+7-34761-2-22-06, +7-34761-2-38-06

Вы здесь: Геотермальные тепловые насосы

Статьи

Геотермальные тепловые насосы

Незамерзающая жидкость (смесь гликоля и воды), получившая тепло из земельного коллектора, скважины или грунтовых вод, передается из трубопровода и направляется в тепловой насос, где температура ее понижается, а отдаваемое тепло используется для отопления здания и приготовления горячей воды. Затем охлажденная жидкость возвращается обратно, где вновь забирает тепло.

al-001

Нижний почвенный слой, или так называемый «верхний геотермальный слой» является источником тепла, который можно использовать в любое время года и температура которого является практически постоянной. При помощи  такого источника можно отапливать помещения различных размеров и назначений.  В зависимости от региона, такую скважину называют – «вертикальная абсорбция или земельный надрез». Для такой скважины не нужно много места – она может быть установлена  на небольшом участке земли.

Как и в случае земельного коллектора в закрытом трубопроводе циркулирует вода и  смесь гликоля. В зависимости от размера теплового насоса, специалисты  выбирают глубину и количество скважин, в которые опускаются пластиковые трубы „U" формы, обеспечивающие хорошую передачу тепла.

Принцип действия теплового насоса

al-002

Принцип действия теплонасоса довольно простой, и аналогичен принципу работы холодильных машин (холодильников). Рассмотрим схему действия на примере насоса непосредственного испарения — так называемого «земляного» или геотермального (англ. heothermal heat pump).

Теплоноситель (обычно не замерзающая жидкость) течет по коллектору (внешнему контуру) — трубе уложенной в грунт на глубине несколько метров. Теплоноситель нагревается от грунта на несколько градусов. Далее он течет в теплообменник, называемый испаритель. Испаритель — это камера, в которой происходит передача тепловой энергии от теплоносителя к специальной жидкости — хладагенту. Хладагент — это жидкость, которая превращается в газообразное состояние (пар) при невысокой температуре. Слегка нагревшись от теплоносителя в теплообменнике, хладагент превращается в газ, «испаряется» (отсюда и название — испаритель) и поступает компрессор насоса.

Компрессор сжимает хладагент, увеличивая его давление, за счет этого происходит сильное увеличение температуры. После этого горячий хладагент поступает в другой теплообменник — конденсатор. В этом теплообменнике происходит передача тепловой энергии от хладагента к другому теплоносителю, протекающему в отопительных радиаторах. Одновременно с этим, хладагент охлаждается и конденсируется — переходит в жидкое состояние. Далее хладагент поступает в теплоноситель — испаритель, и цикл повторяется.

al-003

Так, за счет агрегатов теплового насоса — теплообменников (испарителя и конденсатора), а также компрессора, энергия земли поступает в отопительные радиаторы. Выгодная цена и относительно низкая стоимость по сравнению с другими решениями делает отопление теловыми наосами одним из самых привлекательных способов создания комфортного климата в доме!

Тепловые насосы позволяют существенно уменьшить объемы энергопотребления, расходуемые системой отопления дома на поддержание комфортной для нахождения внутри помещения температуры. Особенно эффективным их использование становится в сочетании с установкой теплых полов. Комбинированное отопление с использованием теплых полов дает существенное преимущество по сравнению с традиционной только радиаторной системой отопления. Теплонасосы дружелюбны к окружающей среде, а их принцип действия основан на перемещении накопленной природой энергии в систему отопления дома.

Преимущество тепловых насосов перед другими отопительными системами

    Экономичность:
  • Низкое энергопотребление (высокий КПД)
  • Минимум электроэнергии для поддержания температуры
  • Система долговечна, срок эксплуатации может достигать 40-50 лет
  • Отсутствие необходимости в закупке, транспортировке и хранении топлива
    Комфорт и безопасность:
  • Тепловой насос работает устойчиво и бесшумно
  • Колебания температуры и влажности в помещении минимальны
  • Тепловой насос не требует специальной вентиляции помещений
  • Тепловой насос абсолютно взрыво и пожаробезопасен
  • Не требует получения дополнительной разрешительной документации от контролирующих органов
  • Не требует наличие отдельной оборудованной котельной, как в случае отопительных котлов работающих на других видах топлива.
    Встроенный электрокотел* дает возможность использования
  • автоматической санитарной обработки системы горячего водоснабжения от бактерий легионелла
  • в качестве бивалентного источника тепла в особо холодные дни года
  • как аварийная система отопления

Максимальная температура теплоносителя поступающего из теплового насоса в систему отопления возможна до 65 °С такие высокие, для теплонасосов, температуры в системе отопления позволяют применить в здании отопительные приборы (радиаторы, конвектора и пр.) небольшого размера и стоимости.

Используемая модульная конструкция оборудования означает, что можно добавить аксессуары, такие как рекуператор тепла вентиляции, накопительный резервуар, модуль подогрева бассейна, кондиционирование, а также связь и управление через интернет или GSM, не меняя аккуратный, эргономичный внешний вид теплонасоса.

Уровень шума при работе теплового насоса настолько низок, что вы, находясь рядом, вряд ли обратите внимание на его работу! Специальная шумоизоляция теплонасоса F1145 снижает шум до 43 дБ, что соизмеримо с работающим холодильником и обычно тише работающего газового котла.

Теперь проще, чем когда-либо, получить все преимущества экологически чистой, экономически эффективной технологии тепловых насосов. Установив тепловой насос NIBE, вы можете на ближайшие 25 лет сократить расходы на отопление до 80%.

Отопление тепловыми насосами

al-004

Существует множество вариантов отопления загородного дома. Но в последнее время все большее число людей обращают свои взоры на системы, источниками тепла для которых служат земля, вода и воздух. Оно и понятно: идея использовать себе во благо бесплатную энергию – весьма привлекательна. Для того чтобы перенести природное тепло в дом используются устройства, называемые тепловыми насосами.

Экономичность – главное достоинство отопления тепловыми насосами

Главный пункт в списке достоинств тепловых насосов – экономичность. Тепловой насос не может работать без электропитания, но, потребляя 1 кВт электрической энергии, он выдает до 5 кВт энергии тепловой (у электрокотла, например, это соотношение 1:1). Столь эффективная работа теплового насоса объясняется тем, что потребляемая электрическая энергия не преобразуется в тепловую (как в случаях с электрокотлом и электроотопительными приборами), а используется для переноса тепла «с улицы» в дом.

al-005

Типы тепловых насосов

В зависимости от типа источника, у которого отбирают энергию тепловые насосы, их можно разделить на два класса – воздушные и геотермальные. Воздушные тепловые насосы, как следует из их названия, отбирают тепло у воздуха. Геотермальные – используют тепло грунта, подземных (грунтовых, артезианских, термальных) и поверхностных (море, озеро, река, пруд) вод.

По источнику тепла и нагреваемой среде тепловые насосы делятся на следующие типы: «воздух–вода», «грунт–вода», «вода–вода», «воздух–воздух», «грунт–воздух», «вода–воздух». То есть тепловой насос может передавать тепло от воздуха, грунта и воды воздуху в отапливаемом помещении, рабочей жидкости (вода, антифриз) отопительной системы или воде в системе горячего водоснабжения.

al-006

Воздушный тепловой насос

Создать наиболее экономичную (с точки зрения первоначальных затрат) систему отопления на основе теплового насоса позволяет вариант с тепловым насосом типа «воздух–воздух». Такая система отопления состоит из внешнего (испарительного) и внутреннего (компрессорно-конденсаторного) блоков.

Принцип работы воздушного теплового насоса заключается в том, что через один теплообменник (испаритель) хладагенту передается тепло наружного воздуха, а через другой (конденсатор) – хладагент отдает тепловую энергию воздуху в помещении или теплоносителю (тепловой насос типа «воздух–вода»).

Уязвимое место воздушных тепловых насосов – высокая зависимость их производительности от температуры наружного воздуха. С максимальной эффективностью воздушный тепловой насос работает до –15°C, но уже, например, при температуре наружного воздуха в –20°C его производительность может составить 40% от номинального значения. В связи с этим воздушный тепловой насос не может рассматриваться как единственный источник тепла для обогрева дома – он обязательно должен дублироваться резервным теплогенератором.

al-007

Геотермальный тепловой насос

Более эффективна, чем теплонасосная установка воздушного типа, система отопления на основе геотермального теплового насоса, «качающего» тепло из грунта или воды. Организация такой системы потребует гораздо бoльших затрат, чем воздушная, но высокие надежность и эффективность работы первой того стоят.

al-008

Тепло от грунта и поверхностной воды

Одним из элементов геотермальной системы является коллектор – пластиковая труба, уложенная на дне водоема или зарытая в грунте ниже глубины промерзания. По этой трубе, которая может укладываться различными способами (например, змейкой или петлей), циркулирует антифриз, собирающий грунтовое тепло или тепло воды. В испарителе хладагент, перешедший в газообразное состояние, забирает это тепло, а затем, после сжатия в компрессоре и перехода в жидкое состояние в конденсаторе, передает тепловую энергию системе отопления.

al-009

Тепло из скважины

Если поблизости от вашего дома нет открытого водоема, а площадь земельного участка не позволяет уложить горизонтальный коллектор, придется бурить скважину и устанавливать в нее коллектор вертикальный. Это U-образная конструкция из двух труб с антифризом внутри, называемая еще зондом. В скважину опускают один или два зонда, а пространство между трубами и грунтом заполняют специальным раствором. Отметим, что в некоторых случаях выгоднее бурить не одну скважину, а несколько. Главное, чтобы сумма глубин всех скважин соответствовала расчетной глубине.

Тепло из скважины может отдавать не только грунт, но и вода. Из всех источников тепла именно грунтовая вода отличается наибольшей теплоотдачей. Поэтому тепловой насос, источником тепла для которого служит вода из скважины, является одним из самых эффективных тепловых насосов.

Для реализации схемы с отбором тепла у грунтовой воды коллектор не потребуется – скважинная вода будет отдавать тепло, проходя через теплообменник теплонасосной установки. Поэтому тут потребуется пробурить две скважины – одну для забора воды, другую – для ее слива.

al-010

 Режимы работы: сольный или комбинированный?

Как уже говорилось выше, работа теплового насоса воздушного типа должна быть подстрахована дополнительным источником тепла. Геотермальные тепловые насосы вполне могут обойтись без такого резерва и самостоятельно справиться с решением задачи по отоплению вашего жилища (в этом случае принято говорить о моновалентном режиме работы теплового насоса). Но довольно часто система отопления проектируется под бивалентный режим функционирования теплового насоса – то есть в комбинации другим теплогенератором.

Дело в том, что мощность теплового насоса можно рассчитать с учетом наиболее низких температур наружного воздуха. Для Москвы, например, минимальная расчетная температура равняется –26°C. Но очень низкая температура воздуха – дело нескольких дней. Значит все остальное время (а это бoльшая часть отопительного сезона) тепловой насос не будет использовать все свои силы, на наращивание которых, между прочим, пользователем было потрачено немало средств. Поэтому выгоднее иметь тепловой насос меньшей мощности, а в самые морозные дни использовать другой источник тепла.

Низкотемпературная система отопления

Учитывая тот факт, что тепловой насос не нагревает теплоноситель выше 75°C, идеальными устройствами для передачи тепла в помещения дома будут системы напольного или настенного отопления. Они способны эффективно обогреть помещение, используя теплоноситель с низкой (не более 60°C) температурой. Кроме того, в системе с тепловыми насосами могут применяться конвекторы с биметаллическим (медно-алюминиевым) теплообменником и стальные панельные радиаторы.

Тепловой насос или традиционная система отопления?

Тема тепловых насосов не обходится без упоминания их главного недостатка – высокой стоимости оборудования и монтажных работ. Действительно, первоначальные затраты на тепловой насос маленькими не назовешь, но все, как говорится, познается в сравнении. Основную конкуренцию тепловому насосу составляет газовый котел. Если газопровод, к которому вам необходимо подключиться, проложен в метре от вашего участка, то выбор очевиден – газовый котел. Однако если газовую трубу необходимо тянуть издалека, то затраты на организацию отопительной системы на основе теплового насоса вовсе не покажутся большими.

Что касается других видов традиционных отопительных систем, то они проигрывают тепловому насосу либо в экономичности работы, либо в уровне автоматизации. Например, электрокотел – это большой расход дорогостоящей электрической энергии, а твердотопливный теплогенератор довольно часто надо «подкармливать» дровами или углем. Постоянного контроля со стороны человека требует и система отопления на жидком топливе (пожароопасность). Из дома же с работающим тепловым насосом можно уехать на довольно продолжительное время, не опасаясь временных перебоев в электроснабжении (после возобновления электроподачи тепловой насос продолжит работу, сохранив все прежние настройки).

Достоинства теплового насоса

Главное преимущество теплового насоса перед традиционными системами отопления заключается в высокоэкономичной работе. Но у теплового насоса есть и другие достоинства:

  • Эффективность;
  • Высокая надежность;
  • Долговечность;
  • Взрыво- и пожаробезопасность;
  • Отсутствие в необходимости осуществления доставки и хранения топлив;
  • Высокая степень автономности;
  • Легкость в управлении и обслуживании;
  • Возможность работы в качестве кондиционера;
  • Экологичность.
  • Эффективность тепловых насосов

    Тепловые насосы могут круглый год отапливать дом/объект, могут являться и дополнительным источником тепловой энергии, экономя энергетические ресурсы.

    На территории России, исключая самые южные регионы, для круглогодичного теплоснабжения (отопления, горячего водоснабжения) наша компания рекомендует устанавливать либо геотермальные тепловые насосы, либо водяные при наличии требуемого теплового сбора с водного источника (река, крупное озеро, сточные воды предприятий, в очень редких случаях артезианские воды и т.п.). В межсезонье в качестве дополнительного источника тепловой энергии или для круглогодичного теплоснабжения в южных регионах целесообразно применение воздушных тепловых насосов. Все эти типы тепловых насосов в летнее время можно настроить на обратный цикл работы – холодоснабжение (кондиционирование).

    В некоторых случаях стоимость установки тепловых насосов дешевле стоимости подведения стандартных коммуникаций (например, газа или магистрального тепла от ТЭЦ), таким образом, окупаемость тепловых насосов возможна уже на стадии капитальных затрат. Немаловажен и тот плюс, что сроки установки тепловых насосов составляют стабильно от двух до четырех месяцев, в то время как сроки подключения, согласования и монтажа стандартных коммуникаций могут растянуться на многие годы.

    Внизу приведен один из примеров (по реализованному проекту многоквартирного дома) сравнения стоимости капитальных затрат на отопление объекта от различных источников тепла.

    Сравнение капитальных затрат па оснащение дома системами теплоснабжения
      Начальные затраты, руб. Время подключения Эксплуатац. затраты (за 5 лет), руб. Капитальный ремонт
    Котельная на газе (проектирование, выделение лимитов, подключение, оборудование и т.п.). От 1,5 до 10 млн. От 6 до 36 мес. 200000 раз в 10 лет
    Магистральное тепло от ТЭЦ (проект, лимиты, подключение, оборудование и т.п.). От 1,5 до 10 млн. От 6 до 36 мес. 300000 раз в 10 лет
    Тепловой насос ( «под ключ»). 6 млн. 3-4 мес. 50000 раз в 25 лет

     

    Ниже приведен расчет стоимости 1 кВт.ч энергии (руб./гг), полученной при сжигании природного газа и при выработке тепловым насосом.

    al-011

    Анализ цен на газ и электрическую энергию для населения в период 2001-2011 гг. на примере Калужской области показывает: стоимость природного газа увеличилась в 9,9 раза, электрической энергии в 5,2 раза. Таким образом, средний годовой рост цен на газ составляет 26%, на электрическую энергию 18%. При сохранении динамики к 2016 году отопление тепловым насосом будет в 1,5 раза дешевле газового. При выравнивании стоимости газа на внешнем и внутреннем рынке в России, получение тепловой энергии от теплового насоса станет экономически эффективнее в несколько раз, как сейчас в ЕС.

    Данные взяты из открытых источников: http://kaluga.news-city.info, http://www.cfo-info.com, http://docs.pravo.ru.

    В расчете тариф на электрическую энергию принят для стационарных электрических плит (или для населения в сельских пунктах) и при системе отопления объекта «теплые полы».

    В таблице приведены средние годовые затраты на отопление 27-квартирного энергоэффективного дома в г. Кондрово (Калужская область). Очевидно, что эффективность отопления тепловым насосом зависит от существующего тарифа на электрическую энергию. Жильцы данного дома платят за отопление в настоящий момент более чем в 1,5 раза меньше, чем их соседи, пользующиеся теплом от местной газовой ТЭЦ, однако экономическая эффективность могла быть выше, если подключить к дому иной тариф на электрическую энергию - для населения в домах со стационарными электрическими плитами или ночной.

    Последние отзывы

    No messages!