Отопление от земли как работает: Отопление от земли как работает

Тепло Земли доступно всем

Тепло Земли доступно всем

«Сколько нужно снежков, чтобы натопить печь?» — иронизировал двести лет назад знаменитый философ и естествоиспытатель Дидро. В компании ЭВАН, которая уже свыше 5 лет занимается продвижением на российский рынок тепловых насосов, знают, что в этом вопросе есть рациональное зерно.

Несмотря на существенный рост продаж тепловых насосов, произошедший за последние несколько лет, лишь 15 % наших партнеров ввели в свой ассортимент эту продукцию. Причины разные: и недоверие к возможностям использования тепловых насосов в российских климатических условиях, и высокая стоимость оборудования и инсталляции, а иногда и просто «руки не дошли» разобраться в теме. Поэтому мы ещё раз хотим вернуться к азам — как работает, зачем нужен, где используется. Сегодня в центре внимания геотермальные тепловые насосы.

Азы геотермального нагрева

Принцип работы теплового насоса базируется на «эксплуатации» естественных низкопотенциальных источников тепла из окружающей среды.

Один из них — тепло грунта, грунтовых вод (термальных и артезианских).

Система отопления с использованием грунтового теплового насоса состоит из трех контуров.

Первый — обычный и привычный внутренний контур, по которому циркулирует вода или незамерзающий теплоноситель.

Второй — внешний контур, погруженный в грунт, по которому циркулирует так называемый рассол, в качестве которого используется пропиленгликоль. Ключевым свойством рассола является его способность не замерзать при отрицательных температурах.

Третий — контур самого теплового насоса, по которому циркулирует хладагент, важнейшим свойством которого является способность переходить в парообразное состояние при очень низких температурах.

Наиболее часто встречающееся предубеждение, связанное с использованием геотермальных тепловых насосов, касается температуры грунта. Кажется чем‑то невероятным возможность нагрева отрицательной температурой.

Однако теоретически тепловую энергию, которую можно использовать, имеет всё, чья температура выше абсолютного нуля, то есть минус 273 градуса.

Практически ограничения, конечно, гораздо более жесткие. Например, тепловые насосы NIBE работают при температуре рассола на входе до минус 8 градусов. Получается, что использование грунтового насоса возможно даже в очень холодном климате и отрицательных температурах грунта.

Возможно? Да! Но целесообразно ли? Необходимо отметить очень важный момент: чем ниже температура грунта, тем меньшую мощность выдает тепловой насос и, соответственно, тем ниже коэффициент теплопроизводительности. Паспортная мощность насосов NIBE указывается при температуре теплоносителя, поступающего из грунта — 0°С, каждый градус понижения температуры приводит к снижению мощности.

Точно также изменяется и ключевой показатель работы теплового насоса — коэффициент теплопроизводительности (COP). Как известно, тепловому насосу для обеспечения работы компрессора нужна дополнительная энергия. COP — это отношение мощности, вырабатываемой тепловым насосом к мощности, которую он потребляет для приведение в действие компрессора. Соответственно, если при нулевой температуре рассола тепловая мощность составляет 30,7, а потребляемая — 7кВт, то коэффициент теплопроизводительности составит 4,39. С понижением температуры рассола понижается вырабатываемая мощность, в то время как мощность потребляемая остается без изменений. То есть, при температуре рассола –5°С вырабатываемая мощность — 27кВт, СОР — 3,86.

С другой стороны, справедлива и обратная зависимость — если температура грунта выше нуля выше и тепловая мощность насоса, и коэффициент теплопроизводительности.

Весь цикл переноса тепла из грунта в систему отопления выглядит следующим образом. Рассол, проходя по коллектору, расположенному в грунте, нагревается. Температура нагрева может быть совершенно незначительной. Для работы теплового насоса NIBE достаточно, чтобы перепад температур между рассолом, поступающим в коллектор и выходящим из него, составлял от 2 до 5 градусов.

Нагретый рассол попадает в контур теплового насоса, где передает полученное тепло хладагенту, от чего тот начинает испаряться. Компрессор, который установлен в тепловом насосе, под давлением сжимает хладагент, многократно увеличивая его температуру. Полученное тепло передается во внутренний контур отопительной системы, а остывший хладагент конденсируется в жидкость и готов снова повторить цикл нагрева.

В 2014 году в Исландии запущена первая в мире работающая в промышленных масштабах геотермальная электростанция, которая получает энергию из магмы Земли. Она располагается на вулканическом кратере, в том месте, где магма подходит к земной коре максимально близко. Глубина скважин достигает 2100 метров. Электростанция имеет два типа генерации. Один обеспечивают турбины, находящиеся внизу скважин и работающие за счет огромного давления и температуры магмы. Для генерации второго типа электростанция оборудована специальными трубами с водой, погруженными до земной магмы. На поверхности раскаленной магмы температура достигает порядка 450 градусов, что делает из воды пар, который под давлением поднимается на поверхность и вращает паровые турбины, генерирующие электричество.

Как говорят в компании-операторе, два типа генерации нужны для того, чтобы сделать станцию максимально отказоустойчивой.

Мощность отопления и кондиционирования NIBE F1345-30 в зависимости от температуры рассола

Бурить или копать?

В зависимости от рельефа, тепловых свойств и состояния грунта устанавливаются земляные контуры разных типов — горизонтальные или вертикальные, открытые или закрытые.

Выбор того или иного контура обуславливается множеством факторов.

Первый вариант — горизонтальный коллектор. Для укладки горизонтального коллектора копается котлован или траншеи, обеспечивающие укладку коллектора ниже глубины промерзания грунта. Длина коллекторов должна соответствовать мощности теплового насоса и зависит от типа грунта, в который происходит укладка. Ориентировочно теплоотдача с 1 метра длины коллектора составляет от 15 Вт / м при песчаной сухой почве до 35 Вт / м — глина, насыщённая водой.

Очевидно, что чем выше влажность почвы, тем лучше происходит отбор тепла и больше полученная энергия.

Недостатком горизонтального коллектора является потребность в большом земельном участке — ориентировочная площадь которого в зависимости от расчетной длины коллектора в 2‑3 раза больше, чем отапливаемая площадь. Причем, участок этот нельзя ни застраивать, ни использовать под многолетние посадки.

Ещё одно ограничение — глубина промерзания. Очевидно, что чем больше глубина закладки коллектора, тем выше будет стоимость работ. В целом же, горизонтальные коллекторы выгоднее с точки зрения расходов на их реализацию.

Если в распоряжении нет достаточно большого земельного участка для укладки горизонтального коллектора, применяются скважины. Глубина скважины также зависит от потребности в отопительной мощности и свойств грунта. В зависимости от типа почвы на 1 м глубины скважины достигаемая мощность составляет от 20 Вт / м (песок) до 70 Вт / м (водонасыщенная глина).

В случаях, когда нужно большое количество энергии, можно соединить несколько скважин. Таким способом укладка вертикальных коллекторов занимает меньше места, компактна и имеет более высокий потенциал по мощности.

Такая разная вода

Как уже говорилось, наличие воды в грунте существенно повышает его теплоотдачу. Но эффективным источником тепловой энергии может быть не только влагонасыщенный грунт, но и сама грунтовая вода из скважины, которая имеет постоянную температуру, не снижающуюся даже во время пиковых низких температур, +7°C. Такая система является энергетически одной из самых выгодных, но имеет свои недостатки. Во-первых, нельзя брать и возвращать воду в ту же скважину — это приведет к замерзанию системы. Поэтому необходимо построить две скважины и воду перекачивать из одной в другую с учетом направления движения грунтовой воды, чтобы не происходило тепловое взаимодействие.

Второй, и часто критической, проблемой является объем протока, который должен поддерживаться на требуемом уровне, а зимой, когда наблюдается падение давления, требуемый поток может понижаться.

И ещё один момент — невозможно гарантировать, что дебит воды обнаруженного источника будет сохраняться 5–10 и больше лет.

Хорошей альтернативой грунтовой воды служит вода открытых источников — озер, ручьёв и рек.

В этом случае на дно укладывается горизонтальный коллектор с отягощением, удерживающим его на дне. Ключевое условие использования водяного источника энергии — его достаточный проток или размер, гарантирующий его непромерзание.

Большая и практически невероятная удача — геотермальные воды, температура которых колеблется от 10 до 250 градусов. Однако чаще всего расположение таких источников удалено от мест проживания людей.

Если наличие геотермальных вод определяется географией и с этим не поспоришь, то наличие стоков как раз характерно для населенных местностей. А сточные воды — это отличный источник тепловой энергии, всегда имеющий положительную температуру.

Исландия — вулканический остров площадью всего в 103 тысячи кв. км. и населением примерно 320 тысяч человек. На острове нет запасов углеводородов, однако энергии в избытке. Раскаленная лава подогревает гигантские подземные озера. Геотермальное тепло подается по трубам в города и запасается в огромных резервуарах, обогревая дома, предприятия и даже плаватель- ные бассейны. Если вернуться в историю, геотермальные источники традиционно использовались в стране исключительно для гигиенических целей— купания, стирки и приготовления пищи. Первые попытки бурения и использования геотермальной энергии были предприняты в середине XVIII века, но только 1907 году фермеру из западной части Исландии удалось направить пар из геотермального источника, пролегавшего под его фермой, в цементную трубу, подведенную к его дому, находящемуся в нескольких метрах от источника. Однако до 40-х годов прошлого века 75% энергии на острове вырабатывалось за счет угля и нефти. Так продолжалось до нефтяного кризиса 70-х, который заставил правительство переключиться на освоение альтернативных источников тепла. Сегодня 90% домов в Исландии обогреваются за счет горячих вод, поступающих из геотермальных источников. Горячая вода подается из скважин, глубина которых может варьироваться от 200 до 2000 м, прямо в трубы. Протекая по этим трубам, вода отапливает дома исландцев. Любопытный факт: в Рекьявике дороги и тротуары всегда свободны от снега и льда, поскольку они подогреваются от проложенных под ними труб с горячей водой.

Продажа тепловых насосов в финляндии1996-2013 гг.

Везде и всюду

Возможно, повсеместность использования тепловых насосов уже не требует подтверждения. Тем не менее немного фактов.

Лидирующее место по установке тепловых насосов занимают США, где этот процесс начался ещё в 40‑х годах прошлого века, а в начале нынешнего тысячелетия число установленных тепловых насосов достигло 25 млн единиц.

По предварительным статистическим данным, представленным в 2014 году Генеральным секретарем ассоциации ЕНРА Томасом Новаком, об использовании тепловых насосов на территории Европы в течение 2005‑2013 гг. на территории 21 европейской страны было установлено около 6,8 миллиона тепловых насосов.

«Королева Англии бурит скважину, чтобы обогреть свой дворец». Под таким заголовком лондонский «Таймс» опубликовал статью о реконструкции системы отопления Букингемского дворца в 2013 году. Тепловые насосы уже были внедрены в одной из частей дворца. К празднованию 50‑летнего юбилея правления королевы была построена новая картинная галерея, оборудованная тепловыми насосами. И видимо, результаты оказались столь впечатляющими, что королева решила сделать серьезный шаг, отказавшись от традиционной системы отопления, существовавшей во дворце на протяжении многих десятилетий.

Но что нам до тех стран, где мягкие зимы. Поэтому остановимся более подробно на стране, близкой нам не только географически, но и климатически — Финляндии.

В начале текущего года финская ассоциация тепловых насосов SULPU сообщила в своём пресс-релизе, что в настоящее время в Финляндии работает около 540 000 тепловых насосов. В 2013 году было установлено 60 800 тепловых насосов, из них 12 341 — геотермальных. Из общего объема продаж геотермальных насосов около 40 % принадлежит концерну NIBE, который представлен на финском рынке двумя брендами: NIBE — бренд концерна и JAMA — бренд финской компании «Каукора», также входящей в концерн.

Для сравнения, в России в 2013 году продажи тепловых насосов всех типов, по данным агентства BRG, составили… 440 единиц! Даже абсолютные цифры демонстрируют колоссальный разрыв в развитии энергосберегающих технологий, что уж говорить о приведенных показателях в пересчете на численность населения.

Однако есть и сходство российского и финского рынка тепловых насосов: в обеих странах наибольшую долю рынка занимает NIBE. Опыт, накопленный специалистами концерна, позволяет сравнивать эти страны и проводить параллели. В первую очередь — параллели климатические.

Территориально Финляндия разделена на 6 губерний. Самая теплая из них — Южная Финляндия. Расчетная температура воздуха составляет минус 26°C. Это примерно соответствует климатическим условиям центрального федерального округа России (Брянск: –26°C, Москва: –28°C). Расчетные температуры Центральной Финляндии (–32°C) близки к температурам ПФО (Нижний Новгород: – 31°C). Северная Финляндия с её расчетной температурой –38°C может иллюстрировать условия Уральского (Тюмень: –38°C) и Сибирского (Новосибирск: –39°C) федеральных округов.

Несомненно, наибольший интерес для скептиков представляют проекты, реализованные на территории Северной Финляндии.

Вот несколько примеров: на территории Финской Лапландии в 170 км от полярного круга в местечке Киттиля расположен крупнейший горнолыжный центр страны LEVI. Центр, который называют официальным горнолыжным курортом Санта-Клауса, отапливается четырьмя тепловыми насосами NIBE F1345 мощностью 60 кВт каждый.

Ещё один лыжный курорт Северной Финляндии, Пикку- Сюёте, расположенный рядом с городом Пудасъярви, оборудовал свой отель с одноименным названием геотермальными тепловыми NIBE. В отеле установлено 5 насосов NIBE F1345–60.

Известная финская марка пива и безалкогольных напитков Olvi производится на пивоваренном заводе Олви Ой, расположенном в Северной Савонии, — городе Иисалми. Здесь также используются тепловые насосы NIBE — 5 приборов F1345 мощностью по 60 кВт.

Сказочная страна Лапландия, родина Санта-Клауса, царство вечной зимы. Где, как не здесь, могла возникнуть уникальная постройка — отель, целиком сделанный изо льда.

В Юккасъярви, маленьком шведском городке в 200 км к северу от полярного круга, расположен Ледяной отель ICEHOTEL. Этому ставшему знаковым арт-проекту уже более двух десятков лет. Каждую зиму из замерзшей реки Турне в Юккасъярви вырезают лед. Строители и художники приступают к работе с ледяными глыбами огромного размера и спустя месяц неистовой работы — вырезания, выпиливания, высекания — получаются Ледяной отель и Ледяной бар.

Владельцы отеля поддерживают концепцию снижения выбросов СО2. Поэтому для отопления, а помимо ледяных сооружений отель имеет 30 зданий с нормальной комнатной температурой, были выбраны геотермальные тепловые насосы NIBE. Первый тепловой насос установлен в 2000 году, сейчас их насчитывается уже 14 мощностью от 7 до 40 кВт. Общая отапливаемая площадь — 5000 кв.м.

Дополнительным бонусом для отеля стал тот факт, что при работе тепловые насосы охлаждают землю, за счет чего снег и лёд дольше не тают.

Геотермальная Россия

Россия, чья территория располагается в четырех климатических поясах, имеет огромный потенциал для использования геотермальной энергии.

На территории нашей страны расположена своя «Исландия» — это Камчатский полуостров. Общий вынос тепла гидротермами Камчатки в естественных условиях достигает 2 300 МВт, в том числе высокотемпературных гидротермальных систем — 1 780 МВт. На Камчатке расположено одно из семи чудес России — Долина гейзеров — около 20 крупных гейзеров и множество источников, периодически выбрасывающих фонтаны почти кипящей воды или горячего пара. На небольшом пространстве можно наблюдать все известные формы гидротермальной деятельности: постоянно действующие и пульсирующие источники, горячие озера, грязевые котлы и вулканчики, прогретые площадки. Ресурсы, которые обнаружены на Камчатке, дают возможность обеспечить ее население теплом и электричеством на 100 последующих лет. Суммарный объем тепла камчатских геотермальных вод составляет 5000 МВт. Здесь же, на Камчатке, построена первая в России геотермальная электростанция, которая была введена в эксплуатацию в 1966 г.

Всего в России разведано более 70 термальных месторождений, а количество пробуренных скважин превышает 4000. Самыми перспективными в развитии отрасли являются части Дальневосточного, Западно-Сибирского и Северо-Кавказского регионов. Однако геотермальные источники имеют невыгодное расположение в экономическом плане. Это отдаленные регионы с низкой плотностью населения и слабой инфраструктурой.

Эксперты говорят, что количество продаваемых а России тепловых насосов ничтожно мало на фоне, например, европейских государств. Однако нельзя не отметить ощутимую позитивную динамику.

Самый «северный» партнер ЭВАН, который начал работать с ассортиментом энергосберегающего оборудования, расположен в Кемерово. «Не могу сказать, что тепловые насосы разлетаются как горячие пирожки. За два года нами установлено всего 8 тепловых насосов, из них 5 — геотермальных. Конечно, цифра небольшая, но буквально ещё три года назад о таком оборудовании было даже бесполезно разговаривать — клиентам казалась абсурдной сама идея. Сейчас уже в большинстве случаев люди как минимум знают что это, а зачастую и как это работает. Другое дело, что действительно, стоимость первоначальных затрат высока, окупаемость исчисляется не одним годом, а у нас ещё не привыкли к долгосрочному планированию. Однако интерес к подобному оборудованию есть, и год от года он всё ощутимее», — говорит директор кемеровской компании ЭФЛАБ Олег Скробот.

Принцип работы геотермального теплового насоса

Большинство населения пока не знакомы с понятием «тепловой насос», но постоянно используют тепловые насосы в обычных холодильниках и кондиционерах.
Холодильники и кондиционеры стали настолько надежными, удобными и привычными, что мы перестали обращать внимание на их работу.
Таким же привычным является отопление зданий геотермальными тепловыми насосами, например для жителей Евросоюза. Геотермальный тепловой насос по принципу работы похож на обычный кондиционер реверсивного типа ( отопление и охлаждение). В отличие от кондиционеров, геотермальный тепловой насос адаптирован для работы при любых погодных условиях и минусовых температурах. Главная проблема кондиционеров — уменьшение производительности и остановка кондиционеров при минусовых температурах, когда отопление наиболее важно. Эта проблема решена в геотермальных тепловых насосах. Тепловой насос следует рассматривать как любое другое отопительное устройство, которое используется для производства тепла, и в отношении которого действуют все законы, касающиеся энергии. Как и у каждого спсоба отопления, у теплового насоса есть свои особенности, сильные и слабые стороны. Теплотехнические расчёты у всех способов получения тепла одинаковые. Правила термодинамики действуют как при дровяном печном отоплении, так и при управляемой через Интернет геотермальной климатической установке.

Технические подробности роботы тепловых насосов.

Принцип работы основного элемента теплового насоса – фреонового компрессора отображен в цикле Карно, опубликованном в 1824 г. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием „умножитель тепла”.

В соответствии с изображенным принципом действия, тепловой насос берет тепловую энергию из одного места, « сжимает» ее, и отдает в другое место. Например, в обычном холодильнике тепло отбирается морозильной камерой из продуктов и выбрасывается в кухню, при этом задняя стенка холодильника нагревается. Принцип действия геотермального теплового насоса основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче в систему отопления здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику, охлаждает жидкость (отбирает тепло), при этом жидкость охлаждается приблизительно на 5 °С. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу. Отобранное тепловым насосом тепло передается системе отопления и/или на подогрев горячей воды. Возможно отбирать тепло у подземной воды — подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1…+2°С, и возвращает воду под землю. Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия — так называемый «абсолютный ноль». То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета — земли, водоема, льда, скалы и т.д. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс — тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания. Очевидно, что тепловой насос может греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда… Одно оборудование может выполнить все функции по тепло-холодоснабжению здания. Обмен теплом с окружающей средой геотермальные тепловые насосы осуществляют такими основными способами:
• Насос с открытым циклом — из подземного потока (плывуна) забирается подземная вода, подается в размещенный внутри здания тепловой насос, вода отдает/забирает тепло у теплового насоса, и возвращается в подземный поток на расстоянии от места забора. Плюсом такого способа является возможность одновременно получить воду для водоснабжения дома. Открытые системы являются очень эффективными, поскольку температура подземной воды является относительно высокой и круглогодично стабильной. Использование воды из скважины не наносит ущерба грунтовым водам, не изменяет уровень грунтовых вод в водном горизонте, поскольку открытую систему можно рассматривать как соединённые сосуды, где вода, забираемая из одного колодца, направляется обратно под землю через второй колодец, не изменяя общий уровень воды. Корректно, сооружённые в соответствии с нормативами скважины обеспечивают безопасную для окружающей природы стабильную работу системы отопления.

• Насос с закрытым циклом и горизонтальным теплообменником, размещенным в земле — трубки (коллекторы), в которых прокачивается теплоноситель, размещены горизонтально на глубине не менее 4 метра от поверхности земли. Такой теплообменник обычно называют поверхностным коллектором. Основной опасностью является неосмотрительность при проведении землекопных работ в зоне нахождения поверхностного коллектора. Для современно жилого дома с отапливаемой площадью в 200 м2 под основание коллектора требуется около 500 м2 поверхности грунта. При прокладке коллектора вблизи деревьев трубу коллектора не следует укладывать ближе, чем 1,5 метра от кроны. Правильно выбранный по размерам и правильно уложенный почвенный коллектор не влияет негативно ни на рост растений, ни на экологические условия.

• Насос с закрытым циклом и вертикальным теплообменником — трубки, в которых прокачивается теплоноситель, размещены вертикально в земле и уходят в глубину земли обычно 50 — 100 метров. Такой теплообменник обычно называют зондом.

Как известно, на глубине более 8 метров от поверхности земля имеет стабильную температуру (для Приморского края +7,2 градуса Цельсия) независимо от поры года. Этот способ обеспечивает самую высокую эффективность работы теплового насоса, малый расход электроэнергии и дешевое тепло — на 1 кВт электроэнергии получают до 5 кВт тепловой энергии, но требует больших первоначальных капиталовложений на буровые работы

Обращаем внимание на нецелесообразность использования в Дальневосточном регионе систем отопления на так называемых «воздушных тепловых насосах», по сути обычных кондиционерах, в которых тепло для отопления здания забирается из наружного воздуха. Эти системы разработаны и успешно используются в более теплых странах, где не бывает значительных морозов — южных штатах США, Греции, Японии и т.д. Проблема в том, что размещенный снаружи теплообменник при температуре на улице около плюс 5 градусов Цельсия начинает покрываться льдом из-за замерзающего конденсата, резко снижается теплопередача, эффективность уменьшатся. При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха эффективность становится близкой нулю, воздушный тепловой насос переходит на обычное электроотопление, что резко увеличивает расход электроэнергии.

Количество компрессоров в тепловом насосе — один или два. Тепловые насосы с двумя компрессорами значительно дороже однокомпрессорных, но более надежны, имеют больший моторесурс. Кроме того, при выходе из строя одного из компрессоров (любая техника когда-нибудь выходит из строя), возможно частично отапливаться одним компрессором до завершения ремонта.
Конструкция внешнего коллектора. В качестве внешнего коллектора большинство производителей тепловых насосов предусматривает полиэтиленовую трубу диаметром 25 — 40 миллиметров с циркуляцией незамерзающей жидкостью — водным раствором гликоля. Существуют также геотермальные тепловые насосы с медной трубой диаметром 6 — 10 миллиметров и циркуляцией фреона:

— полиэтиленовая труба в зависимости от диаметра имеет толщину стенки 2 — 2,4 миллиметра. Так, например, труба диаметром 40 миллиметров имеет толщину стенки 2,3 — 2,4 миллиметра. Такая толщина обеспечивает высокую надежность и прочность трубы — человек весом 110 килограмм трубу не сдавливает;

— геотермальные тепловые насосы с полиэтиленовой трубой и водным раствором являются конструктивно более сложными, но более эффективными и надежными, чем с медной трубой. Тепловые насосы с медной трубкой и фреоном конструктивно проще, но значительная (часто многокилометровая) длинна медной трубки с фреоном под давлением потенциально более опасна, чем полиэтиленовая.

При проектировании и монтаже целесообразно пользоваться требованиями, технологией и рекомендациями изготовителей оборудования и нормативно-правовой базой Европейского сообщества. Очевидно, что не все рабочие, которые могут взяться за работы по установке, знакомы с этими требованиями и технологиями. Использование неквалифицированного персонала приведет к некачественной установке.

Геотермальное отопление vs.

сжиженный газ

В наших статьях мы уже не раз сравнивали между собой разные виды отопления и выясняли преимущества и недостатки каждого из них. Так, например, вы можете ознакомиться с нашим сравнением отопления на сжиженном газе и дровах: Или прочитать обо всех плюсах и минусах отопления на гранулах и отопления на сжиженном газе. В нашей сегодняшней статье мы проведем сравнение таких видов отопления, как геотермальное и известное вам отопление на сжиженном газе.

Что такое геотермальное отопление?

Геотермальное отопление использует энергию окружающей среды. Для установки геотермального отопления под землей либо на дне водоема на вашем участке устанавливаются магистрали. Для получения максимальной эффективности от данного вида отопления лучше всего прокладывать магистрали вертикально. Главный минус — для этого на вашем участке необходимо пробурить несколько скважин как минимум 30 метров глубиной. Тепловой насос системы устанавливается в вашем доме. Данный насос забирает энергию окружающей среды (земли или воды) и осуществляет ее нагрев. Чтобы это стало возможным, по зарытым в земле магистралям течет фреон, он скапливает энергию и несет ее в теплообменник. Тепло из фреона забирается и идет на отопление дома, в свою очередь, фреон охлаждается, цикл повторяется. Данная система очень похожа на работу холодильника, но работающего в обратном порядке. Сразу хотим отметить, под землей плюсовая температура сохраняется в течение всего года, независимо от того, зима или лето на улице. На глубине 30 метров температура земли в самую суровую зиму составит 8–10 градусов тепла. Еще одна особенность геотермального отопления: зимой оно будет отапливать ваш дом, а в жаркое лето, наоборот, охладит его до нужной температуры.

Виды геотермального отопления

Существует три вида укладки отопительной геотермальную системы: 

• Трубы прокладываются под землей. Глубина в этом случае будет такой, на которой почва зимой не промерзает. Эта глубина рассчитывается индивидуально, принимая во внимание особенности климата. Выбирая такой способ обустройства геотермального отопления, следует учесть, что для отопления дома в 200 кв. м вам понадобится довольно большая площадь участка, на котором укладываются магистрали (~ 500 кв. м).
• Трубы укладываются на дно водоема. В данном случае необходим водоем глубиной более 2 метров. На сегодняшний день этот способ укладки магистралей считается самым выгодным с точки зрения экономии, главный минус здесь в том, что не на каждом участке доступен водоем, под которым возможно проложить магистрали геотермального отопления.
• Трубы укладываются в скважины. Этот вид устройства отопления занимает немного места на участке и подходит для абсолютно любой территории. Скважины бурятся на глубину от 30 метров, и в них обустраиваются тепловые магистрали. Главный минус этого способа в том, что он является самым дорогим из всех. Для обустройства скважин необходима специальная техника, использование которой повлечет лишние расходы для вашей семьи.

Преимущества геотермального отопления

• Экологически чистое отопление —  Если вы заботитесь о чистоте окружающей среды, то вам следует знать, что геотермальное отопление абсолютно безопасно для природы и для здоровья. Отопление не выделяет вредных, загрязняющих веществ.
• Тихая работа — Тепловые насосы работают тихо и не будут создавать посторонних, лишних шумов, которые могут быть вызывать у вас дискомфорт.
• Не требует очистки — Насосы требуют минимального ухода, который не будет отнимать ваше свободное время.
• Доступность — Данный вид энергии доступен абсолютно в любом месте.
• Энергия для отопления — бесплатная, т.к энергия для отопления дома поступает от земли, владельцу не нужно платить за нее.

Недостатки геотермального отопления

• Высокая стоимость установки — Первоначальная установка магистралей повлечет за собой существенное вложение денег. Особенно если вы не можете позволить себе установить магистрали под водой или вам не хватает площади участка для прокладки труб под землей. Вам потребуется пробурить скважины, что еще больше поднимет затраты на установку. Если вы решите установить геотермальное отопление со скважинами, то для дома площадью ~ 200 кв. м вам придется заплатить приблизительно 12 000 евро + НДС.
• Стоимость электроэнергии — Хотя сама энергия, получаемая от земли, является абсолютно бесплатной, платить придется за работу насосов. Тепловой насос работает при помощи электроэнергии, и из 1 кВт света дает примерно 3 кВт тепла. Учитывая тот факт, что электроэнергия является самым дорогим источником энергии в Латвии, затраты на комфортное отопление для вашего дома в конечном итоге могут выйти слишком дорогими.
• Слабая эффективность — Если вы решили сэкономить на тепловом насосе, то будьте готовы столкнуться с его низкой эффективностью. Для того чтобы получить максимальную эффективность от таких насосов, нужно охватить большую площадь, на которой устанавливаются магистрали, либо бурить скважины на большую глубину. Еще один минус геотермального отопления в том, что, по мнению многих специалистов, выбирая геотермальное отопление в качестве единственного вида отопления для дома, вы рискуете не получить достаточный уровень комфорта и тепла в доме. Считается, что ставить только геотермальное отопление можно только в том случае, если климат в стране достаточно мягкий, а самая низкая температура — +4…+7 градусов.

Что такое отопление на сжиженном газе?

Наверняка вы уже знаете, что представляет из себя отопление на сжиженном газе, но в любом случае еще раз напомнить обо всех преимуществах этого вида отопления не будет лишним. Отопление на сжиженном газе позволяет вам забыть об отоплении как таковом вообще. Работающее по принципу «включил и забыл», оно экономит ваше время, так как полностью автоматическая система сама регулирует все отопительные процессы. Чтобы ваш дом отапливался сжиженным газом, вам необходимо установить газовую цистерну, в которой будет храниться топливо (сжиженный газ), и газовый котел. Благодаря этим двум составляющим в вашем доме всегда будет царить тепло и комфорт. К тому же данный вид топлива нагревает воду и дает газ вашей плите. Практически все необходимые коммуникации обеспечиваются отоплением на сжиженном газе. Газовая цистерна в вашем дворе может размещаться двумя способами: над землей и под землей. Второй вид размещения цистерны может быть более удобным, поскольку цистерна не будет занимать место в вашем дворе, к сожалению, установка подземной цистерны возможна только в местах, где уровень грунтовых вод не выше 1,5 метра. Не стоит думать, что газовая цистерна займет весь ваш участок. Цистерна может быть разных размеров. Существуют газовые цистерны объемом 2,7 куб. м, 4,8 куб. м, 6,4 куб. м и т. д. Все зависит от площади вашего дома и участка. Подробнее о цистернах для хранения газа вы можете узнать здесь: Все, что вам нужно знать о емкости для хранения сжиженного газа.

Преимущества отопления на сжиженном газе

• Экологически чистый и безопасный вид отопления – Сгорающий газ не выделяет в атмосферу вредных примесей, которые могут навредить окружающей среде. Образуется только перегретый пар, подобный тому, который выделяет сгорающая свеча. Говоря о безопасности самого вида отопления, мы не устанем повторять, что вся система газоснабжения оснащена клапанами, обеспечивающими надежную систему защиты. Они регулируют давление и подачу газа. В случае если происходит утечка, автоматически отключается подача газа. Цистерны проходят многократные проверки качества и поступают в эксплуатацию абсолютно безопасными и надежными.
• Включил и забыл – Систему отопления на сжиженном газе можно настроить таким образом, чтобы температура в вашем доме зависела от вашего графика. Например, вы находитесь на работе с 9.00 до 18.00, в это время в вашем доме будет чуть прохладнее, а к вашему приходу температура в доме поднимется до комфортной вам. К тому же настроить отопление можно так, чтобы оно было зависимо от температуры на улице или времени года. Вам не нужно будет настраивать или регулировать котел постоянно. Еще один плюс такого вида отопления — возможность системы телеметрии. То есть сотрудники компании сами будут отслеживать количество топлива в цистерне, и когда оно будет подходить к концу, с вами свяжутся и договорятся о времени доставки сжиженного газа.
• Доступность – Данный вид отопления является автономным и может быть установлен в любой точке Латвии.
• Не требует очистки – Котлы требует минимального обслуживания с вашей стороны и не отнимают ваше время.

Недостатки отопления сжиженным газом

• Сложность установки – Сразу заметим, что хотя установка системы отопления на сжиженном газе может растянуться до 2 месяцев (это будет зависеть от местоположения объекта), всеми этапами установки занимаются сотрудники компании Intergaz. Вам нужно лишь заказать и получить в пользование готовую отопительную систему на сжиженном газе.
• Довольно высокая первоначальная стоимость установки – Ориентировочная стоимость системы газоснабжения для частного дома — 5500 евро. Говоря об этом пункте, компания Intergaz всегда идет навстречу своим клиентам и подбирает для них самые подходящие и доступные варианты, например, вы можете воспользоваться нашей программой «Система газоснабжения за 65 евро в месяц», узнать подробнее о которой вы можете здесь.
• Стоимость топлива – Здесь все будет зависеть от того, сколько сжиженного газа вы потребляете. В любом случае компания Intergaz предоставляет несколько удобных вариантов оплаты.

Отзывы клиентов о системе отопления на сжиженном газе

Вывод

Геотермальная система отопления — это новый, экологически чистый вид топлива, доступный в любом месте. К сожалению, зимой эффективность геотермального отопления снижается и данный вид отопления начинает потреблять больше электричества. К тому же если вы решите устроить более надежный вид геотермального отопления и разместить магистрали в скважинах, это обойдется вам в кругленькую сумму (~ 12 000 евро для дома размером 200 кв. м). Отопление на сжиженном газе также является экологически чистым и абсолютно безопасным. К тому же оно экономит ваше время благодаря автоматизации отопительных котлов. Главным минусом здесь может стать необходимость разместить во дворе газовую цистерну и стоимость установки системы газоснабжения. Тем не менее вы можете не волноваться о цене, если выберете нашу программу «Система газоснабжения за 55 евро в месяц». Компания Intergaz установила уже более 800 систем газоснабжения как для частных домов, так и для больших производств, вы можете быть уверены: с нами вы выбираете надежный источник тепла для вашего дома. Еще одно существенное отличие отопления на сжиженном газе от геотермального в том, что первое способно отапливать дом до нужной температуры в любую, даже самую холодную зиму. Вам не потребуется дополнительный источник тепла, чтобы в доме было тепло и уютно. В заключение предлагаем вам прочитать нашу статью, в которой мы сравнивали отопление на сжиженном газе и электричестве. Кстати, если вы заинтересованы в отоплении на сжиженном газе, но считаете, что ваш дом и участок слишком маленькие для устройства такой системы, советуем вам обратить внимание на газовый шкаф или отопление при помощи газовых баллонов, о котором подробнее вы можете узнать здесь: Газовая система отопления на баллонах. Если у вас появились вопросы о системе газоснабжения для частного дома, вы можете задать их, позвонив по бесплатному телефону 1804, или заполнив форму обратной связи на нашем сайте.

Геотермальное отопление принцип действия

Земля бесконечный экологический источник, который люди все более успешно осваивают. Существует общее понятие распределенная (малая) энергетика, в него входят все известные способы получения возобновляемой энергии.
Но нас сейчас интересуют две разновидности:

• Термальные электростанции по всему миру успешно вырабатывают электричество, используя гейзеры и подземные горячие источники. Пар крутит турбины и бла-бла-бла…. Дальше думаю объяснять не нужно.
• Геотермальное отопление, еще одна разновидность. В этом случае гейзеры и вулканы не требуются, в ход идет тепло накопленное землей за лето. 

Грунт ниже точки промерзания, всегда прогрет до +8 С. Понятно, что этого не достаточно для обогрева дома. На помощь приходят «холодильники наоборот», которые извлекают +8 и преобразуют в +55.
 

Принцип работы.

Чтобы не утомлять читателя терминами и незнакомыми словами, попробуем объяснить суть происходящего простым языком. Нужно подойти к холодильнику, потрогать его с обратной стороны. Правильно, она горячая! Так морозильная камера избавляется от тепла полученного при заморозке продуктов. Принцип работы отопления тот же, только земляной контур охлаждает почву, а полученную энергию, геотермальный насос преобразуя перекачивает в дом.

Геотермальное отопление надежно?

У ваших друзей или родственников наверняка сохранились древние холодильники с разваливающимися корпусами, но компрессор при этом отлично работает. Отопление применяет компрессор более высокой мощности.
Грунтовый коллектор выполнен из пластиковой трубы заполненной теплоносителем, выйти из строя там просто нечему.

Отопление дома и экономия.

Геотермальное отопление частного дома экономичнее в 4-5 раз, по сравнению с обычным электрическим котлом. Окупаемость в среднем наступает на пятый год эксплуатации. Это зависит от многих факторов, способы и стоимость инсталляции могут отличаться.

Геотермальное отопление дома безопасно?

Геотермальное отопление абсолютно пожаро-взрыво безопасно! Фреон используемый в тепловом насосе не несет в себе ни каких угроз. Вам не страшны  взрыв и пожар. Нет необходимости выполнять требования газового и пожарного надзора. Собирать разрешения и согласования контролирующих органов. Годами ждать подключения газа.
Геотермальное отопление потребует от вас только заявки, и неделю терпения на монтаж оборудования.

Экологичность геотермального отопления.

Только 1/5 часть составляет электричество, остальное аккумулированное солнце. При правильном расчете и подборе оборудования, внешний грунтовый коллектор отогревается за пару летних месяцев. Цикл охлаждение-отогрев повторяется бесконечно. На поверхности будут прекрасно себя чувствовать клумбы, кустарники, плодовые деревья. Можно устанавливать теплицы, парники, одним словом полноценно обрабатывать землю.

Откуда «дровишки»?

• Вертикальное подключение применяют при плотной застройке участка, в вертикальные скважины опускается геотермальный зонд.
• Горизонтальный контур подразумевает укладку труб в траншеи. Из за отсутствия буровых работ существенно дешевле предыдущего.
• Переливная система геотермального отопления. Вода прогоняется через тепловой насос, там она охлаждается и сбрасывается.
• Воздушный блок в Сибири применяется как вспомогательный из за низких температур зимой.

Водяные теплые полы, наиболее полно реализуют потенциал геотермального отопления. С теплыми полами соотношение составляет; 1 kw потраченной электроэнергии, к 5 kw приобретенного тепла. С обычными приборами отопления, вы получите 3,5 kw. Чем ниже для отопления требуется температура теплоносителя, тем выше коэффициент преобразования теплового насоса.

Тепловые насосы — Vaillant

Тепловые насосы используют бесплатное и доступное тепло из окружающей среды для гарантированного теплоснабжения одно-, двух- или многосемейных домов.

Это один из самых экономичных, эффективных и в то же время экологически чистых способов обеспечения горячей водой и отоплением.

Тепловые насосы извлекают природную энергию из земли, грунтовых вод или воздуха и, таким образом, помогают достичь значительной экономии расходов на отопление. Они не производят вредных выбросов и эффективно работают даже при низких температурах окружающей среды. Тепловые насосы извлекают до 75 процентов необходимой энергии из окружающей среды. Только 25 процентов энергии добавляется в виде электрической энергии. Данная энергия обеспечивает источник питания для работы теплового насоса. Тепловые насосы особенно подходят для использования с низкотемпературными системами отопления (тёплые полы и радиаторы развитой поверхности). В связи с техническими ограничениями эффективность тепловых насосов резко падает при рабоичих температурах выше 67 °С.

Преимущества системы теплового насоса от Vaillant:

• Использование природных, неисчерпаемых источников энергии
• Не производит вредных выбросов
• Эффективны: до 75 процентов энергии извлекают из окружающей среды, только 25 процентов энергии должны быть добавлены в виде электрической энергии
• Могут использоваться для охлаждения летом
• Простая передовая технология, низкие сервисные затраты и длительный срок службы

Как работают тепловые насосы

Принцип работы теплового насоса противоположен принципу работы холодильника. Холодильник переносит тепло изнутри во внешнюю среду, тогда как тепловой насос извлекает энергию из внешней среды и передает ее внутрь. Тепло грунтовых вод, земли или атмосферы поглощается хладагентом и используется для подачи тепла после сжатия.

В целом, тепловые насосы проходят цикл из четырёх этапов: испарение, сжатие, конденсация и возвращение в исходное состояние.

1. На первом этапе хладагент поглощает энергию из окружающей среды благодаря низкой температуре хладагента в тепловом насосе. При этом, он переходит в газообразное состояние благодаря свойству хладагента кипеть при низких температурах.
2. Получившийся пар сжимается при помощи компрессора. В результате повышенного давления в ограниченном пространстве молекулы газа чаще соударяются друг с другом. Это приводит к повышению температуры, которая используется для обогревательного контура.
3. На третьем этапе горячий газ отдаёт тепло отопительной системе. Хладагент снова переходит в жидкое состояние.
4. И наконец, терморегулирующий вентиль для жидкого хладагента снижает давление, полученное на этапе 2, так что хладагент снова поглощает тепло из окружающей среды и процесс повторяется.

Работа в режиме охлаждения

Тепловые насосы Vaillant могут также использоваться для охлаждения дома в летние месяцы. В случае системы «рассол-вода» тепло извлекается из жилого помещения посредством системы обогрева пола и затем выпускается через коллектор в землю.

В зависимости от требуемой интенсивности охлаждения и существующей системы энергообеспечения, более подходящими могут быть системы активного или пассивного охлаждения.

Активное охлаждение

При активном изменении полярности цепи нагрева, тепловой насос может использоваться летом в качестве охлаждающего модуля. Тепло, извлекаемое из системы обогрева, затем активно подается через компрессор на источник нагрева, например, на землю.

Прежний ожижитель при охлаждении работает как испаритель. Он передает тепло из помещения на теплоноситель. Газообразный теплоноситель затем направляется в конденсатор и оттуда на теплообменник, который высвобождает на тепло, извлеченное из помещений.

Пассивное охлаждение

Если в летние месяцы температуры в помещениях превышают температуру источника энергии, тепловой насос может также работать в качестве «естественного охлаждения». Эту функцию очень легко реализовать с технической точки зрения.

При «естественном охлаждении» насос в первичной цепи включается тогда, когда не работает конденсатор. Теплопередающая среда, например, рассол, переносится на теплообменник. Там она вступает в контакт с водой для нагрева, которая имеет комнатную температуру, и затем переносится с помощью насосов цепи обогрева. При этом, температуры этих двух жидкостей теперь уравниваются. Охлажденная вода для обогрева затем циркулирует в системе обогрева, извлекая тепло из помещений.

Пассивное охлаждение экономит электроэнергию, активное — более эффективно

Оба метода — активный, а также пассивный, позволяют получать горячую воды для бытовых нужд. Пассивное охлаждение дает значительную экономию из-за низкого потребления энергии, которая необходима только для циркуляционных насосов. Однако, использование пассивного способа имеет некоторые недостатки и его эффективность не очень высокая. В частности, к концу летнего периода в земле накопилось большое количество тепла. В результате снижается теплообмен.

Тепловые насосы рассол/вода

Рассольно-водяной тепловой насос извлекает энергию из земли.

Для этого могут использоваться грунтовые коллекторы или геотермальные зонды с заглублением до 100 метров в зависимости от имеющегося в наличии пространства и природы грунта. Для установки геотермального зонда требуется глубокое бурение. В обоих случаях, в качестве теплопередающей среды используется морозостойкий рассол. Дооснащенный тепловой насос может использоваться летом для кондиционирования помещений.

Тепловые насосы воздух/вода

Воздушно-водяные тепловые насосы извлекают энергию из окружающего воздуха. Они всасывают наружный воздух и, высвобождая тепло при помощи фреонового цикла, делают его доступным для целей обогрева. Охлажденный воздух высвобождается во внешнюю среду. Воздушно-водные тепловые насосы эффективно работают с наружным воздухом при температурах до -20 °C.

Для воздушно-водяных насосов не нужны колодцы или земельные участки, для них необходим только небольшая площадка для установки внешнего модуля. Тепловые насосы «воздух / вода» конструктивно представляют собой либо один блок только с одним внешним модулем, или многоблочную систему. Многоблочная система состоит из наружного и внутренних модулей.

Воздушно-водяные насосы не требуют переоснащения или отдельных площадей. Поэтому они идеально подходят для модернизации отопительных установок. Системы с воздушно-водяными тепловыми насосами можно легко дополнять, например, солнечными панелями и конденсационными котлами. Воздушно-водяные тепловые насосы являются самым дешёвым вариантом для приобретения, однако они имеют сравнительно низкую производительность.

Тепловые насосы вода/вода

Тепловые насосы вода/вода используют энергию грунтовых вод.

Гидравлический блок перекачивает грунтовую воду в тепловой насос из заборного колодца / скважины. Тепло грунтовых вод используется для обогрева зданий и для получения бытовой горячей воды. Охлажденная грунтовая вода проходит через поглащающие скважины и снова попадает в природный цикл. В целом, данная система теплового насоса может использовать существующие колодцы.

Возможно обойтись без бурения при реализации подающей и принимающей скважины. Тем не менее, необходимо проверить качество и количество грунтовой воды. Тепловые насосы вода/вода работают весьма эффективно благодаря высокой средней температуре грунтовых вод, которая на протяжении года составляет 10 °C . Соответствующим образом оснащенный тепловой насос можно также использовать летом для охлаждения помещений.

🔰 система обогрева дома, что такое

Эффективное геотермальное отопление вызывает немало дискуссий. Его достоинства и недостатки давно оценены на практике. Конструкция, использующая тепло Земли для обогрева домов, работает на особых принципах.

Расчет фундамента

Попробуйте новый продукт

Чтобы смонтировать для частного коттеджа геотермальную систему отопления, необходимо правильно провести расчеты и придерживаться технологии. Коэффициент полезного действия зависит от грамотного учета условий и площади жилья.

Что такое геотермальное отопление

Разновидность отопления, называемая геотермальной, представляет собой систему, использующую тепло недр. История ее внедрения в практику началась в первой половине XX века. В этот период была острая необходимость в альтернативных источниках тепла. В настоящее время геотермальное отопление не является редкостью в США, Канаде, европейских странах.

Устройство и виды расположения системы

Конструкция геотермальной системы отопления включает насос и два контура: внешний и внутренний. Отдача тепла может происходить через радиаторы или смонтированный теплый пол, который является частью внутреннего контура. Внешняя часть геотермальной системы отопления расположена в земле или в воде. Ее масштабы более значительны по сравнению с внутренним трубопроводом. Но этот факт имеет значение лишь во время монтажа. При эксплуатации внешний контур скрыт от глаз.

Внутри труб циркулирует теплоноситель, роль которого выполняет обычная вода или антифриз. Специалисты рекомендуют использовать этиленгликолевый антифриз. «Сердцем» геотермального отопления является тепловой насос. Он работает от электричества, но его потребности невелики. При затратах в 1 кВт насос выдает 4-5 кВт тепловой энергии. Это тепло идет на обогрев дома.

Теплообменник геотермальной системы отопления, работающий от низкотемпературного источника, может иметь разное расположение. Два компонента (насос и внутренний контур) остаются без изменения в любом случае. Отличия заключаются в локализации внешнего трубопровода. Она может быть:

1. Вертикальной

2. Горизонтальной

При вертикальном расположении теплообменник находится в вытянутой сверху вниз шахте, пересекающей или не пересекающей водоносный горизонт. Для сохранения ландшафтных условий в районе бурения из одного места делают несколько скважин, идущих под наклоном. В них монтируют внешний контур. Точная глубина скважин зависит от геологических условий, но в среднем составляет 50-100 метров. Вертикальное расположение считается более эффективным по сравнению с горизонтальным.

Горизонтальное расположение предполагает наличие змеевика трубопровода в котловане или открытом водоеме. Чтобы смонтировать такую систему, требуется знать глубину промерзания грунта в регионе. Котлован расположен ниже этой отметки. Его размеры должны позволять уложить трубы значительной длины.

Закладкой горизонтального теплообменника целесообразно заниматься в том случае, если участок под дом только разрабатывается, и место позволяет вести масштабные земляные работы.

Внешний контур при горизонтальном геотермальном отоплении частного дома площадью 250 кв. метров занимает шесть соток

Какие источники используются

Для геотермального отопления используют высокотемпературные и низкотемпературные источники энергии земли. К первой разновидности относятся, например, гейзеры. Эффективность в этом случае высокая, но применение ограничено географическим расположением геотермических источников.

Низкотемпературные источники имеют более широкое применение, особенно в тех регионах, где отсутствуют горячие подземные воды. Температура внутренних слоев грунта на глубине 50-100 метров составляет от +10 до +15 градусов в зависимости от климата. Этот уровень стабилен вне зависимости от времени года. Именно поэтому земля может быть источником тепла. Водный ресурс востребован в районах, расположенных у моря. Так, в Швеции в отоплении многих частных домов используют воды Балтийского моря, температура в котором поддерживается на уровне +4 градуса.

Принцип работы геотермального обогрева

В основу геотермальной системы заложен принцип преобразования тепла в холод или, наоборот, холода в тепловую энергию. Именно так работает кондиционер или холодильная установка. Теплоноситель, находящийся во внешних трубах системы, приобретает температуру окружающей среды. В таком слегка «подогретом» состоянии он достигает насоса, в котором происходит окончательный разогрев или охлаждение.

Снижение давления в дросселе вызывает соответствующее понижение температуры воды или антифриза. Повышение давления в компрессоре влечет за собой сжатие теплоносителя и увеличение его температуры. Таким образом, тепло земли через трубы отопления поступает в дом.

Плюсы и минусы отопительной системы

Отопление дома посредством тепла, сконцентрированного глубоко в грунте земли, считается эффективным, малозатратным, безопасным. Если детально разложить все плюсы, то получится весомый список:

1. Простая установка оборудования. Доступный монтаж подкрепляется длительным сроком эксплуатации.

2. Абсолютная пожаробезопасность. При работе оборудования исключено сжигание топлива, поэтому нет причин для пожара.

3. Бюджетность после запуска. Финансовые расходы при длительной эксплуатации теплового насоса минимальны.

4. Экологичность. Система не выделяет токсичных веществ, поэтому нагрузка на природу исключена.

5. Функциональность. Геотермальное отопление способно не только продуцировать тепло, но и создавать эффект охлаждения в жару.

К недостаткам отопительной системы относят высокие первоначальные затраты на установку оборудования и его запуск в работу. Этот минус можно было бы отнести к условным, так как в будущем вложения окупаются экономией текущих расходов. Но этот период составляет в среднем 5-15 лет.

Выбирая геотермальное отопление, следует также учитывать его зависимость от электропитания. В случае проблем с электричеством, насос прекращает выполнять свои функции.

К отрицательным моментам относят также ограниченность применения геотермального отопления. В районах плотной застройки получить разрешение на необходимые земляные работы проблематично. Кроме того, из-за низкого уровня теплоотдачи для создания тепла в большом домовладении потребуется значительное количество подземного трубопровода.

Геотермальное отопление дома своими руками

Смонтировать и запустить в эксплуатацию геотермальное отопление вполне реально самостоятельно. Однако в процессе работы могут возникать сложности. В первую очередь это касается установки внешнего контура в земле. Поэтому при отсутствии необходимых навыков наладку системы рекомендуется доверить профессионалам, которые сделают грамотный расчет и смонтируют всю геотермальную систему отопления.

Предварительные расчёты

Чтобы геотермальное отопление приносило запланированный эффект, необходимо произвести расчеты. Они помогут выбрать мощность насосного оборудования. Примерные цифры для построек с разным уровнем теплоизоляции отличаются. Так, для обогрева одного квадратного метра понадобится:

• без теплоизоляции – 120 Вт;

• с обычной теплоизоляцией – 80 Вт;

• с энергосберегающим утеплителем – 40 Вт.

Для расчетов понадобятся также цифры, определяющие потери тепла в доме. Например, если для жилого здания площадью 180 кв. метров с качественной теплоизоляцией теплопотери составляют 9 кВт/сутки, то оборудование должно обеспечивать мощность 216 кВт-ч (9 кВт х 24 часа). С учетом того, что потери тепла могут в разное время отличаться, делают надбавку в 10-20%. Таким образом, окончательная мощность насоса геотермальной отопительной системы должна быть 10,8 кВт.

При расчетах важно учитывать некоторые моменты. К ним относится температура грунта на уровне скважины. В средней полосе России она держится в пределах +8…+10 градусов (на глубине 15-20 метров). При горизонтальном расположении внешнего контура системы отопления берут в расчет мощность 50 кВт на метр. Точные цифры зависят от геологических условий (влажности, присутствия подземных вод). Разные грунты дают разные показатели:

• Сухой грунт – 25 Вт/м;

• Влажный субстрат – 45-55 Вт/м;

• Твердые породы – 85 Вт/м;

• Присутствие грунтовых вод – 110 Вт/м.

Как происходит монтаж системы отопления

Водяные системы являются редкостью, больше всего востребовано геотермальное отопление посредством грунта. Поэтому первый этап работ связан с бурением скважин или рытьем котлована. Углубления делают на глубину от 20 до 100 метров, применяя специальную технику. Дно котлована засыпают песком. Далее в готовые углубления или траншеи закладывают пластиковые трубы, которые способны выдерживать давление около 6 бар. Эти трубы будут выполнять роль зондов.

При монтаже используют обвязки труб из трех или четырех линий, при этом краевые участки связывают в виде буквы «U». Внешний контур можно приобрести уж в готовом виде или собрать самостоятельно.

При монтаже внешнего контура необходимо принимать во внимание, что скважина не должна располагаться ближе 2-3 метров к дому.

Когда самая сложная часть работы по устройству геотермальной системы отопления закончена, приступают к подключению насоса. Разводка при таком способе аналогична разводке традиционной отопительной системы.

Окупаемость геотермального отопления дома

Все финансовые траты при монтаже оборудования и всей геотермальной системы отопления зависят от типа используемого хладагента, уровня КПД, мощности агрегата и его производителя. Выбор бренда – это индивидуальное решение владельца жилья. Мощность теплонасоса в свою очередь определяется не желанием, а общей квадратурой помещений. От этого зависит цена устанавливаемого оборудования. В среднем она на несколько порядков выше, чем у отопительных котлов. К этой сумме прибавляют расходы на сам монтаж.

В результате получается достаточно высокая цифра, которая многих пользователей пугает. Однако она окупается минимум через 5-7 лет и максимум через 15. Практика применения геотермального отопления показывает, что такой способ обогрева имеет смысл для коттеджей площадью около 150 кв. метров. Они получают достаточно тепла и окупаются гораздо раньше.

Эффективность и экономическая рентабельность геотермической конструкции значительно выше, если внешний контур проходит не через сухой грунт, а через термальный источник. Но в этом случае необходимо разделение отопительного контура и водоснабжения, если для него также используется горячая вода источника.

Эксплуатация и содержание оборудования

Геотермальное отопление, смонтированное своими руками или с помощью специалистов, рекомендуется в качестве вспомогательного к основной системе обогрева. При исключении других источников подогрева воздуха данная установка может не справиться с поставленной задачей, так как не нагревает внутренние трубы до горячего состояния. Монтаж целесообразен, если в помещениях будет поддерживаться температура выше 15 градусов тепла.

Техническое обслуживание оборудования довольно простое и не составляет труда для пользователей. Так как работа теплового насоса автоматизирована, он не нуждается в ежесуточном контроле. Чтобы компрессор проработал установленный по инструкции период, который составляет от 15 до 25 лет, необходима правильная установка и эксплуатация.

Основные правила заключаются в осмотре агрегата перед началом отопительного сезона и после его завершения. Периодически во время эксплуатации насос и кабели проверяют на предмет целостности. Специалисты рекомендуют периодически (один раз в полгода или в квартал) брать пробу теплоносителя на определение кислотности, плотности, химического состава. Раз в полгода досмотру подлежат также водяные фильтры, теплообменники. При необходимости производят их чистку.

Мировой опыт показывает, что использование тепловой энергии, заключенной в недрах земли, для поддержания тепла в доме является перспективным и эффективным способом. Но перед тем как выбрать геотермическую систему, необходимо взвесить все плюсы и минусы, экономическую выгоду и возможности практического применения в конкретных условиях.

Геотермальное отопление | Лаборатория Дома

Услышав слова “геотермальное отопление”, большинство из нас представляют себе гейзеры Камчатки или кипящие ручьи Земли Санникова. Однако за этим  пока экзотическим термином кроется уже вполне прозаическое содержание: речь пойдет об еще одном способе отопления и горячего водоснабжения Вашего дома. Он заключается в использовании тепловой энергии ,накопленной в почве , для отопления  жилья. В основу геотермальной  системы положен физический процесс передачи тепла из окружающей среды к хладагенту, схожий с тем,  что происходит в холодильнике,  только наоборот . Тепловой насос это повышающий трансформатор теплоты , который в прямом смысле слова перекачивает тепловую энергию от источника низкого температурного потенциала к источнику более высокого , но все же достаточно умеренного потенциала. Анализ и практика показывает , что тепловые насосы дают от 70 до 80 процентов экономии энергоресурсов по сравнению с производством теплоты , основанном на прямом сжигании топлива . Что такое тепловой насос? Это прибор , который буквально выкачивает из земли или воды и направляет его в систему отопления и горячего водоснабжения . При работе теплового насоса энергия тратится не на  прямой нагрев системы отопления , а на перекачку тепла из окружающей среды в дом. Таким образом , основное преимущество теплового насоса перед привычными способами отопления – экономичность. Прибор потребляет на 80 процентов меньше энергии, чем , например , традиционные электрокотлы. Но кроме экономии владелец теплового насоса получает комфорт . Прибор оснащен климатконтролем и работает в автоматическом режиме. Экологичность – отсутствуют какие-либо выбросы в окружающую среду. Удобство при установке – монтаж не требует никаких согласований и бумажной волокиты. Безопасность – в тепловом насосе ничего не горит . Он взрыво- и пожаробезопасен. Кроме того работой насоса можно управлять на расстоянии при помощи интернета или телефона .  Надежность — минимум подвижных частей с высоким ресурсом работы. Независимость от поставки топочного материала и его качества. Практически не требует обслуживания. Срок службы теплового насоса составляет 15–25 лет; Примечательно, что летом тепловой насос работает наоборот: из под земли в дом поступает прохлада, а тепло возвращается назад. Именно поэтому работу геотермального насоса нередко сравнивают с кондиционерами реверсионного типа. Система геотермального отопления состоит из теплового насоса и магистралей. Они укладываются под землей (в грунте или скважинах), либо по дну водоемов. Трубы геотермальной системы могут быть проложены под грунтом, по дну водоема и внутри скважины. В связи с этим оно подразделяется на геотермальное отопление с горизонтальным, водоемным и вертикальным контурами.   В первом случае магистрали укладываются в землю на глубину ниже промерзания почвы (в зависимости от климатических условий региона). При этом требуется достаточно большая площадь. Так, для обогрева помещения в 200-300  квадратных метров, нужен участок площадь которого составляет 500-600 квадратных метров. Второй вариант – энергетичекие корзины. Энергетические корзины используются в случае невозможности глубокого бурения или устройства фундаментов глубокого заложения по причине условий водного законодательства или гидрологическим причинам, либо недостатка свободного места. Энергетическая корзина является экономически и энергетически довольно эффективной альтернативой в сфере использования термальной энергии.  прокладываемые по дну водоема. Это самый экономически выгодный способ геотермального отопления, так как меньше первоначальные вложения и больше эффективность. Но озера и реки глубиной более 2 метров есть далеко не везде. Третий вид геотермальных отопительных систем, напротив, очень дорогостоящий. Бурение скважин, для которого необходима специальная техника, стоит недешево. А скважину нужно пробурить минимум на 30 метров (в зависимости от рельефа), В тверской области примерно 40-70 метров. Зато не требуется большой площади.   Примечательно , что максимальную пользу такой метод геотермального отопления частного дома принесет в том случае, если в нем установлена система теплых полов. Это объясняется тем, что система теплый пол использует для нагрева теплоноситель со средней температурой в 35-55 градусов, прогревая помещения за счет большой площади обогревателя, а не за счет его высокой температуры. В то же время теплоноситель в системах геотермального отопления редко когда удается нагреть выше 60 градусов, что идеально подходит для «теплых полов», а вот для обычного радиаторного отопления такой температуры недостаточно, хотя при довольно качестенно утепленом доме этого вполне будет достаточно. Вот несколько фотографий тепловых насосов компании-партнера  (Германия) :    каталог оборудования  можно скачать и посмотреть здесь Каталог STE ТН_2015 , а стоимость оборудования и монтажа уточнить по телефонам у наших инженеров и менеджеров. и фото энергетической корзины   К вышесказанному предлагаем посмотреть ролик про автономное отопление с помощью тепловых насосов сертификат Uponor и Stiebel Eltron — геотермальные системы   тепловой насос воздух вода тепловой насос воздух воздух тепловой насос воздух-вода цена тепловой насос вода вода тепловой насос воздух-воздух цена тепловой насос вода вода цена тепловой насос воздух-вода своими руками тепловой насос воздух воздух купить Продажа и монтаж теплового насоса в Твери, Ржеве, Конаково, Осташкове, Селигере, Игуменке, Завидово.     Тепловые насосы Stibel Eltron

График работы Пн- Пт:  9.00-18.30 Сб:      10.00-17.00 Вс:         Выходной   Опрос Какой котёл Вы приобрели или хотели бы приобрести

Геотермальные тепловые насосы | Министерство энергетики

Геотермальные тепловые насосы (GHP), иногда называемые GeoExchange, земные, наземные или водные тепловые насосы, используются с конца 1940-х годов. В качестве обменной среды они используют постоянную температуру земли, а не температуру наружного воздуха.

Хотя во многих частях страны наблюдаются сезонные экстремальные температуры — от палящей жары летом до минусовых морозов зимой — на несколько футов ниже поверхности земли температура земли остается относительно постоянной.В зависимости от широты температура земли колеблется от 45 ° F (7 ° C) до 75 ° F (21 ° C). Как и в пещере, эта температура земли теплее, чем воздух над ней зимой, и прохладнее, чем воздух летом. GHP использует это преимущество, обмениваясь теплом с землей через грунтовый теплообменник.

Как и любой тепловой насос, геотермальные тепловые насосы и тепловые насосы с водным источником могут обогревать, охлаждать и, если таковые имеются, снабжать дом горячей водой. Некоторые модели геотермальных систем доступны с двухскоростными компрессорами и регулируемыми вентиляторами для большего комфорта и экономии энергии.По сравнению с воздушными тепловыми насосами они тише, служат дольше, не требуют особого обслуживания и не зависят от температуры наружного воздуха.

Тепловой насос с двумя источниками энергии объединяет тепловой насос с воздушным источником и геотермальный тепловой насос. Эти устройства сочетают в себе лучшее из обеих систем. Тепловые насосы с двойным источником имеют более высокие показатели эффективности, чем блоки с воздушным источником, но не так эффективны, как геотермальные блоки. Основное преимущество систем с двумя источниками энергии заключается в том, что они стоят намного дешевле в установке, чем одиночная геотермальная установка, и работают почти так же хорошо.

Несмотря на то, что стоимость установки геотермальной системы может в несколько раз превышать стоимость установки с воздушным источником той же мощности нагрева и охлаждения, дополнительные затраты окупаются за счет экономии энергии через 5–10 лет. Срок службы системы оценивается до 24 лет для внутренних компонентов и 50+ лет для контура заземления. Ежегодно в США устанавливается около 50 000 геотермальных тепловых насосов. Для получения дополнительной информации посетите Международную ассоциацию наземных тепловых насосов.

Как работает геотермальное отопление и охлаждение?

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха становятся все более популярными по всей стране, поскольку домовладельцы ищут более энергоэффективные варианты и решения для снижения негативного воздействия на окружающую среду. Возможно, вы слышали об этом типе систем, но у вас все еще есть вопросы о том, как работают геотермальные системы отопления и охлаждения? Специалисты Energy Savers по геотермальной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха объясняют, что вам нужно знать.

Части геотермальной системы

Прежде чем мы перейдем к тому, как работает геотермальное отопление и охлаждение, нам необходимо обсудить различные компоненты, из которых состоят эти системы.Если у вас есть печь и кондиционер, оборудование сильно отличается от того, к чему вы привыкли. Ключевые компоненты включают:

Геотермальная петля

Геотермальный контур (также называемый контуром заземления или контуром заземления) представляет собой сеть подземных трубопроводов. Петля может быть установлена ​​на участке горизонтально, спирально или вертикально и может быть открытой или закрытой. В разомкнутом контуре в качестве источника тепла и теплоотвода используется колодец или близлежащий водоем, а вода из этого источника — для передачи тепла.Замкнутый контур удерживает собственную жидкость внутри труб для передачи тепла, которая обычно представляет собой смесь воды и антифриза.

Геотермальный тепловой насос

В геотермальном тепловом насосе находится компрессор, теплообменник и другие ключевые компоненты системы. Тепловой насос перемещает жидкость через контур заземления для обмена теплом между воздухом в помещении и землей или источником воды.

Распределительная система

Для распределения кондиционированного воздуха по домам геотермальные системы могут быть сконфигурированы как принудительный воздух или вода в воду.Система принудительной подачи воздуха использует воздухоочиститель и воздуховоды для перемещения воздуха по дому. В системе «вода-вода» трубопроводы проходят через стены и пол в доме или устанавливаются плинтусы. Жидкость проходит через это оборудование для передачи тепла.

Как работает геотермальное отопление и охлаждение?

Геотермальные системы отопления и охлаждения работают иначе, чем традиционные печи. Печь сжигает топливо для создания тепла, тогда как геотермальный тепловой насос обменивается теплом между землей или водным источником и воздухом для обогрева дома.Поскольку температура под землей круглый год остается постоянной на уровне от 50 до 60 градусов, его можно использовать в качестве источника тепла. Жидкость в контуре заземления поглощает тепло от Земли, а затем передает его тепловому насосу, где его теплообменник передает тепло от жидкости к воздуху.

Процесс геотермального охлаждения очень похож на работу кондиционера или воздушного теплового насоса. Тепло поглощается из воздуха внутри дома и отводится. В то время как кондиционеры и воздушные тепловые насосы отводят тепло наружу, геотермальный тепловой насос использует землю в качестве радиатора. Он отдает тепло под землей или в водоем, в зависимости от конфигурации контура.

Преимущества геотермального отопления и охлаждения

Теперь, когда вы понимаете, как работает геотермальное отопление и охлаждение, давайте посмотрим, почему эта система предпочтительнее других вариантов HVAC.

• Снижение эксплуатационных расходов — Эти системы не сжигают топливо и обеспечивают коэффициент использования электроэнергии до 5: 1, обеспечивая до 5 единиц энергии на каждую единицу потребляемой электроэнергии.Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха очень доступны по цене, что позволяет домовладельцам экономить примерно 70 процентов на ежемесячных счетах за электроэнергию по сравнению с обычными системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
• Экологически чистый — поскольку они не потребляют ископаемое топливо и обладают высокоэффективным использованием электроэнергии, геотермальное отопление и охлаждение является более экологически безопасным вариантом для обеспечения комфорта в помещении.
• Длительный срок службы оборудования — геотермальные системы отопления и охлаждения служат дольше, чем обычное оборудование HVAC. Хотя геотермальные тепловые насосы служат примерно столько же, сколько и обычные кондиционеры (от 12 до 15 лет при надлежащем уходе), компоненты контура заземления могут прослужить более 50 лет! Петля хорошо защищена землей и ее нелегко повредить.

Узнайте больше о геотермальных вариантах HVAC для вашего дома

Остались вопросы о том, как работает геотермальное отопление и охлаждение? Заинтересованы в смете на установку на вашем участке? Позвоните в Energy Savers сегодня, чтобы поговорить с нашей командой и записаться на прием. Наши опытные специалисты позаботятся о том, чтобы вы понимали все тонкости работы геотермальных систем отопления и охлаждения, чтобы вы могли в полной мере осознать огромные преимущества, которые эти системы предоставляют!

Как работает наземный тепловой насос?

Как работает наземный тепловой насос?

Земляные тепловые насосы работают очень похоже на обычные тепловые насосы, но с одним важным отличием. Обычные тепловые насосы передают тепло между вашим домом и наружным воздухом, а наземные тепловые насосы передают тепло между вашим домом и обычной водопроводной водой по герметичным подземным трубам.

Поскольку температура под землей остается довольно постоянной 67 °, тепловой насос с грунтовым источником может использовать температуру земли для поддержания комфорта в вашем доме, не выделяя тепла и не затрачивая значительных затрат энергии на охлаждение дома.

Зимой наземный тепловой насос извлекает тепло из земли и передает теплый воздух в ваш дом.Летом тепло отводится из вашего дома и передается земле. Полученный прохладный воздух затем дует в ваш дом. Поскольку температура земли остается довольно постоянной в течение года, тепловые насосы, использующие грунтовые источники, могут передавать тепло, используя относительно небольшое количество энергии. И это экономит ваши деньги.

Есть два типа геотермальных тепловых насосов — системы с открытым колодцем и системы с замкнутым контуром. * Системы с открытым колодцем перекачивают воду из подающей скважины через тепловой насос и возвращают ее в тот же водоносный горизонт после передачи тепла.В системе с замкнутым контуром используется серия вертикальных и / или горизонтальных труб, заглубленных в землю. Вода циркулирует по сотням футов подземных труб.

В некоторых местах зоны обслуживания Palmetto Electric Cooperative могут применяться ограничения на установку любой из этих систем.

Преимущества геотермальных тепловых насосов

Тепловой насос с грунтовым источником имеет ряд преимуществ перед другими системами. Тепловой насос, использующий грунт, на 20–30% эффективнее других агрегатов.Тепловой насос с грунтовым источником передает тепло под землей, поэтому агрегат находится вне поля зрения, а не за пределами вашего дома. Затраты на проводку часто ниже, потому что эти устройства, используемые как для отопления, так и для охлаждения, не имеют нагревательных полос. Тот факт, что устройство не подвергается воздействию погодных условий, также продлит его срок службы и снизит частоту ремонта и затраты. А поскольку нет необходимости в наружном компрессоре или вентиляторе, геотермальный тепловой насос работает тише, чем другие системы.

Вернуться к кладу

Позвоните в ближайший к вам офис для получения дополнительной информации о Buried Treasure
Hampton: (803) 943-2211
Hilton Head: (843) 681-5551
New River: (843) 208-5551
Ridgeland: (843) 726 -5551
(бесплатно): 1-800-922-5551

Как работает геотермальное отопление?

В течение дня Солнце естественным образом нагревает Землю.Поверхность и под ней нагреваются непосредственно от солнечного тепла. Геотермальная система может использовать температуру Земли и распределять тепло и кондиционирование воздуха по всему дому. У геотермальных систем отопления есть свои плюсы и минусы, но, в конце концов, они становятся одной из самых идеальных систем отопления. Итак, , как работает геотермальное отопление ?

Авария

Геотермальные системы отопления функционируют благодаря естественным тепловым ресурсам Земли. Земля поглощает около 50% солнечной энергии и естественным образом поглощается подземными трубами, которые часто называют «петлями». Внутри этих труб находится водный раствор, который циркулирует по трубам. Эта жидкость переносит тепло по трубам, пока не достигнет теплового насоса. Геотермальный тепловой насос — это место, где тепло отводится от воды и отправляется в систему центрального отопления в вашем доме. У вас, вероятно, есть термостат и центральный блок внутри, который контролирует теплый воздух, поступающий в ваш дом.

Подведем итог:

• Солнце нагревает Землю
• Это тепло передается в заполненные водой подземные трубы
• Эта вода проходит через тепловой насос
• Тепловой насос отправляет нагретый воздух в систему распределения

Для наглядных учеников вот рисунок, который поможет вам это представить:

На этом рисунке вы можете видеть, что трубы обычно достигают глубины вашего подвала. Они не заходят слишком далеко, потому что жару будет труднее удержать. Черная одиночная труба входит в тепловой насос, на котором, кажется, есть 2 красные кнопки. Вот где происходит истинное распределение.

Насколько это энергоэффективно?

Геотермальная система в среднем примерно в 4 раза эффективнее , чем традиционная система ОВК. В зависимости от того, утеплен ли ваш дом, вы можете заметить значительную разницу в счетах за электроэнергию в первый месяц использования. Если ваш дом не утеплен, то геотермальная система лишь немного снизит ваш счет; однако, если ваш дом утеплен, вы заметите значительное падение.Некоторые домовладельцы видят на своих счетах примерно на 50 долларов меньше в первые несколько месяцев. Как и следовало ожидать, это означает, что геотермальная система окупает себя в большинстве случаев за 5-10 лет. Ожидаемая продолжительность жизни может увеличиваться до 25-30 лет, что делает ваши инвестиционные затраты практически незначительными.

Заключение

Геотермальные системы — это энергоэффективные системы обогрева и охлаждения, которые могут поддерживать в вашем доме заданную комфортную температуру при меньших, чем у обычных систем отопления, вентиляции и кондиционирования, работающих на ископаемом топливе.

10 мифов о геотермальном отоплении и охлаждении

Иллюстрация геотермальной системы отопления и охлаждения, которая обрабатывает несколько нагрузок для сообщества. Иллюстрация Сары Чейни.

Иллюстрация Сары Чейни.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Представьте себе дом, в котором всегда комфортная температура, но система отопления и охлаждения находится вне поля зрения. Эта система работает эффективно, но не требует обширного обслуживания или знаний со стороны владельцев.

В воздухе пахнет свежестью; Вы можете слышать щебетание птиц и ленивое шуршание ветра в деревьях. Дом делится энергией с землей, подобно тому, как корни деревьев обменивают жизненно важные элементы на свои листья и ветви. Звучит комфортно, не правда ли?

Геотермальное отопление и охлаждение делает эту мечту реальностью. Геотермальное ОВКВ (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) приводит здание в гармонию с землей под землей, используя преимущества подземных температур для обеспечения отопления зимой и охлаждения летом.

Как работает геотермальное отопление и охлаждение

Наружная температура колеблется в зависимости от времени года, но температура под землей меняется не так сильно, благодаря изоляционным свойствам земли. На глубине 4–6 футов под землей температура остается относительно постоянной круглый год. Геотермальная система, которая обычно состоит из внутреннего блока обработки и заглубленной системы труб, называемой контуром заземления, и / или насоса для обратной закачки, использует эти постоянные температуры для обеспечения «бесплатной» энергии.

(Обратите внимание, что геотермальную систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не следует путать с «геотермальной энергией», процессом, при котором электричество вырабатывается непосредственно из тепла внутри земли. Это происходит в масштабах коммунальных служб и использует различные процессы, обычно путем нагрева воды для кипячение.)

Трубы, составляющие контур заземления, обычно изготавливаются из полиэтилена и могут быть закопаны под землю горизонтально или вертикально, в зависимости от характеристик участка. Если водоносный горизонт доступен, инженеры могут предпочесть разработать систему «разомкнутого цикла», при которой скважина пробурена в подземных водах.Вода перекачивается, проходит мимо теплообменника, а затем возвращается в тот же водоносный горизонт посредством «обратной закачки».

Схема работы геотермальных систем HVAC.

Иллюстрация из Modern Geothermal HVAC.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Зимой жидкость, циркулирующая через контур заземления или колодец системы, поглощает накопленное тепло от земли и переносит его в помещение. Внутренний блок сжимает тепло до более высокой температуры и распределяет его по всему зданию, как если бы это был кондиционер, работающий в обратном направлении.Летом геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха забирает тепло из здания и переносит его через контур заземления / насос в скважину обратной закачки, где оно отдает тепло в более холодную землю / водоносный горизонт.

В отличие от обычных систем отопления и охлаждения, геотермальные системы HVAC не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла; они просто передают тепло к Земле и от нее. Обычно электроэнергия используется только для работы вентилятора, компрессора и насоса агрегата.

Геотермальная система охлаждения и отопления состоит из трех основных компонентов: теплового насоса, жидкого теплоносителя (открытого или закрытого контура), системы подачи воздуха (воздуховодов) и / или лучистого отопления (в этаж или в другом месте).

Геотермальные тепловые насосы, как и все другие типы тепловых насосов, имеют эффективность, определяемую в соответствии с их коэффициентом полезного действия, или COP. Это научный способ определить, сколько энергии перемещает система по сравнению с тем, сколько она потребляет. Большинство геотермальных тепловых насосных систем имеют КПД от 3,0 до 5,0. Это означает, что на каждую единицу энергии, используемую для питания системы, от трех до пяти единиц выдается в виде тепла.

Геотермальные системы не требуют значительного обслуживания. При правильной установке, что очень важно, скрытый контур может прослужить несколько поколений.Вентилятор, компрессор и насос агрегата размещены в помещении, защищены от суровых погодных условий, поэтому они, как правило, служат в течение многих лет, а зачастую и десятилетий. Обычно периодические проверки и замена фильтров и ежегодная очистка змеевика — единственное необходимое техническое обслуживание.

Геотермальные системы ОВКВ

Геотермальные системы ОВК используются более 60 лет в США и за их пределами.

Они работают с природой, а не против нее, и не выделяют парниковых газов. (Как упоминалось ранее, они потребляют меньшее количество электроэнергии для работы, потому что они связаны со средней температурой Земли.)

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха становятся обычным явлением в экологически чистых домах в рамках растущего движения за зеленые здания. В прошлом году на экологические проекты приходилось 20 процентов всех новостроек в США. К 2016 году в статье Wall Street Journal предсказывалось, что зеленое жилье вырастет с 36 миллиардов долларов в год до 114 миллиардов долларов. Это приближается к 30-40 процентам всего рынка жилья.

Но большая часть информации о геотермальном отоплении и охлаждении основана на устаревшей информации или откровенных мифах.В нашей новой книге Modern Geothermal HVAC Engineering and Control Applications (Egg / Cunniff / Orio -McGraw-Hill 2013) соавторы Грег Каннифф, Карл Орио и я опровергают многие из этих мифов.

Разрушенные мифы о геотермальном HVAC

1. Геотермальные системы HVAC не считаются возобновляемой технологией, поскольку они используют электричество.

Факт: геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют только одну единицу электроэнергии для перемещения до пяти единиц охлаждения или обогрева с земли в здание.

2. Фотоэлектрическая и ветровая энергия являются более предпочтительными возобновляемыми технологиями по сравнению с геотермальными системами HVAC.

Факт: геотермальные системы HVAC удаляют в четыре раза больше киловатт-часов потребления из электрической сети на каждый потраченный доллар, чем фотоэлектрическая и ветровая энергия добавляют в электрическую сеть. Эти другие технологии, безусловно, могут сыграть важную роль, но геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто являются наиболее экономически эффективным способом снижения воздействия кондиционирования помещений на окружающую среду.

3. Геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха требует много двора или недвижимости для размещения контуров заземления полиэтиленовых трубопроводов.

Факт: в зависимости от характеристик площадки, контур заземления может быть заглублен вертикально, что означает, что надземной поверхности не требуется. Или, если есть доступный водоносный горизонт, который можно использовать, потребуется всего несколько квадратных футов недвижимости. Помните, что вода возвращается в водоносный горизонт, откуда она попала после прохождения теплообменника, поэтому она не «используется» или не подвергается иным негативным воздействиям.

4. Геотермальные тепловые насосы HVAC издают шум.

Факт: системы работают очень тихо, и на улице нет оборудования, которое беспокоило бы соседей.

Техник осматривает геотермальный кондиционер HVAC.

Фотография любезно предоставлена ​​Jay Egg

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

5. Геотермальные системы со временем «изнашиваются».

Факт: петли заземления могут прослужить несколько поколений. Теплообменное оборудование обычно служит десятилетиями, так как оно защищено в помещении.Когда его действительно нужно заменить, затраты будут намного меньше, чем установка всей новой геотермальной системы, поскольку установка петли или колодца является самой дорогой в установке. Новые технические инструкции устраняют проблему сохранения тепла в земле, поэтому тепло может передаваться с ней бесконечно. В прошлом некоторые системы ненадлежащего размера действительно перегревали или переохлаждали землю с течением времени до такой степени, что у системы больше не было достаточного температурного градиента для функционирования.

6. Геотермальные системы HVAC работают только в режиме отопления.

Факт: они так же эффективно работают при охлаждении и могут быть спроектированы так, чтобы при желании не требовать дополнительного резервного источника тепла, хотя некоторые заказчики считают более экономичным иметь небольшую резервную систему только на самые холодные дни, если это означает, что они петля может быть меньше.

7. Геотермальные системы HVAC не могут одновременно нагревать воду, бассейн и дом. Факт: системы могут быть разработаны для одновременной обработки нескольких нагрузок.

8. Геотермальные системы HVAC прокладывают трубопроводы хладагента в землю.

Факт: в большинстве систем в контурах или линиях используется только вода.

9. В геотермальных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используется много воды.

Факт: геотермальные системы фактически не потребляют воду. Если водоносный горизонт используется для обмена теплом с землей, вся вода возвращается в тот же водоносный горизонт. В прошлом проводились некоторые операции «насос-сброс», при которых вода расходилась впустую после прохождения через теплообменник, но сейчас такие операции крайне редки. При коммерческом применении геотермальные системы HVAC фактически устраняют миллионы галлонов воды, которые в противном случае испарились бы в градирнях традиционных систем.

10. Геотермальная технология HVAC финансово неосуществима без федеральных и местных налоговых льгот.

Факт: Федеральные и местные льготы обычно составляют от 30 до 60 процентов от общей стоимости геотермальной системы, что часто может сделать начальную цену системы конкурентоспособной по сравнению с обычным оборудованием. Стандартные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха стоят около 3000 долларов за тонну обогрева или охлаждения при новом строительстве (дома обычно используют от одной до пяти тонн). Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха начинаются от 5000 долларов за тонну и могут доходить до 8000 или 9000 долларов за тонну.Однако новые методы установки сокращают затраты до такой степени, что цена приближается к обычным системам при правильных условиях.

Факторы, способствующие снижению затрат, включают экономию на масштабе для общественных, коммерческих или даже крупных жилых помещений и рост конкуренции за геотермальное оборудование (особенно со стороны таких крупных брендов, как Bosch, Carrier и Trane). Открытые контуры с использованием насоса и скважины обратной закачки дешевле в установке, чем закрытые.

Спасибо за тысячи лайков и сотни комментариев! National Geographic закрыл комментарии для этого блога.Пожалуйста, продолжите разговор и получите ответы, которые вам нужны для геотермального отопления и охлаждения, в блоге Джея Эгга «Геотермальное отопление и охлаждение: вопросы и ответы».

Джей Эгг является соавтором новой книги Modern Geothermal HVAC Engineering and Control Applications (McGraw-Hill 2013), с Грегом Канниффом и Карлом Орио. Он стал соавтором книги « Geothermal HVAC, Green Heating and Cooling » в 2010 году вместе с Брайаном Кларком Ховардом из National Geographic. Джей консультируется с геотермальной отраслью HVAC.Ранее он выполнял функции установщика технологии в своей компании EggGeothermal.

Геотермальное отопление и охлаждение, тепловые насосы, контуры теплообмена

Геотермальные системы отопления и охлаждения сегодня являются наиболее эффективными и экологически безопасными системами на рынке. Эти системы работают иначе, чем обычные системы, поскольку они используют солнечную энергию, которая поглощается и накапливается Землей. Ниже представлен отличный двухминутный видеоролик, созданный NYSERDA; Как это работает: тепловые насосы, работающие на земле

На глубине 20 футов земля поддерживает довольно постоянную температуру в диапазоне от 45 до 77 градусов по Фаренгейту в зависимости от вашего региона Соединенных Штатов.

Трубы, проложенные в земле, обеспечивают циркуляцию водного раствора и передают энергию тепловому насосу зимой для отопления и отводят тепло из здания в землю летом. Системы с принудительной подачей воздуха или низкотемпературные гидронные системы распределяют геотермальное отопление и кондиционирование воздуха. В большинстве систем используются электрические тепловые насосы, способные увеличивать тепловую энергию земли зимой и концентрировать и передавать тепловую энергию здания в относительно прохладную землю летом при кондиционировании воздуха.

Геотермальная вертикальная петля

Вертикальная петля используется в основном, когда площадь земли ограничена, коренная порода близка к уровню или во многих случаях модернизации существующих домов. Буровая установка используется для бурения скважин на глубину от 150 до 450 футов. В отверстия вставляется длинный U-образный бухт геотермальной трубы HDPE. Затем отверстия заделываются, чтобы улучшить теплопроводность и предотвратить перемешивание водоносных горизонтов.

Петля геотермального пруда

Петля для пруда — это вариант, если в пределах 100 футов от дома имеется большой водоем.Минимум 1/2 акра поверхности и пруд или озеро глубиной от 10 до 12 футов обычно достаточно для поддержки среднего дома. В системе используется серия бухт геотермальных труб из полиэтилена высокой плотности, обычно длиной от 300 до 500 футов. Змеевики устанавливаются на дно пруда или озера и закрепляются на дне.

<Предыдущая страницаСледующая страница>

Земляные тепловые насосы: плюсы и минусы (2021)

Стоят ли геотермальные тепловые насосы?

Тепловые насосы

— это отличные низкоуглеродные системы отопления, популярные благодаря высокому КПД и низким эксплуатационным расходам , поэтому они определенно того стоят.Тепловой насос с грунтовым источником использует постоянную температуру земли и использует ее для обогрева вашего дома; либо для отопления помещений и / или для нагрева воды для бытового потребления.

После установки возникают очень небольшие эксплуатационные расходы, и, поскольку этот тип системы отопления имеет право на получение вознаграждения за возобновляемое тепло, вы действительно можете заработать немного дополнительного дохода. Однако начальная цена на геотермальный тепловой насос высока, что может отпугнуть некоторых домовладельцев.

Тепловые насосы играют важную роль в сокращении общих выбросов углерода в Великобритании.В настоящее время установлено 240 000 блоков , и для достижения цели «Чистый ноль» UK до 2050 г. необходимо установить дополнительно 19 миллионов тепловых насосов. Инвестируя в наземный тепловой насос, вы можете помочь в достижении этой цели, хотя важно изучить систему, чтобы определить, является ли она правильным решением для вашего конкретного дома.

Узнайте о различных преимуществах и недостатках геотермальных тепловых насосов:

Если вы хотите инвестировать в наземный тепловой насос, GreenMatch может предоставить вам бесплатную услугу сравнения цен, которая позволит вам сравнить предложения от разных поставщиков в вашем регионе.Это необязательная услуга, поэтому вы можете найти решение, которое вам больше всего подходит. Всего заполните форму для запроса предложений .

Как работает наземный тепловой насос?

Тепловой насос с грунтовым источником имеет довольно простое функционирование. Фактически, он работает так же, как и ваш холодильник: передает тепло из одного помещения в другое. Основное различие зависит от того, что это за пробелы. В случае с холодильником он отбирает тепло изнутри холодильника и помещает его снаружи.

Земной тепловой насос (GSHP) передает тепло от земли к вашему дому. Постоянная круглогодичная температура земли — ок. 8–12 ° C — нагревает подземные трубы, способные улавливать это тепло, нагревать его дальше и передавать в систему влажного центрального отопления в вашем доме, например, радиаторы, полы с подогревом, душевые и смесители.

Безусловно, такое устройство требует, чтобы специалист проводил установку . Трудности проявляются во внешней части установки ГШП.Необходимо выкопать и распределить обширную сеть труб (те, которые будут отводить тепло к земле или от нее). К счастью, это не вызывает серьезных экологических проблем.

Видео ниже объясняет, как работает геотермальный тепловой насос:

GSHP — это универсальная и экологичная система отопления и охлаждения, но у нее есть и недостатки. Итак, давайте перечислим его плюсы и минусы.

Преимущества геотермальных тепловых насосов

Следующий список включает в себя то, что мы считаем одними из самых выдающихся преимуществ GSHP :

• Их эксплуатационные расходы тепловых насосов очень низкие по сравнению с системами прямого электрического отопления.Это связано с тем, что единственным базовым элементом простого GSHP, требующим использования электроэнергии, является компрессор.
• GSHP очень энергоэффективные . Фактически, выходная энергия примерно в 3-4 раза больше, чем энергия, необходимая для их работы.
• GSHP — это низкоуглеродистая система отопления . Они не производят выбросов углерода на месте и не используют какое-либо топливо. Кроме того, если для их питания используется устойчивый источник электроэнергии, такой как солнечные батареи, они вообще не производят выбросов углерода.
• GSHP может обеспечить как охлаждение, так и обогрев , в отличие от кондиционеров, которые требуют использования печи для обогрева. Это достигается с помощью реверсивного клапана, который изменяет направление циркуляции жидкости.
• GSHP имеют право на получение грантов на зеленую энергию , включая RHI и более недавний грант на зеленые дома. Используя гранты, вы можете снизить затраты на установку и / или эксплуатацию, что сделает их еще более привлекательными для инвестиций.
• Геотермальная энергия (источник энергии для GSHP) постоянная и неисчерпаемая (почти нет колебаний ее способности нагревать и охлаждать), доступна во всем мире и имеет огромный потенциал (оценивается в 2 тераватта).
• GSHP — это практически бесшумные , поэтому шумный агрегат не побеспокоит ни вас, ни ваших соседей.
• Если установка GSHP хорошо спроектирована, она увеличит стоимость вашей собственности , что сделает ее отличным вариантом для улучшения вашего дома.

Недостатки геотермальных тепловых насосов

В приведенном ниже списке показаны наиболее вероятных недостатка, связанных с GSHP

• Стоимость установки GSHP значительно выше , чем затраты на установку традиционной печи и кондиционера. Для этого требуются довольно дорогие начальные вложения. Однако вам доступны гранты, которые могут помочь снизить затраты на установку.
• КПД системы теплового насоса зависит от типа почвы .Хотя GSHP можно устанавливать как на песчаном, так и на глинистом грунте, песчаный грунт немного снизит эффективность. При этом ваш установщик сможет оценить это и реализовать необходимые компоненты, чтобы максимизировать эффективность для вашего конкретного объекта.
• GSHP являются наиболее распространенными для новых сборок , так как их может быть немного сложно установить в существующие сборки . Если на участке нет достаточно большого сада, вместо него можно установить вертикальную систему, хотя это дороже, чем горизонтальная.

Готовы сделать следующий шаг и установить у себя дома геотермальный тепловой насос? Заполните нашу контактную форму, чтобы получить до четырех предложений от установщиков в вашем регионе. Наша служба сравнения цен является совершенно бесплатной и ни к чему не обязывающей, поэтому вы можете не торопиться, чтобы сравнить лучшие предложения!

Написано Аттила Тамас Векони Менеджер UX Аттила — UX-менеджер в GreenMatch.Он имеет степень в области международного бизнеса с четырехлетним опытом координации в области маркетинга, взаимодействия с пользователем и создания контента.