Монтаж и установка геотермального отопления

Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя.

После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

1. 1. Выезд инженера на дом. Во время первого визита берутся пробы грунта, определяются особенности местности и принимается решение о наиболее эффективном монтаже геотермальной системы. На эффективность установки может влиять также источник предполагаемого тепла. Более производительным считается монтаж теплообменников на дне водоема или у истоков термических источников.

1. 1. Заключение договора и приобретение необходимого оборудования. Расценки могут существенно отличаться в зависимости от сложности проведения монтажных работ и других нюансов. Но в среднем, если выбран качественный немецкий производитель, стоимость установки будет приблизительно равняться его цене. Приобретение под ключ установки Vaillant для дома в 350 кв. м. обойдется приблизительно в 21 тыс. $

1. 1. Монтажные работы. Отопление частного дома подземными геотермальными источниками тепла, а точнее, его эффективность во многом зависит от правильного проведения работ на этапе монтажа. После того как водяные теплообменники будут установлены в грунт, выполняется подключение к геотермальной установке и системе отопления дома.

1. Пуско-наладочные работы. Инженер запускает систему и выполняет точную регулировку устройства. После настройки подписывается Акт о сдаче работ.

Согласно действующему законодательству, предприятие устанавливающее оборудование, может предоставить дополнительные гарантийные обязательства при условии оплаты этих услуг. Такие гарантии обойдутся еще в дополнительную 1000 $.

Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

Чтобы создать минимальные условия необходимые для работы геотермальной установки, достаточно соблюдения следующих условий:

• • Температура слоя грунта, в котором расположены теплообменники, не должна опускаться ниже +5,+7°C градусов.

• • На протяжении всей системы, по которой протекает антифриз, созданы условия, позволяющие избежать его замерзания.

• Геотермальный обогрев загородного дома выполнен после проведения всех необходимых расчетов и проектной документации.

Если учесть все описанные требования становится ясно, что такие установки могут быть эффективными, при соблюдении вышеперечисленных условий. Все же для северных регионов более целесообразно использовать такие установки для нагрева небольших площадей до 150-200 кв. м.

Гейзерное отопление частного дома

Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года.

Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

Как с помощью геотермального насоса отопить дом

Технология обогрева дома подземным теплом наиболее востребована на Западе. Это в первую очередь связано с менталитетом жителей западных стран. Они привыкли делать долгосрочные инвестиции, которые полностью окупаются только через несколько лет. Да и немного найдется людей, которые в состоянии заплатить за установку оборудования около 20 тыс. $ единовременно. Но количество желающих стать независимыми от остальных источников отопления постоянно растет.

Альтернативные способы геотермального отопления дома становятся более популярными, особенно если учесть постоянно растущую стоимость газа.

Тепловая энергия буквально лежит под ногами. Дело только за тем, чтобы нагнуться и «поднять» ее. В этом может помочь геотермальная установка. Монтаж насоса позволяет в зависимости от местности либо полностью компенсировать потребности в тепловой энергии, или удовлетворить их частично, существенно снизив нагрузку на основной источник отопления и систему ГВС частого дома.

Геотермальное отопление дома теплом земли

Для обеспечения частного дома теплом традиционно используются агрегаты, работающие на электричестве, твердом, газовом или жидком топливе. В последние десятилетия в качестве альтернативного источника тепловой энергии используют солнечные коллекторы и тепло земных недр. Обогрев дома с помощью тепла земли называется геотермальным отоплением дома.

Отопление от земли пользуется растущим спросом, поскольку стоимость привычных энергоносителей неуклонно повышается, а запасы ископаемого топлива при этом сокращаются. Вложение денег в земляное отопление загородного коттеджа достаточно выгодно с учетом экономических перспектив и существенной экономии средств на автономное теплоснабжение в отопительный период.

Однако, установки для кондиционирования воздуха имеют ограниченную работоспособность — они не могут функционировать при температуре ниже -5°C. А геотермальная система способна обеспечить обогрев дома независимо от температуры воздуха на поверхности. Это связано с тем, что в той среде, откуда она забирает тепловую энергию, естественным образом поддерживаются стабильные температурные условия.

Устройство геотермальной отопительной системы

Геотермия (наука о тепловом состоянии Земли) сделала возможным практическое применение тепловой энергии, которую земная кора получает от раскаленной магмы в центре планеты.

Специально разработанный тепловой насос для отопления дома устанавливается на поверхности, а в грунте или на дне водоема монтируется теплообменник. Тепловая энергия «выкачивается» на поверхность и позволяет нагреть теплоноситель в контуре отопления дома или объекта нежилого назначения.

Геотермальное отопление частного дома — экономически эффективный вариант. Если использовать энергию земли для отопления дома, то на каждый киловатт электроэнергии, необходимой для работы оборудования, приходится от 4 до 6 кВт полезной тепловой энергии, полученной из недр планеты.

В сравнении с функционированием кондиционера увидим, что при его эксплуатации на получение 1 кВт тепловой энергии требуется затратить более 1кВт электроэнергии. Это связано с неизбежными потерями на преобразование одной энергии в другую и т.д.

Отапливать жилой дом за счёт тепловой энергии земных недр очень выгодно, но период окупаемости оборудования и затрат на монтаж займет определенное время.

Использование тепла земли для отопления дома не требует установки традиционного котла для нагрева теплоносителя.

В данном случае система состоит из трех составляющих:

• контур нагревания — геотермальный источник тепловой энергии;
• отопительный контур внутри дома — низкотемпературный радиаторный либо напольный;
• насосная станция — тепловой насос для перекачивания в отопительный контур тепловой энергии из контура нагревания в толще грунта или под водой.

Геотермальная система отопления может применяться также для обогрева теплиц, вспомогательных построек, воды в бассейне, садовых дорожек и т.д.

Оборудование для обустройства геотермального отопления

Геотермальное оборудование для глубинной отопительной системы позволяет аккумулировать извлеченную из окружающей среды тепловую энергию и передавать ее теплоносителю в отопительном контуре.

Список оборудования для обогрева с помощью тепла земли включает:

• Испаритель. Устройство располагают на глубине, и оно служит для поглощения находящейся в геотермальных водах или грунте тепловой энергии.
• Конденсатор. Позволяет довести температуру антифриза до необходимой для функционирования системы величины.
• Тепловой насос. Обеспечивает циркуляцию антифриза в контуре нагревания, контролирует работу геотермальной установки.
• Буферный бак — емкость для сбора нагретого антифриза. Позволяет передавать тепловую энергию земных недр теплоносителю. Бак, через который проходит теплоноситель, оборудован теплообменником в виде змеевика. По нему, отдавая тепло, движется нагретый антифриз.

Монтаж системы

Геотермальное отопление загородного дома на этапе обустройства требует солидных денежных вложений. Высокая итоговая стоимость системы во многом обусловлена большим объемом земельных работ, связанных с монтажом контура нагревания.

С течением времени финансовые затраты окупаются, поскольку используемая в отопительный сезон тепловая энергия извлекается из земных глубин с минимальными затратами электроэнергии.

Для обеспечения отопления дома теплом земли необходим монтаж системы:

• основная часть должна располагаться под землей или на дне водоема;
• в самом доме устанавливается только достаточно компактное оборудование и прокладывается контур радиаторного или напольного отопления. Оборудование, расположенное внутри дома, позволяет регулировать уровень нагрева теплоносителя.

При проектировании отопления за счет тепла земли, необходимо определиться с вариантом монтажа рабочего контура и типом коллектора.

Различают два типа коллекторов:

1. Вертикальный — погружается в грунт на несколько десятков метров. Для этого на небольшом расстоянии от дома требуется пробурить некоторое количество скважин. В скважины погружается контур (самый надежный вариант — трубы из сшитого полиэтилена).

2. Недостатки: Большие финансовые затраты на бурение в грунте нескольких скважин глубиной от 50 метров.

   Преимущества: Подземное расположение труб на глубине, где температура грунта отличается стабильностью, обеспечивает высокую эффективность работы системы. Кроме того, вертикальный коллектор занимает небольшую площадь земельного участка.

3. Горизонтальный. Использование такого коллектора допускается в регионах с теплым и умеренным климатом, так как глубина промерзания грунта не должна превышать 1,5 метров.

4. Недостатки: Необходимость использования большой площади участка (основной недостаток). Этот участок земли после укладки контура невозможно использовать под сад или огород, так как система работает с выделением холода при транспортировке хладагента, из-за чего корни растений будут перемерзать.

   Преимущества: Более дешевые земельные работы, которые можно даже выполнить своими силами.

Геотермальную энергию можно добывать, если уложить на дне непромерзающего водоема горизонтальный геотермический контур. Однако, это сложно осуществить на практике: водоем может быть расположен за пределами частной территории и тогда установку теплообменника нужно будет согласовывать. Расстояние от отапливаемого объекта до водоема должно составлять не более 100 метров.

Важно! Температура окружающей коллектор среды не должна опускаться ниже +5°C. Контактирующую с промерзающим грунтом верхнюю часть коллектора нужно защитить термоизоляцией для избежания потерь тепловой энергии.

Преимущества и недостатки

Отопление энергией земли имеет целый ряд преимуществ:

• Эффективность. По сравнению с расходами на электричество для работы теплового насоса система позволяет получить в несколько раз больше тепловой энергии.
• Экологичность. Данный вид отопления экологически полностью безвреден, отсутствуют выбросы в атмосферу.
• Безопасность. Нет необходимости использовать какое-либо топливо, химические средства и т.д., нет угрозы взрыва или возгорания оборудования.
• Минимальная потребность в техподдержке. Правильно смонтированная система способна проработать без какого-либо вмешательства не менее 30 лет.
• Экономичность. В ходе эксплуатации отсутствуют затраты на ремонт, что позволяет окупить монтаж отопления в течение 5-8 лет.
• Отсутствие необходимости контролировать работу системы.
• Низкий уровень шума при работе оборудования.
• Неисчерпаемость источника тепловой энергии, не требуется закупать и хранить энергоноситель.

К недостаткам можно отнести:

• изначально высокие расходы на оборудование;
• необходимость вести сложные буровые работы на участке для монтажа вертикального контура или портить ландшафт подготовкой траншей для горизонтального теплообменника.

В умеренном климате геотермальные установки доказали свою эффективность. В северных же регионах данный вид отопления подходит для домов небольшой площади (до 200 м²).

Разобравшись, как работает система и из каких частей стоит, можно определить возможность ее монтажа на собственном участке. Преимущественно отопление из земли обустраивают на этапе строительства дома — в этом случае проще вести земляные работы, так как планировка участка и создание ландшафтного дизайна еще впереди.

Видео по теме:

Новость отредактировал: Igor — 10-08-2020, 16:15
Причина: заявка

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.

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.

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.

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.

• 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.

• 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.

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.

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.

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.

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, монтаж своими руками, обогрев из земли

Уютное и комфортное жилище, в котором прохладно летом и тепло зимой, — это, без преувеличений, мечта любого человека. Существует множество видов отопления домов – дрова, торф, электроэнергия, уголь, газ, геотермальное отопление. Но оборудование, которое работает на угле, газе, торфе и тому подобном, никак нельзя отнести к категории экологически чистых и безопасных. А стоимость такого топлива колеблется очень сильно.

Многие считают, что газовое отопления частного дома – это оптимальный вариант. Однако здесь также есть некоторые весьма существенные отрицательные моменты. В некоторых случаях установить подобное отопление невозможно, если к вашему коттеджу не подведена газовая магистраль. Монтаж газовой установки требует постоянного обслуживания, строгого соблюдения всех норм безопасности, а также специальных разрешений.

Однако есть один достаточно хороший вариант отопления без газа – это геотермальное отопление дома. Число пользователей подобных систем увеличивается ежедневно, поскольку такое отопление может похвастаться множеством положительных качеств. К числу наиболее важных стоит отнести то, что подобная отопительная система является наиболее экономичной, а также экологически чистой и безопасной.

Принцип работы

Система отопления от тепла земли состоит из 3-х основных составляющих:

• Внутренний контур;
• Внешний контур;
• Тепловой насос.

Многих интересует вопрос: что представляет собой отопление энергией земли? Конструкция такой системы достаточно сложна для понимания, поэтому для разъяснений приведем небольшой пример.

Можно сказать, что геотермальная система в некотором роде представляет собой холодильник, только «наоборот».

Испаритель, который здесь играет роль морозильника, находится в глубине недр земли. Конденсатор, который выполнен в виде медного змеевика, используется для доведения воздуха или воды до необходимой температуры. Температура испарителя, находящегося под землей, при этом существенно ниже, чем над поверхностью.

По заявлениям производителей подобных систем отопления, температура находится в диапазоне от 5 до 8 градусов Цельсия.

Принцип работы.

Использование прочных и надежных компрессоров, а также инновационные технологии рефрижераторных систем дают возможность создавать уникальные и необычные способы «некачественного» тепла, которое находится над землей, в «качественное» тепло, которое в дальнейшем применяется в геотермальном отоплении частного дома.

Как результат, это позволяет начать промышленное производство основного элемента при таком способе обогревания помещения – тепловых насосов.

Геотермальные системы отопления работают на принципе физической передачи тепла хладагенту за счет энергии земли. Приблизительно такой же принцип работы реализуется в обычном холодильнике. Более 75% всего объема тепла, которое выделяется при функционировании системы обогрева дома, представляет собой энергия окружающей среды, которая в дальнейшем накапливается и поступает в жилые комнаты и прочие помещения коттеджа.

По этой причине данная энергия обладает замечательной способностью к самовосстановлению, в результате чего геотермальной системой отопления не наносится никакого ущерба экологическому и энергетическому балансу нашей планеты.

История появления

Основная причина появления подобных систем отопления коттеджей – это энергетические кризисы, имевшие место быть в 70-х годах прошлого века. Изначально, лишь самые элитные и богатые семьи позволяли себе установить инновационную систему отопления из земли.

В дальнейшем благодаря постепенному развитию науки и техники, а также появлению новых технологий, такие системы получили более широкое распространение, ведь их стоимость приобретения постоянно уменьшалась.

Теперь для семьи со средним доходом геотермальная система отопления доступна без серьезного ущерба по бюджету. Усовершенствование и модернизация геотермального оборудования осуществляется до сих пор, поскольку установка новых агрегатов ведет к уменьшению потребления энергии и большой экономии.

Плюсы

Функционирование подобных отопительных систем осуществляется на качественно новом и необычном топливе – энергия недр земли используется для кондиционирования, а также обогрева частного дома. Эта энергия создает оптимальные и уютные условия для жизни, а также не загрязняет окружающую среду вредными веществами и отходами. Отопление дома осуществляется с помощью бесплатной энергии, на 1 кВт электроэнергии система возвращает 4-5 кВт тепла

Геотермальное отопление загородного дома эффективно и безопасно работает без каких-либо процессов сгорания, поэтому нет предпосылок к тому, что система может загореться или взорваться.

Не менее важное достоинство – нет необходимости в приобретении дополнительных вытяжек и дымоходов, которые могут потребоваться для обеспечения бесперебойного функционирования прочих видов отопительных систем. Во время работы отопления от земли не выделяются вредные испарения и запахи, такая система не издает лишнего шума, к тому же не занимает много места.

Геотермальные агрегаты, в отличие от твердотопливных и жидкотопливных систем, практически не заметны для людей, они не разрушают целостность фасада и интерьера дома. Не потребуется тратить время на обдумывание таких вопросов, как хранение, доставка и приобретение топлива, поскольку энергия планеты неисчерпаема.

Еще один весьма примечательный факт – с помощью геотермальных насосов можно отапливать помещения зимой или охлаждать коттедж во время жары.

Если вам требуется отопление дома теплом земли, то также стоит учесть его финансовую сторону. Сразу же отметим, что процесс монтажа подобной системы потребует больших затрат по сравнению с дизельным и газовым оборудованием.

В противовес этому можно отметить, что уровень потребления электроэнергии значительно меньше, так что в долгосрочной перспективе экономическая целесообразность приобретения именно геотермального оборудования видна невооруженным глазом. По словам разработчиков, с каждого потраченного киловатта электрической энергии будет возвращено до пяти киловатт тепловой энергии.

Монтаж

Существует несколько способов, позволяющих затратить минимум пространства для монтажа тепловых насосов:

1. эксплуатация подземных зондов. Для этого потребуется запустить в глубокую скважину специальный контур, который наполнен антифризом;
2. эксплуатация теплых грунтовых вод. Для этого потребуется пробурить достаточно глубокую скважину. Грунтовые воды прогоняются через теплообменник, предварительно выкачиваясь насосом;
3. прокладка специальных зонтов в горизонтальном положении ниже уровня зимнего оледенения на дне водоема.

Заключение

Напоследок отметим, что геотермальное экологически чистое отопление для обогрева загородного дома эффективнее всего проявило себя при совместном режиме работы с «теплыми полами». Это дает возможность владельцу дома насладиться уникальным уютом и комфортом, а также сэкономить неплохую сумму денег.

Главное достоинство такого необычного сочетания заключается в том, что обеспечивается принцип равномерного нагрева всего помещения, препятствуя созданию зон перегрева. За год работы экономия от использования подобной системы теплых полов и геотермального отопления достигает порядка 20% по сравнению с традиционными радиаторными батареями.

Геотермальное отопление своими руками — вполне реальный проект, который сулит немало выгод владельцам частных домов. Конечно, часть оборудования придется купить в готовом виде, поскольку его изготовление в домашних условиях просто невозможно. Но довольно большой объем работ можно сделать и самостоятельно, не привлекая специалистов.

Существенная экономия средств — только одно из преимуществ такого решения. Еще один «плюс» — уверенность в качестве материалов и выполненных работ.

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

Геотермального отопления частного дома с установкой под ключ. Монтажные работы.

Сегодня вопрос устройства высокоэффективной отопительной системы для частного домовладения является одним из самых важных. Тарифы на природный газ и электроэнергию для населения и предприятий постоянно повышаются, что заставляет задуматься об использовании альтернативных источников энергии. Также большинство традиционных источников отопления, способных выделять тепло только при горении, являются небезопасными с точки зрения экологии и пожароопасности.

К категории современных альтернативных отопительных систем относится геотермальное отопление, которое сравнительно недавно появилось на белорусском рынке. Из-за планов правительства привести к 100% уровень оплаты населением затрат газ и электроэнергию, системы отопления на основе теплового насоса становятся весьма привлекательным альтернативным вариантом в сравнении с морально устаревшими классическими решениями. И хоть сегодня на геотермальное отопление цена значительно упала, основным фактором, сдерживающим рост популярности подобных систем, все еще является их высокая стоимость. За последние 2-3 года, мы констатировали снижение стоимости установки теплового насоса на 30-40%. Основными драйверами снижения стоимости в последнее время выступили буровые работы — в связи с общим кризисом в строительной отрасли стоимость бурения снизилась в 2-2,5 раза. Также нам удалось снизить уровень изначальных капиталовложений для наших клиентов за счет заключение долгосрочных договоров с поставщиками на оборудование и материалы по более приемлемым ценам, без потери их качества. Проблема стоимости постепенно решается с выходом на рынок тепловых насосов российского и китайского производства, несравнимых, конечно, по качеству с европейскими производителями, но гораздо ниже их по цене. Также многих отпугивает сложность проектирования и установки теплового насоса, особенно для решившихся на монтаж геотермальной системы самостоятельно.

Плюсы и минусы отопления тепловым насосом.

Новые технологические разработки позволили эффективно эксплуатировать энергопотенциал земли даже частным домовладениям. Сегодня каждый хозяин частного дома способен отказаться от системы отопления, функционирующей за счет сжигания топлива, в пользу более экологичных и экономичных технических решений. В настоящее время геотермальное отопление может быть оборудовано практически для любого загородного дома. Объем аккумулируемой грунтом энергии Солнца составляет почти 98%. По этой причине даже зимой в глубинах недр сохраняются большие объемы тепла, которое может быть направлено на обогрев здания. Необходимо лишь располагать специальной техникой, чтобы «доставить» тепло в нужное место.

Главными элементами системы являются теплонасос и наружный коллектор. Стоит данное оборудование недешево. Решившись монтировать дома такую систему, следует быть готовым к тому, что окупится она после 4-5 лет эксплуатации. Данное обстоятельство является основным сдерживающим фактором для многих домовладельцев. Не смотря на то что дом строиться с перспективой минимум на 20-30 лет проживания, далеко не все готовы к серьезным капитальным тратам. Хотя с точки зрения экономики нужно понимать, что по прошествии 4-5 лет тепловой насос (имеющий срок эксплуатации 15 лет) по сути «отбивает» свою стоимость три раза, и это при сегодняшних, крайне низких ценах на природный газ.

Средняя стоимость оборудования варьируется, безусловно, от площади обогреваемых строений, их утепления, географического расположения, вида коллектора и прочих факторов. Особенно важная составляющая, которую стоит отметить отдельно, это наличие, тип и качество теплоизоляционных материалов. Например, утепление 40 см кирпичной стены 100 мм каменной ваты способно уменьшить теплопотери через ограждающую конструкцию в 3 раза! Это позволить значительно снизить требуемую мощность системы геотермального отопления, и как следствие сократить первоначальные вливания. Для своих заказчиков, мы всегда стараемся найти «некий экономический баланс» между масштабом утепления дома и мощностью тепловой машины.

Преимущества геотермального отопления дома:

• Отсутствие необходимости согласований, наличия специального помещения топочной;
• Полная пожаро- и врывобезопасность;
• Полностью автоматическая работы, не требующая вмешательства человека;
• Возможность удаленного (со смартфона или компьютера) управления системой;
• Низкий уровень эксплуатационных расходов.

Энергия, полученная из недр земли, является совершенно бесплатной и не облагается никакими налогами и пошлинами. Право на ее использование закреплено в Земельном кодексе РБ. Однако деньги приходится тратить на электричество, которое необходимо для работы компрессора теплонасоса. Соотношение затраченной электрической и полученной тепловой энергии составляет примерно 1 к 5, то есть Вы заплатите за 1 кВт, а остальные 4 кВт получите бонусом. Как бы не повышались тарифы на энергоносители в будущем, все равно 80% энергии будет оставаться бесплатной.

ООО «Нова Грос» — Официальный дистрибьютор тепловых насосов Stiebel Eltron

Связаться с нами Связаться с нами

Описание и механизм работы.

Геотермальная система для частных домов функционирует практически на тех же принципах, что и классическое оборудование для кондиционирования воздуха. Главная составляющая системы – тепловой насосный агрегат к которому подключены 2 контура. Один из них является внутренним (располагается в отапливаемом здании), второй – внешним (собирает тепло окружающей среды). Контур внутри здания является по сути привычной разводкой по дому теплых полов, радиаторов и другие элементов. Внешний контур аккумулирует рассеянное тепло, его располагают на некоторой глубине в почве, либо воде. В контуре циркулирует жидкость – антифриз (водный раствор этилен или пропиленгликоля с массовой концентрацией до 33%). Предпочтительнее выглядит использование пропиленгликоля, так как является более экологически безопасным.

Температура антифриза, находящегося внутри внешнего контура, достигает уровня температуры среды, после чего он подается в тепловой насос. Там происходит его охлаждение до отрицательных температур, а высвободившееся тепло передается внутреннему контуру. Далее антифриз попадает снова во внешний контур, и цикл повторяется. Перенос и трансформирование низкопотенциального тепла осуществляется согласно цикла Карно (использование двух теплообменников, компрессора, фреонового контура), который можно встретить практически во всех холодильниках, кондиционерах и др. Фактически тепловой насос тратит энергию не на выработку тепла, а на его ассимиляцию, перенос и трансформацию в дом из окружающей среды.

Оборудование можно смонтировать таким образом, что оно будет функционировать в отопительный период в режиме обогрева помещений, а в летний – в режиме кондиционирования. Тепло, которое аккумулирует насос в режиме охлаждения, передается на внешний контур. Если же оборудование функционирует в режиме обогрева, тепло уходит на внутренний контур.

Способы устройства контуров

Часто некоторые организации не имея опыта и знаний в области геотермального отопления вынашивают планы наладить альтернативное отопление своими силами. Но реализовать на практике такой проект затруднительно. Нужно обладать не только знаниями, но и дорогостоящей техникой, инструментами. С этой целью недалеко от здания сооружается конструкция, которая будет располагаться на большой глубине (в некоторых случаях более 100 м) и состоять из труб, замкнутых в единую систему. Также необходимо продумать габариты коллектора, определиться с конструкцией теплообменника. При этом нужно учесть массу факторов. Прежде всего, нужно определиться с глубиной залегания и установить уровень теплопроводности почвы.

В настоящий момент альтернативное отопление с помощью теплового насоса может быть реализовано по одной из трех схем. Выбор схемы влияет на то, каким образом будет устроен наружный контур, собирающий тепловую энергию, а так же на стоимость геотермальной системы отопления.

• Наибольшую эффективность показывают вертикальные теплообменники. Их монтаж возможен только с использованием спецтехники. Устройство системы сопряжено с серьезными тратами на бурение скважин, глубина которых может достигать 150 метров. Однако конечный результат в итоге позволит оправдать затраты, т.к. скважина может прослужить 100 лет. Для определения примерной глубины и количества скважин, проводят предварительный расчет, ориентируясь на соотношение 40-50 Вт тепловой энергии на один метр коллектора. Исходя из этого, если мощность теплонасоса составляет 10 кВт, то для него должна быть пробурена скважина, имеющая протяженность 160-200 метров. В некоторых случаях рациональнее сделать несколько скважин с меньшей глубиной, в сумме дающих нужный результат. Такое решение позволит сэкономить деньги.
• Более простым и экономичным вариантом является размещение теплообменника на дне озера или реке, где вода не будет промерзать в зимний период. Обустроить такую конструкцию сравнительно просто. Не нужно проводить дорогостоящие земляные работы. Если необходимо наладить геотермальное отопление дома под ключ, то именно такой проект реализовать проще всего. Однако здесь есть определенные условия. Водоем должен располагаться минимум в 100 метрах от строения, существует риск повреждения теплообменника третьими лицами, требуется согласование государственных контролирующих органов.
• Конструкция с горизонтальным теплообменником также является сравнительно простой. В этом случае трубы ведутся под землей. При этом глубина должна быть такой, чтобы почва не промерзала. Основной недостаток этого варианта состоит в необходимости обустройства довольно большой территории под коллектор. К примеру, для дома площадью 200 кв.м. необходимо организовать коллектор на 500 кв.м. Помимо этого, трубы должны находится в некотором удалении от крон деревьев (не менее 1,5 м), а это часто создает дополнительные трудности. На территории, где располагается коллектор данного типа, нельзя сооружать другие строения, асфальтировать, либо укладывать плитку, сажать крупномерные деревья.

Каждый из приведенных видов контуров имеет свои достоинства и недостатки. Но как показывает статистика нашей организации примерно 90% заказчиков, несмотря на более высокую стоимость, выбирают именно вертикальный теплообменник. Он позволяет сэкономить пространство, обеспечить стабильную работу на протяжении всего года, сохраняет существующее благоустройство, не ограничивает в использовании землю, отведенную под горизонтальный коллектор.

Если вас заинтересовала эта статья, вы хотите получить больше информации — связывайтесь с нашими специалистами (044) 765 29 58, либо приходите в наш офис в Минске.

Возможна организация посещения действующих объектов!

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 воздуха над ней зимой и прохладнее воздуха летом. GHP использует это преимущество, обмениваясь теплом с землей через наземный теплообменник.

Как и любой тепловой насос, геотермальные тепловые насосы и тепловые насосы на основе воды могут нагревать, 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 состоит 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 воздушной системы с той же мощностью 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 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, в то время как наземные тепловые насосы передают тепло между вашим домом и обычной водопроводной водой по герметичным подземным трубам.

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

Зимой геотермальный 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 открытыми колодцами 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 с грунтовым источником 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 и затраты на ремонт. 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

Геотермальный тепловой насос: как это работает

Учитывая, что в наши дни солнечной энергии уделяется все внимание, вы можете быть удивлены, узнав, что одно из самых многообещающих решений по снижению высоких затрат на энергию находится не в небе, а глубоко под вашим газоном.

Прочтите, чтобы понять, как работают геотермальные тепловые насосы, сколько они стоят и являются ли они разумным вложением средств.

Стоят ли геотермальные тепловые насосы своих денег?

Сверхэффективные геотермальные тепловые насосы обеспечивают чистое и бесшумное отопление и охлаждение, сокращая при этом счета за коммунальные услуги до 70 процентов. «С этой технологией каждый мог бы получать больше энергии на весь срок службы», — говорит эксперт по сантехнике и отоплению TOH Ричард Третви.

Система геотермального теплового насоса

В принципе, геотермальный тепловой насос работает так же, как обычный тепловой насос, за счет использования хладагента под высоким давлением для улавливания и перемещения тепла из помещения в помещение.Разница в том, что обычные системы собирают тепло — и избавляются от него — с помощью наружного воздуха. Геотермальные системы, напротив, передают тепло через длинные петли заполненных жидкостью труб, закопанных в землю.

Геотермальное отопление и охлаждение

Как давно обнаружили наши пещерные предки, если вы уйдете достаточно глубоко под землю, температура земли будет оставаться постоянной около 50 градусов, независимо от того, насколько жарко или холодно на улице. Таким образом, в то время как обычный тепловой насос с «воздушным источником» изо всех сил пытается улавливать тепло от замерзающего зимнего воздуха или сбрасывать его в летний зной, его «наземный» аналог выполняет сравнительно легкую работу по отбору и отведению тепла через 50-градусную жидкость, циркулирующая в его контуре заземления.

КПД

Вот почему геотермальному тепловому насосу требуется всего один киловатт-час электроэнергии для производства почти 12 000 британских тепловых единиц для охлаждения или обогрева. (Чтобы произвести такое же количество Btus, стандартный тепловой насос при температуре 95 градусов в день потребляет 2,2 киловатт-часа.) Геотермальные системы вдвое эффективнее лучших кондиционеров и почти на 50 процентов эффективнее лучших газовых печей. , круглый год.

Еще одно преимущество состоит в том, что нет необходимости в шумном наружном вентиляторе для перемещения воздуха через змеевики компрессора.Геотермальные установки просто перекачивают жидкость, поэтому их можно парковать в закрытом помещении, защищенном от непогоды. На большинство из них предоставляется 10-летняя гарантия, но она может длиться намного дольше. За 29 лет, прошедших с тех пор, как Джим Партин, один из первых приверженцев технологии, установил один в своем доме в Стиллуотере, штат Оклахома, он заменил только два контактных переключателя.

Детали теплового насоса: Как и в обычных тепловых насосах, хладагент в геотермальном тепловом насосе проходит по контуру через компрессор, конденсатор, расширительный клапан и испаритель, собирая тепло на одном конце и отдавая его на другом.Направление потока хладагента, которое регулируется реверсивным клапаном, определяет, подается ли тепло в дом зимой (показано) или отводится от него летом. С добавлением пароохладителя остаточное тепло от системы также может дополнять обычный водонагреватель, что еще больше снижает счета за электроэнергию.

Расходы и налоговые льготы

Несмотря на эти преимущества, в прошлом году в США было установлено только 47000 геотермальных установок. Это лишь крошечный промах по сравнению с примерно одним миллионом обычных тепловых насосов, проданных за тот же период, даже несмотря на то, что наземные тепловые насосы стоят примерно столько же.

Вот загвоздка: нужно закопать много труб — от 1500 до 1800 футов для типичного дома площадью 2000 квадратных футов. (Фактическая длина должна быть рассчитана специалистом на основе оптимальных нагрузок на отопление и охлаждение для дома.) Установка такого размера может стоить до 20 000 долларов в зависимости от почвенных условий и объема копания и бурения.

Например, для дома на большом участке можно использовать трубы, проложенные горизонтально в длинных траншеях глубиной 4 фута. Дома на небольших участках или скалистых уступах могут потребовать трех или четырех отверстий, просверленных примерно на 300 футов вниз, что гораздо более затратно.

Даже при таких значительных начальных инвестициях геотермальные системы настолько энергозатратны, что срок окупаемости чрезвычайно короткий. Исследование, проведенное Технологическим институтом ВВС США, подсчитало, что в среднем требуется всего семь-восемь лет, чтобы окупить затраты.

Фактическая точка безубыточности зависит от местных тарифов на коммунальные услуги, затрат на земляные работы / бурение, того, насколько хорошо ваш дом изолирован, эффективности выбранной вами модели и того, какие стимулы предоставляют ваше государство или коммунальные службы.Хороший установщик, разбирающийся в вопросах отопления и охлаждения, а также в вашей местной геологии, сможет произвести эти расчеты за вас.

Текущие федеральные льготы ограничиваются стандартной налоговой льготой в размере 300 долларов для установок Energy Star HVAC. (Канадцы, модернизирующие существующий дом с использованием геотермальной энергии, имеют право на федеральный грант в размере 3500 долларов).

Некоторые дальновидные коммунальные предприятия предложили ссуды под низкие проценты домовладельцам, желающим внедрить эту технологию. «Это беспроигрышный вариант», — говорит Стив Розенсток, менеджер по решениям в области энергетики в Edison Electric Institute, ассоциации коммунальных предприятий.«Коммунальные предприятия снижают пиковый спрос на отопление и охлаждение, поскольку их клиенты резко снижают свои счета за электроэнергию».

А поскольку пластиковые контуры заземления должны прослужить 50 или более лет, окупаемость для домовладельцев и для окружающей среды может длиться несколько поколений.

Основы

Что это такое: Электрическая система отопления и охлаждения, которая передает тепло между вашим домом и землей с помощью жидкости, циркулирующей по длинным петлям подземных труб.

Как это работает: Внутренний тепловой насос использует основной цикл охлаждения — испарение, сжатие, конденсацию и расширение — для улавливания и отвода тепла от земли и к земле для обогрева дома зимой и охлаждения летом.

Преимущества: Снижение счетов за отопление и охлаждение дома на 30–70 процентов. Устраняет шум компрессоров и вентиляторов на открытом воздухе. Снижает выбросы парниковых газов за счет посадки 750 деревьев или снятия с дороги двух автомобилей.

На что обращать внимание: Для получения федеральных налоговых льгот насосы должны соответствовать стандартам эффективности Energy Star. Для систем с обратной связью вам потребуется EER, равный 14,1, и COP (коэффициент полезного действия), равный 3,3.

Где это получить: Чтобы найти производителей, посетите веб-сайт Консорциума геотермальных тепловых насосов. Чтобы найти квалифицированных монтажников и проектировщиков, которые знают местную геологию и знают, как рассчитывать системы для достижения максимальной эффективности, посетите веб-сайт Международной ассоциации наземных тепловых насосов.

Сколько это стоит: 15 000–20 000 долларов на установку системы, включая контуры заземления, тепловой насос и средства управления. База данных государственных льгот для возобновляемых источников энергии предоставляет актуальную информацию о государственных программах стимулирования.

Могу ли я его модернизировать? Модернизация системы заземления несложна, если возможно закопать контур заземления. В доме потребуются воздуховоды для распределения прохладного воздуха в жаркие дни. Эти же воздуховоды могут обеспечить теплый воздух зимой.

Некоторые геотермальные тепловые насосы могут быть подключены к существующему устройству обработки воздуха, другие агрегаты поставляются со своим собственным встроенным устройством обработки воздуха. В домах с водяным отоплением также могут использоваться геотермальные системы, хотя могут потребоваться дополнительные радиаторы, поскольку эти системы не достигают более высоких температур, чем топливные котлы. (Это не проблема для теплого пола, который работает при более низких температурах.)

Как работают тепловые насосы — Разъясните это

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 15 апреля 2021 г.

Мы должны сжечь всю Землю, чтобы согреться? Глядя на последние пару сотен лет истории человечества, можно подумать, что это куда мы направляемся. Промышленная революция — и все это произошло с тех пор — работал от сжигания: сжигал уголь, затем нефть и природный газ, чтобы приводить в движение все, от паровых двигателей и силовые установки для автомобилей, лодок и самолетов. Последствия, помимо загрязнение, в том числе быстро нагревающаяся планета, которая в конечном итоге может оказаться слишком горячим, чтобы обращаться с ним.Есть много разговоров о Возобновляемая энергия- солнечные батареи, ветряные турбины и такие вещи, как собранная энергия с моря — но нужно время, чтобы выйти на берег. Там есть еще один способ производства возобновляемой энергии, о котором большинство людей не знает о всех. Тепловые насосы «мое» тепло похоронено только что под землей и переправить в здания, как кондиционеры работает в обратном направлении. Просто, эффективно и действенно, и широко используется в Скандинавия на протяжении десятилетий могла обеспечивать большую часть отопления нашего дома. потребности в будущем.Как именно они работают? Давай ближе смотрю!

Художественное произведение: Основная концепция теплового насоса: он извлекает тепло из земли (или воздуха или воды снаружи) и закачивает его в здание. Единственная энергия, необходимая для этого, — это мощность для привода насоса.

Откуда происходит тепло внутри Земли?

Автомобильные двигатели и силовые установки получать полезную энергию путем сгорания — процесса сжигания топлива, такого как уголь или газ, с кислородом из воздуха, чтобы высвободить химическую энергию, заключенную внутри него.Но ты не обязательно нужно сжигать топливо, чтобы получить тепловую энергию. Когда я набираю эти слова, я сижу у окна, солнечный свет вливается и греется мои ноги (мое тело впитывает и накапливает пассивную солнечную энергию). То же самое происходит прямо по всей Земле: когда Солнце светит на земля, вся эта энергия должна куда-то уходить, поэтому она согревает землю под. Хотя мы привыкли к тому, что температура меняется изо дня в день и из дня в ночь, гораздо менее очевидно, что температура немного под землей более постоянна, а в зимой, по крайней мере, значительно выше, чем на уровне земли: в верхних 3 метрах (10 футов) или около того поверхности Земли температура остается постоянной 10–20 ° C (50–60 ° F).Другими словами, под землей «похоронена» солнечная энергия, которую мы может «добывать» с помощью теплового насоса — машины, которая извлекает энергию из землю (или иногда из воды или даже воздуха) и закачивает ее внутрь холодное здание, чтобы его нагреть.

Фото: Геотермальный источник или подземный источник? Подобные гейзеры возникают, когда дождевая вода и талый снег капают через горячие камни внутри Земли, а затем снова поднимаются вверх в виде кипящего пара. Геологи подсчитали, что на нашей планете имеется около 42 миллионов мегаватт этой геотермальной энергии, что эквивалентно энергии, производимой 25 тысячами крупных электростанций! Однако наземные тепловые насосы используют не это «глубокое тепло», а более мягкое тепло ближе к поверхности, которое исходит от Солнца. Изображение Роберта Блэкетта, Геологическая служба штата Юта, любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией возобновляемой энергии (DOE / NREL).

Одно небольшое замечание о терминологии. Хотя эти машины иногда называемые «геотермальными тепловыми насосами», это немного вводящее в заблуждение описание. Геотермальная энергия — это тепло, которое исходит от глубоко внутри Земли, которую мы можем видеть, выбегая на поверхность в горячие гейзеры или бурлящие лагуны в таких местах, как Исландия; мы можем использовать такую ​​дикую, экстремальную энергию только в относительно небольшом количестве очень специфических мест, как правило, с использованием геотермальных электростанций превратить его в электричество.С другой стороны, тепловые насосы использование более скромных объемов солнечной энергии, которые согревают Земля извне внутрь — и мы можем использовать это в значительной степени в любом месте. Во избежание недоразумений лучше говорить о наземных источниках. или геообменные насосы и зарезервировать слово геотермальные для гейзеров и лагуны.

Типы тепловых насосов

Вы часто будете слышать, как люди говорят о «геотермальных тепловых насосах». (которые собирают тепло под землей), потому что они наиболее распространены — и они самые распространенные, потому что они повсюду самый практичный и эффективный.Под землей и скалами довольно постоянная температура изо дня в день, поэтому это предсказуемо эффективно. Мы также можем использовать тепловые насосы для извлечения тепло от воды (что-то вроде озера может показаться холодным, но, поскольку оно горячее, чем абсолютный ноль, он все еще содержит тепло, которое мы можем вытащить) или даже воздух. Насосы для подачи воды и воздуха (как их называют) гораздо реже, чем наземные. Это потому, что большинство из нас у нас на заднем дворе нет озер (исключая водяные насосы) и потому что воздух имеет тенденцию колебаться в температуре намного больше, чем земли, что делает его менее эффективным в качестве источника тепла (другими словами, повышение привлекательности грунтовых насосов). Стоит отметить, что можно использовать гибридные тепловые насосы, которые отбирают тепло как от наземные и воздух.

Иллюстрации: Три распространенных типа систем теплового насоса с грунтовым источником, основанные на замкнутых контурах: 1. Горизонтальный контур, в котором трубы проходят около поверхности земли, но на большой площади; 2. Вертикальный контур имеет более глубокие трубы, отбирающие больше тепла из более глубокой и теплой почвы; 3. Горизонтальная петля, использующая озеро или пруд в качестве источника тепла.

Замкнутый контур, заземление

Тепловые насосы с грунтовым источником используют замкнутый контур трубы и, поскольку он извлекает определенное количество тепла, он должен контактировать с определенное количество земли для этого.Есть два пути достижения что. Либо петля может проходить глубоко под землей в относительно небольшом области (так что это вертикальная труба) или она может проходить намного ближе к земли (примерно 1,5–2 м или 4–6 футов ниже поверхности) на значительном большую площадь (сделав из нее горизонтальную трубу). Вообще говоря, чем больше ваше здание, тем больше тепла вам нужно, и чем больше или глубже должна быть петля, чтобы отводить это тепло. Некоторые контуры тепловых насосов действительно огромны. Вертикальные петли могут работать 100 м (330 футов) под землей (длина спортивной спринтерской трассы) или иногда даже глубже, при этом горизонтальные петли могут растягиваться чуть более метра в глубину и до 200 м (650 футов) в поперечнике (они, как правило, длиннее вертикальных петель, потому что, находясь ближе к поверхности, зимой там будет прохладнее).

На практике большинство тепловых насосов имеют два замкнутых контура и теплообменник, передающий тепло от одного к другому. Итак, есть очень большая петля, уходящая в землю, наполненная водой и антифриз и гораздо меньший контур, который забирает тепло от этого контура и передает его в систему отопления.

Открытый контур, источник воды

Если вы пытаетесь извлечь тепло из чего-то вроде озера, пруда, или река, нет причин, по которым одна из петель не может быть открыта. В другими словами, вы можете качать воду (содержащую тепло) из озера сам, отводите тепло с помощью теплообменника и второго контура, затем верните воду (немного охлажденную, потому что вы сняли тепло) обратно в другую часть озера на некотором расстоянии (так что там достаточной разницы температур для отвода тепла эффективный). Подобная система называется разомкнутой, а иногда и поверхностный водяной тепловой насос. Если вода в озере не подходит для откачки (возможно, потому, что он слишком заилен), можно потопить вместо этого замкнутый контур и отводите тепло так же, как мы извлеките его из земли.

Источник воздуха

Тепловые насосы также могут забирать тепло из воздуха снаружи здания и накачать его внутрь — так что они эффективно работают как кондиционеры наоборот, с основной целью отопление здание вместо охлаждения, но по тому же принципу. В течение зимой температура воздуха намного более изменчива, чем температура земли температуры (воздух нагревается и остывает намного быстрее и меняется более беспорядочно, чем на поверхности или на глубоком уровне земли под вашим домом), поэтому тепловые насосы с воздушным источником, как правило, эффективны и менее надежны, чем грунтовые или водные.Очевидно, из земли извлечь полезное тепло намного проще. чем из-за ветреного воздуха над ним, который мог быть на десять градусов холоднее.

Достоинства и недостатки тепловых насосов

Диаграмма

: Вы могли подумать, что тепловые насосы будут использоваться только в очень холодных странах; На Швецию и Швейцарию приходится четверть мировых тепловых насосов. Но эту технологию можно использовать практически где угодно. Половина установленной в мире мощности тепловых насосов находится в Соединенных Штатах (где насчитывается более миллиона отдельных блоков), чуть более трети — в Европе (где доминирует Швеция), а оставшаяся часть — в Азии.Статистические данные геотермальных тепловых насосов: Обзор состояния рынка: февраль 2009 г. (Краткое содержание), Министерство энергетики США (см. Ссылки ниже).

Преимущества

Тепловые насосы могут пригодиться. Широко используются все во всем мире на протяжении десятилетий это проверенные временем машины с относительно немного движущихся частей, поэтому они долговечны, надежны, очень тихий и очень низкие эксплуатационные расходы. Помимо электричества, необходимого для приводят в действие насос, они не потребляют топлива, поэтому производят мало или не производят выбросы углерода (совсем отсутствуют, если насос работает на 100%) возобновляемо с помощью чего-то вроде фотоэлектрических солнечных панелей или ветряная турбина) и без загрязнения (также отсутствует риск отравления угарным газом, как при любая форма топочного отопления).Отсутствие топлива означает отсутствие топлива доставлены, оплачены, перемещены или надежно хранятся (в отличие от котлы, работающие на твердом топливе, таком как биомасса, нефть или уголь).

А как насчет точных цифр? Как мы уже видели, волшебство теплового насоса состоит в том, что перемещает в несколько раз больше энергии, чем потребляет ; другими словами, его эффективность превышает 100% (300–400%). типично) по сравнению с лучшими конденсационными газовыми котлами, которые редко превышает КПД 90 процентов.Одно общее измерение КПД тепловых насосов называется КПД (CoP), и это просто количество тепла, которое вы выводите из своей системы. делится на электрическую энергию, которую вы вкладываете в насос. Типичные значения CoP находятся в диапазоне 3–4.

По данным Министерства энергетики США, тепловые насосы позволяют экономить 30–70 энергии в год. процентов расходов на отопление зимой и 20–50 процентов затрат на охлаждение летом. Они примерно на 50 процентов более эффективны, чем газовые печи (газовые котлы центрального отопления), и на 75 процентов более эффективны, чем печи на жидком топливе (котлы на жидком топливе).То есть окупаются за 2–10 лет. (очевидно, в зависимости от типа системы, от того, что она заменяет, и другие факторы, например, насколько хорошо ваш дом изолирован, чтобы сохранить нагреть вытяжки насоса) и длиться от двух до трех десятилетий (с заземляющий контур часто имеет гарантию до 50 лет), поэтому долгосрочное экономическое обоснование их установки в новостройках очень неотразимый. И владельцы, кажется, любят их: по данным Министерства энергетики США, рейтинг удовлетворенности пользователей составляет около 90 процентов!

Диаграмма: В Европе наблюдается устойчивый рост производства энергии с использованием тепловых насосов.К концу 2020 года в 21 европейской стране было установлено в общей сложности почти 15 миллионов насосов. За 15 лет с 2005 по 2020 год общее количество установленных тепловых насосов в регионе увеличилось почти в 15 раз. При этом Европа в настоящее время охватывает очень большую территорию и огромное разнообразие разных стран, и некоторые из них проявляют заметно больший энтузиазм, чем другие: технология была очень хорошо принята, например, во Франции и Швеции, и всего в шести странах (Франция, Швеция, Германия, Италия, Норвегия и Финляндия) отвечают за более 80 процентов всей Европы, производимой наземными источниками энергии.Статистика и данные любезно предоставлены Европейская ассоциация тепловых насосов.

Недостатки

Нужна земля, на которой можно утопить петлю и процесс строительства может быть дорогостоящим и разрушительным (что это еще одна причина, по которой тепловые насосы лучше подходят для новостроек). Нагревать насосы не производят такие высокие температуры, как газовые котлы и печи, поэтому их часто используют с низкотемпературными пол с подогревом. Обычные радиаторы, вероятно, будут производить значительно более низкие температуры от теплового насоса, чем от обычного газового котла, поэтому им потребуется больше времени для нагрева твой дом от холода.В отличие от электрического и газового отопления, которое могут использоваться практически в любом здании, тепловые насосы зависят от местных геология и климат, поэтому вам нужно это учитывать; и очевидно, их нельзя использовать только для одной квартиры на 93 этаже! Еще один важный момент — тепловые насосы необходимо правильно устанавливать. Одно британское исследование, опубликованное в 2010 году, показало, что 80 процентов тепловых насосов были неправильно установлены и сильно отстает — иногда потребляет больше энергии чем они на самом деле производили.

Но у всех видов отопления есть свои плюсы и минусы.Взято в круглые, тепловые насосы являются очень привлекательной долгосрочной альтернативой (или дополнением) к зеленые технологии, такие как солнечные панели для горячей воды, фотоэлектрические солнечные панели и пассивный солнечный.

Кто изобрел геотермальный тепловой насос?

Фото: Термодинамические исследования лорда Кельвина — науки о движущемся тепле — лежат в основе современной технологии тепловых насосов. Фото Т. и Р. Аннан и сыновья любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Кого мы должны благодарить за эту блестящую идею? Теория тепловых машин (машин, способных генерировать механическую энергию путем нагрева топлива) в основном началось с французского инженера Николя Сади Карно (1796–1832), кто заложил основы современной науки термодинамика (как движется тепло).Британский ученый лорд Кельвин (Уильям Томсон, в честь кого названа температурная шкала Кельвина) основанный на работе Карно, разработал теорию тепловых насосов (как машина может перемещать тепловую энергию из одного места в другое).

Работа Кельвина была связана с теоретическим движением тепла; эффективные, практичные тепловые насосы по-настоящему появились только в первые десятилетия 20-го века, когда электроэнергия получила широкое распространение, что дало нам такие незаменимые изобретения, как электрические холодильник и кондиционер.Швейцарский инженер мексиканского происхождения Генрих Золли изобрел современный, с электрическим приводом, работающим на земле, в 1912 году. После этого многие изобретатели улучшили идея. Примерно в 1930 году Дуглас Уорнер разработал систему кондиционирования воздуха, использующую землю в качестве радиатора. (что, по сути, представляет собой идею теплового насоса с грунтовым источником, работающую наоборот), для которой в 1934 году ему был выдан патент США 1 957 624: Кондиционирование воздуха с охлаждением почвы и солнечным теплом. По словам геолога Дэвида Бэнкса, Роберт С.Уэббер из Индианаполиса разработал один из первых практичных работающих тепловых насосов примерно в 1945 году, после экспериментов с использованием отработанной энергии своего холодильника для обогрева дома. Развивая идею еще дальше, он закопал под землей медный змеевик длиной 152 м и вместо этого использовал его для извлечения тепла. Он продал права на эту идею группе местных предприятий в 1948 году, но я не могу найти никаких записей о патенте на него ни на его имя, ни на имя компании (Webber Engineering Corporation).

Изображение: один из первых геотермальных тепловых насосов, разработанный Марвином Смитом и Эмори Кемлером, из Патент США № 2461449: Тепловой насос, использующий глубокий колодец в качестве источника тепла.Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как это работает

Первый тепловой насос, который я выбрал для иллюстрации, был запатентован Марвином Смитом и Эмори Кемлером из Muncie Gear Works, Inc. в конце 1940-х годов. Водяной тепловой насос Смита и Кемлера 1940-х годов — это , а не , первый в мире геотермальный насос, но это самый ранний насос, для которого я могу найти достойную диаграмму. Как и большинство тепловых насосов, он может работать как обогреватель, так и как охладитель. Здесь я раскрасил и пронумеровал, чтобы показать, как он работает как тепловой насос.Хотя эта диаграмма на первый взгляд выглядит сбивающей с толку, она проще, чем кажется: есть два отдельных контура жидкости, соединенных парой теплообменников (красный и синий прямоугольники вверху). Нижний контур отводит тепло от водяного колодца внизу, а верхний контур передает это тепло всему, что нагревает насос. Более подробно, вот как это работает: (1) Тепло извлекается из глубоководного колодца, проходит через клапаны (2) в теплообменник (3), а затем возвращается по контуру в более холодную, более высокую часть. тот же колодец (4).Теплообменник проходит тепло к жидкости в замкнутом контуре, где она отдает свое тепло «приемнику» (6, комната или что-то еще, что нагревается), перед тем, как пройти обратно по петле, чтобы подобрать еще. Вы можете прочитать подробное объяснение в патенте США № 2461449: Тепловой насос, использующий глубокий колодец в качестве источника тепла.

Часто задаваемые вопросы о геотермальных тепловых насосах

— Dandelion Energy

Что такое геотермальный тепловой насос?

Геотермальный тепловой насос (также называемый геотермальным тепловым насосом) является возобновляемой альтернативой печи или котлу.Это важный компонент геотермальной системы .

Геотермальная система состоит из двух основных частей:

1. Геотермальный тепловой насос, который находится внутри вашего дома (обычно там, где раньше находилась печь)
2. Подземные трубы, называемые контурами заземления, проложенные в вашем дворе ниже линии замерзания

Ключевое различие между печами и геотермальными тепловыми насосами заключается в том, какой источник тепла используется для обогрева дома. Типичная печь создает тепло за счет сжигания нефти или газа в своей камере сгорания, тогда как геотермальный тепловой насос просто отводит тепло от земли, которая уже существует.

Кроме того, хотя печи и котлы могут только обогревать, многие геотермальные тепловые насосы (например, Dandelion Geothermal) могут обогревать и охлаждать.

Как работают геотермальные системы?

Проще говоря, геотермальная система забирает тепло из земли, чтобы обогревать ваш дом зимой, и отводит тепло из вашего дома в землю, чтобы охлаждать его летом. Это объяснение может показаться чем-то вроде научной фантастики, но геотермальные системы работают так же, как холодильник на вашей кухне.

Всего в нескольких футах ниже линии замерзания, температура земли составляет ~ 50 градусов по Фаренгейту круглый год. Раствор на водной основе циркулирует по подземным трубам, где он поглощает тепло земли и переносится в геотермальный тепловой насос.

Раствор обменивается теплом с жидким хладагентом внутри теплового насоса. Затем хладагент испаряется и проходит через компрессор, где его температура и давление повышаются. Наконец, горячий пар поступает в теплообменник, где передает свое тепло воздуху.Этот горячий воздух распространяется по воздуховодам в доме и нагревается до температуры, установленной на термостате.

Эффективны ли геотермальные тепловые насосы в холодном климате?

Да, геотермальные тепловые насосы могут отлично работать в холодном зимнем климате. Хотя люди могут испытывать сезонные изменения над землей, земля ниже линии замерзания не изменяется при температуре 50 градусов.

Насколько эффективны геотермальные тепловые насосы?

На каждую 1 единицу энергии, используемую для питания вашей геотермальной системы, приходится 4 единицы тепловой энергии.Это примерно 400% эффективности! Геотермальные тепловые насосы могут достичь такой эффективности, потому что они не выделяют тепло, а просто передают его. Только от одной трети до одной четвертой энергии, поставляемой при отоплении с помощью геотермальных систем, приходится на потребление электроэнергии. Остальное извлекается из земли.

Напротив, новая высокоэффективная печь может иметь КПД 96% или даже 98%. На каждые 100 единиц энергии, использованной для питания вашей печи, поставляется 96 единиц тепловой энергии, а 4 единицы теряются в виде отходов.

Некоторая часть энергии всегда теряется в процессе производства тепла. ВСЯ энергия, доставляемая топкой, работающей на сжигании, создается за счет сжигания источника топлива.

Используют ли геотермальные тепловые насосы электричество?

Да, есть (как и печи, котлы и кондиционеры). Они не будут работать при отключении электроэнергии без резервного генератора или аккумуляторной системы хранения.

Каков срок службы геотермальных тепловых насосов?

Геотермальные тепловые насосы служат значительно дольше, чем обычное оборудование.Обычно они длятся 20-25 лет.

Напротив, обычные печи служат от 15 до 20 лет, а центральные кондиционеры служат от 10 до 15 лет.

Геотермальные тепловые насосы служат долго по двум причинам:

1. Оборудование защищено в помещении от непогоды и вандализма.
2. Отсутствие возгорания (пожара!) Внутри геотермального теплового насоса означает отсутствие связанного с пламенем износа и более умеренных температур внутри оборудования, что защищает от внутренних крайностей.

Геотермальные контуры заземления служат даже дольше, обычно более 50 лет и даже до 100!

Какого рода обслуживание требуется геотермальным тепловым насосам?

Геотермальная система Dandelion требует минимального обслуживания. Тем не менее, есть несколько ключевых моментов, которые помогут обеспечить нормальную работу системы.

Каждые три-шесть месяцев: меняйте воздушные фильтры. Если вы постоянно включаете вентилятор, у вас есть домашние животные или вы живете в пыльной среде, вам придется чаще менять воздушные фильтры.

Каждые пять лет: попросите квалифицированного специалиста по обслуживанию провести базовую проверку системы.

В чем разница между геотермальным тепловым насосом и воздушным тепловым насосом?

Геотермальный тепловой насос извлекает тепло из земли , где температура составляет ~ 50-55 градусов, всего на несколько футов ниже линии замерзания. Тепловой насос с воздушным источником извлекает тепло из наружного воздуха .

Земной тепловой насос обычно более эффективен, чем воздушный тепловой насос, потому что под землей колебания температуры меньше, чем у воздуха снаружи.Это означает, что геотермальные тепловые насосы потребляют меньше энергии для обогрева и охлаждения.

Подумайте об этом так — вы хотите, чтобы внутри вашего дома было около 70 градусов. Температура грунта около 50 градусов. Геотермальному тепловому насосу достаточно повысить начальную температуру на 20 градусов, чтобы в вашем доме круглый год было комфортно.

А на улице температура может быть от 10 до 90 градусов! Тепловому насосу с воздушным источником намного сложнее поднять или опустить температуру в вашем доме до 70 градусов, когда он запускается из экстремального места.

Могу ли я получить какие-либо налоговые льготы или другие льготы за установку геотермального теплового насоса?

Да! Ознакомьтесь с нашим подробным руководством по Федеральному налоговому кредиту на геотермальную энергию и узнайте, какие еще существуют льготы для штата и коммунальных предприятий.

Сколько стоит установка геотермальной системы отопления и охлаждения? Стоимость

Dandelion Geothermal начинается с 18 000–25 000 долларов США за 3–5-тонную систему теплового насоса, которая включает все затраты на установку после применения государственных и федеральных стимулов.

Также доступны варианты финансирования с нулевым снижением стоимости от 150 долларов в месяц. Около половины наших клиентов предпочитают финансировать систему и сразу же начинают экономить.

Цена может увеличиваться в зависимости от дополнительных сложностей, таких как зонирование и модернизация электрооборудования. Интересно, какие еще факторы могут повлиять на окончательную стоимость? Мы составили самый полный справочник цен на геотермальную энергию в Интернете.

Сколько стоит замена геотермального теплового насоса?

Средний геотермальный тепловой насос стоит от 1500 до 2500 долларов за тонну.В то время как точный размер теплового насоса определяется потребностями дома в отоплении и охлаждении, для стандартного дома на одну семью площадью 2000 квадратных футов обычно требуется 5-тонный тепловой насос (от 7500 до 12500 долларов).

Срок службы геотермального теплового насоса обычно составляет 20-25 лет.

Сколько денег я могу сэкономить с геотермальным тепловым насосом?

Большинство домовладельцев видят существенное снижение счетов за топливо для отопления и умеренное увеличение их счетов за электроэнергию, что приводит к общему сокращению ежемесячных счетов за электроэнергию.В зависимости от типа топлива, используемого в вашей старой печи, и ваших потребностей в отоплении, общая экономия может составить тысячи долларов в течение срока службы вашей геотермальной системы Dandelion.

Эту экономию можно понять с помощью простого уравнения:

Затраты на отопление и экономия, связанная с геотермальной системой, относятся к ценам на энергию. Поскольку цены на природный газ, пропан и топочный мазут растут по сравнению с ценой на электроэнергию, экономия, связанная с получением геотермальной энергии, увеличивается.

Хотите узнать, подходит ли вам геотермальная энергия? Щелкните ссылку, чтобы пройти короткую квалификационную викторину!

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, а 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. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (отопление, вентиляция и кондиционирование) приводят 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 сезона, 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, с помощью которого электричество вырабатывается непосредственно из тепла внутри земли. Это происходит в масштабах коммунальных предприятий и использует различные процессы, обычно путем нагрева воды для кипячение.)

Трубы, образующие контур заземления, обычно изготавливаются из полиэтилена и могут быть закопаны под землей горизонтально или вертикально, в зависимости от характеристик участка. Если водоносный горизонт доступен, инженеры могут предпочесть разработать систему «разомкнутого цикла», в 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 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

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 холодный грунт / водоносный горизонт.

В отличие от обычных систем отопления и охлаждения, геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха 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 обогрева состоит из трех основных компонентов: теплового насоса, жидкого теплоносителя (открытый или закрытый контур) и системы подачи воздуха (воздуховод) и / или лучистого отопления (в этаж или в другом месте).

Геотермальные тепловые насосы, как и все другие типы тепловых насосов, имеют КПД, определяемый 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. Как правило, единственное необходимое техническое обслуживание — периодические проверки и замена фильтров, а также ежегодная очистка змеевика.

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используются более 60 лет в США и за их пределами.

Они работают с природой, а не против нее, и они 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 экологичное строительство. В прошлом году на экологические проекты приходилось 20 процентов всех новостроек в США. К 2016 году в статье Wall Street Journal предсказывалось, что экологическое 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 на явных 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 геотермальных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

1. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха 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 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

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 наиболее дорогой в установке. Новые технические рекомендации устраняют проблему удержания 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 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха 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 клиенты 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 спроектированы для одновременной обработки нескольких нагрузок.

8. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха прокладывают трубопроводы хладагента в землю.

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

9. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют 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 чрезвычайно редки. При коммерческом применении геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха 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 тепловой или охлаждающей мощности во время нового строительства (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 снижают 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 растущую конкуренцию 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 работал установщиком технологии через свою компанию EggGeothermal.

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 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? Команда специалистов по геотермальной вентиляции и кондиционированию Energy Savers объясняет, 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 открыта или закрыта.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 свою 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 полы 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 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 в воздух снаружи, геотермальный тепловой насос использует землю в качестве радиатора. Он выделяет 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 чистые — поскольку они не потребляют ископаемое топливо и могут похвастаться высокоэффективным использованием электроэнергии, геотермальное отопление и охлаждение является более экологически чистым вариантом 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 пообщаться 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!

.