Геотермальный тепловой насос
— это система отопления (или охлаждения), которая использует тепло земли, наземных или подземных грунтовых вод в качестве среды обмена для обеспечения жилого помещения или нагрева внутренней воды. Была введена в эксплуатацию с конца 1940-х годов. Модель геотермального теплового насоса, как правило, состоит из одного или нескольких фабричных соединений, включающих внутренние теплоизоляционные или внутренние теплообменники, компрессоры и теплообменник на земной поверхности. Система геотермального теплового насоса, как правило, состоит из одной или нескольких геотермальных тепловых насосных моделей, земляных теплообменников, систем распределения воздуха или гидроемкости регулирования температуры и резервуаров термического хранения.
Принцип действия
Летом температура грунту является холодной, а зимой — теплее, чем температура воздуха. Это явление называется тепловой инерцией, благодаря которому, используя теплообменник, тепловой насос может переместить тепло из одного пространства в другое. Летом он извлекает тепло от здания и передает его на землю для охлаждения. Зимой — берет естественное тепло от земли и передает для отопления. То есть может обеспечивать прогрев помещений, охлаждения, внутренний нагрев воды или комбинацию этих функций, циркуляцию жидкости, воздуха, термического хранения, очистки воздуха, осушение или увлажнение.
Типы
1) замкнутые
- горизонтальные — обычно является наиболее рентабельным для жилых установок, особенно для нового строительства, где есть достаточно земли. Коллектор размещается кольцами или извилисто в горизонтальных траншеях ниже глубины промерзания грунтов (обычно от 1,2 м и более).
- вертикальные — используют часто коммерческие здания и школы, где количество земли ограничено, недостаточно для горизонтальных, или где есть возможность повреждения ландшафта. Коллектор размещается вертикально в глубину до 200 м. Вертикальные петли соединены с горизонтальной трубой (то есть коллектором), помещенные в траншеи и подключены к тепловому насосу в здании.
- водные — является самым дешевым вариантом. Коллектор размещается с утечкой или кольцами в водоеме (озеро, река) ниже глубины промерзания. Подающую линию проходит под землей от здания к воде и сворачивается в круги на определенную глубину, которая зависит от конкретного региона.
- с прямым теплообменом — использование такой технологии позволяет уменьшить длину бурения скважины, уменьшив таким образом стоимость установки. Модель геотермального теплового насоса, в которой хладагент распространяется в трубах, захваченных в землю или углубленных в воду, обменивает тепло с землей, а не использует вторичную жидкость для теплопередачи, такую как вода или раствор антифриза, в отдельной замкнутой петли.
2) открытые
Этот тип системы использует скважину или поверхность воды как тело теплообмена жидкости, которая циркулирует непосредственно через геотермальную систему теплового насоса.
После того как она распространилась через системы, вода возвращается к земле через колодец, пополняется скважина. Этот тип практический только с хорошим снабжением относительно чистой водой, и если имеются все местные нормы и правила сброса грунтовых вод.
3) одноступенчатые
Геотермальные тепловые насосы, предназначенные для работы на одном этапе и одной мощности.
4) многоступенчатые
Геотермальные тепловые насосы, предназначенные для работы на более чем одном этапе или мощности, благодаря использованию технологий, таких как многоступенчатые компрессоры, двойные компрессоры, компрессоры с переменной скоростью и тому подобное. Многоступенчатые модели более эффективны при работе на низких мощностях, но обладают способностью поставлять больше обогрева или охлаждения, используя большую мощность, когда это нужно.
5) вода-воздух
Модель геотермального теплового насоса, которая обеспечивает пространственную обработку, в первую очередь, с помощью внутренней теплообменной катушки воздуха. Модели «вода-воздух» также могут обеспечить внутренний нагрев воды и помещений на гидронимов, используя десеперитер или функции нагрева воды.
6) вода-на-воду
Модель геотермального теплового насоса, которая обеспечивает кондиционирование помещений или нагрева внутренней воды с помощью внутреннего теплообменника с охлаждающей жидкостью в воде. Модели «вода-вода» могут обеспечить внутренний нагрев воды, используя дезинсекционную систему или функции нагрева воды.
Энергоэффективность и экономичность
Установка геотермальной системы тепла может быть наиболее экономически эффективным и энергосберегающий вариант отопления и охлаждения дома. Геотермальные тепловые насосы — особенно хороший вариант, если строится новый дом или для обновления существующего путем замены, например, системы HVAC.
Геотермальные тепловые насосы гораздо больше энергоэффективные, потому что они пользуются преимуществами относительно постоянной температуры, которые намного равномернее, чем температуры воздуха.
Геотермальные системы могут уменьшить потребление энергии примерно от 25% до 50% по сравнению с системами теплового насоса воздушного источника. Они достигают высокой эффективности (300-600%) во время холодных зимних ночей.
Как и любой тепловой насос, геотермальные способны нагревать, охлаждать, обеспечивать дом горячей водой. Некоторые модели геотермальных систем доступны с двухскоростными компрессорами и сменными вентиляторами для большего комфорта и енергозбереження. Середня продолжительность эксплуатации геотермальных тепловых насосов 20 лет.
Определение энергоэффективности геотермального теплового насоса производится с помощью коэффициента энергоэффективности (EER) и коэффициента эффективности (КС). Хотя установление геотермальной насосной системы стоит дороже, чем установка системы воздушного источника, однако из-за мощности нагрева и охлаждения можно возместить дополнительные расходы в энергосбережении через 5-10 лет.
