепловой насос, укомплектованный горизонтальным коллектором, требует углубления оборудования на 1,5-2 м. В каждом регионе берется во внимание глубина промерзания грунта. Средние показатели обычно равняются 1,2 м. Для отопления дома площадью до 100 м² вырывается котлован рядом с домом или под ним.

Общая площадь котлована в таком случае должна составлять от 100 до 200 м². Если система будет находиться рядом с домом, то на участке монтажа в последствии не высаживаются растения, корни которых уходят глубоко в почву. Под трубы также могут быть вырыты траншеи.

Для монтажа вертикального геотермального зонда вырываются скважины соответствующего диаметра и глубины с применением бура. Каждая из них должна находиться на расстоянии друг от друга не менее чем на 5 м. Если участок засажен растениями или имеет небольшую площадь, установка вертикального зонда – наиболее оптимальный вариант.

Установка водного геотермального насоса

Принцип работы водяного теплового насоса аналогичен принципу работы грунтового устройства. Его отличие состоит лишь в типе используемого источника. Оборудование использует тепло, исходящее от грунтовых вод.

При выборе геотермального водяного насоса важно брать во внимание глубину залегания грунтовых вод. Система будет работать эффективно и стабильно, если вода находится на незначительной глубине. Перед монтажными работами целесообразно проведение геологического исследования и химического анализа воды.

Если в ее составе нет вредных примесей (или они содержатся в незначительном количестве), может быть установлен геотермальный зонд. При наличии большого количества примесей, оборудование может преждевременно выйти из строя. В таком случае устанавливается грунтовой насос.