Геотермальное отопление: принцип работы

Геотермальное отопление: принцип работы

Геотермальное отопление: принцип работы
0
113 просмотров

геотермальное отопление: принцип работы

Геотермальное отопление дома: принцип работы

В связи с повышением цен на традиционное топливо, потребители все чаще задумываются об использовании альтернативных источников энергии. Достойной альтернативой газовым котлам и работающим на угле, стали теплонасосы — отбирают тепло из грунта или подземных вод.

Принцип действия таких агрегатов основан на переносе преобразованной теплоэнергии от источника к потребителю. Грунт и подземные воды имеют стабильную среднегодовую температуру, которая колеблется в пределах 7-12°C, на глубине ниже уровня промерзания. Этого условия достаточно, чтобы обеспечить эффективное геотермальное отопление дома.

Геотермальные тепловые насосы требуют установки коллектора, внешнего контура, который может быть:

  • Горизонтальный. Укладывается ниже уровня промерзания грунта. Извлекает энергию из почвы.
  • Вертикальный. Требует бурения специальных скважин, получает тепло из грунта или подземных вод.

Расчет геотермального отопления дома

Владельцы частных домов, решившие перейти на более экономичный вид энергоресурсов, могут оценить эффективность геотермального теплонасоса, вычислив мощность, которая потребуется ему для отопления здания. Делается это по формуле:

Q = (k x V x ∆T)/860, где:

Q — теплопотери здания, по этому параметру выбирается мощность теплового насоса для обогрева помещения (ккал/час). 1 кВт/ч = 860 ккал/ч;

k — усредненный коэффициент теплопередачи конструкций здания: например, если k=1, здание из кирпича, k=0,6 — хорошо утеплено, а 4 — это пристройка из досок;

V — суммарный объем всего отапливаемого помещения, в куб.м.;

∆T — максимальный перепад температур внутри и снаружи помещения.

Возьмем капитальный кирпичный дом площадью 100 м и высотой стен 3 м. Минимальная внешняя температура зимой составляет -25ºС, в доме 20ºС. В итоге, получаем:

Q = (1*300*(20-(-25))/860 = 15,698 кВт.

Таким образом для отопления нашего здания нам потребуется тепловой насос мощностью 16 кВт.

Каким будет геотермальное отопление для дома и принцип его работы выбирают, исходя из географических особенностей местности — наличия свободных участков земли, водоемов, глубины промерзания грунта. Если местность не позволяет установку горизонтального коллектора. Все расчеты лучше доверить специалистам профильной компании, имеющим практический опыт монтажа геотермальных систем.

Схема системы геотермального отопления дома

Устройство геотермальной системы отопления состоит из:

  • непосредственно насоса,
  • внешнего теплообменника — коллектора,
  • внутреннего отопительного контура, в который поступает тепло. Это могут быть радиаторы, теплые полы, и т.д.

Во внешнем элементе хладагент забирает тепло из источника — грунта или воды. Далее хладагент циркулирует в системе и в конце отдает тепло в отопительный контур.

Учитывая, что земля и вода — ресурсы неисчерпаемые, а за использование их в качестве источников тепла не нужно платить, то геотермальное отопление дома выгодно в долгосрочной перспективе и окупается за несколько лет. Причем рабочий ресурс системы в несколько раз выше. Естественно, теплонасос потребляет какое-то количество электроэнергии, но оно в 4-5 раз меньше количества тепла, которое он генерирует.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Задать вопрос

Источник

Тепловые насосы вода-вода.Теория

Смотрите также: изразцы для печи фото

геотермальное отопление: принцип работы

Принцип работы геотермального отопления дома

Принцип работы теплового насоса

Тепловые насосы «Dewix»  являются  экономичными и легкими в эксплуатации.   Использование теплового насоса  выгоднее в денежном эквиваленте, по сравнению с использованием отопления газом, электричеством, дровяными котлами.  Стоимость теплового насоса с его установкой, конечно, не малая, но в то же время  это прекрасная инвестиция. Стоимость насоса отобьется уже за 2 года!  И Вы начнете существенно экономить деньги на отоплении. А ведь ресурс данного устройства — не менее 20 лет! 

  Недры земли дают нам бесплатное тепло. Почему же не использовать его для своей выгоды?! Тепловой насос благодаря своей конструкции помогает использовать тепло земли и преумножать его в несколько раз!

      Принцип работы геотермального отопления схож с принципом работы кондиционера или холодильника. Основным элементом является тепловой насос —  устройство, которое выкачивает тепло из земли и с его помощью отапливает Ваш дом. Система состоит из двух контуров – внутреннего и внешнего, соединяющихся между собой тепловым насосом. Внутренний контур —  это традиционная система отопления в доме —  радиаторы, теплые полы и т.д. Внешний – теплообменник, который монтируется под землей.  В нем циркулирует незамерзающая жидкость – рассол  или антифриз. Эта жидкость принимает на себя температуру грунта и уже прогретая поступает в геотермальный (тепловой) насос,  который и передает это тепло внутреннему контуру,  так и происходит нагрев воды в радиаторах.

 

Геотермальный (тепловой) насос – основная составляющая системы. Этот небольшой, размером со стиральную машину, агрегат функционирует как холодильник, только наоборот.  Холодильник переносит тепло изнутри во вне.  Тепловой насос переносит тепло, накопленное в почве, в Ваш дом.    

        Тепловой насос состоит из 4-х основных агрегатов:

  1. испаритель
  2. конденсатор
  3. расширительный вентиль (дроссель, понижает давление)
  4. компрессор (повышает давление)

Эти агрегаты связаны замкнутым трубопроводом.   В системе трубопроводов циркулирует хладагент. В испарителе происходит процесс кипения хладагента за счет поступления тепла от теплоносителя.  Образующиеся от процесса пары сжимаются компрессором, что также сопровождается повышением  температуры, и поступают в конденсатор, где происходит уже отбор тепла в систему отопления.  Из конденсатора жидкий,  с уже понизившейся температурой, хладагент поступает на дроссельный клапан, осуществляющий автоматическое поддержание  процесса кипения  хладагента в испарителе.  За счет одновременной работы агрегатов теплового насоса  и повторения при этом термодинамического цикла реализуется  постоянный нагрев воды до задаваемой температуры.

Тепловой насос, конечно, затрачивает электроэнергию для питания компрессора и насосов, которые перекачивают теплоноситель, но при этом добытое из земли тепло в 3-4,5 раза больше, чем затраченная  электроэнергия! В этом и заключается выгода!  Получаете больше в 3-4,5 раза, чем затрачиваете!

Источник

Принцип работы геотермальной системы отопления

Читайте также: как правильно установить печь в гараже

геотермальное отопление: принцип работы

Принцип работы теплового насоса

Современные отопительные устройства отличаются высокими показателями качества и функциональностью. Геотермальные тепловые насосы, имеющие довольно простой принцип работы, привлекают внимание потребителя своей эффективностью и неприхотливостью, так как идеально решают проблему отопления и кондиционирования.

Собирая тепло из земли (грунта), воды (грунтовых вод), геотермальный тепловой насос обеспечивает его передачу в системы отопления сооружений и зданий.

Принцип работы геотермальных тепловых насосов

Такой агрегат, использующий тепло земли, является экономически выгодным кондиционером в летнее время и отопительным прибором в зимнее. Средние температурные показатели грунта колеблются в диапазоне 4-12 градусов Цельсия, данная энергия является природным резервом использования низкопотенциальной теплоты.

В водоеме или непосредственно в грунте к тепловому насосу проводится зонд (трубопровод), по которому специальная морозостойкая жидкость циркулирует с целью сбора тепла. Подобную систему вполне можно сравнить с рабочей средой стандартного холодильника с обратными функциональными задачами. То есть если в холодильнике вырабатывается холод, а тепло испаряется во внешнюю среду, то тепловой насос имеет обратные принципы действия.

В тепловом геотермальном насосе один теплообменный аппарат (испаритель) утилизирует низкопотенциальную теплоту, другой теплообменный аппарат (конденсатор) выделяет тепло для обогрева и потребительских нужд.

Геотермальные тепловые насосы имеют ряд достоинств

Неоспоримые преимущества такого рода насосов обусловили их актуальность для разных регионов. Главными достоинствами оборудования считаются:

  • Максимальная стабильность характеристик (КПД, тепловая мощность), которые не зависят от воздействия внешней среды (погодных условий, времени года). Это обусловлено тем, что температура грунта в скважинах не меняется – она постоянна;
  • Высокие показатели КПД (400-500%), обеспечивающие высокую эффективность. На 1 кВт электрической энергии приходится 3-5 кВт мощности тепловой энергии;
  • Щадящее отношение к окружающей среде и ландшафту при монтаже оборудования;
  • Возможность компактного размещения. Скважины не требуют большой площади участка, нарушения целостности фасада и интерьера, у них не имеется наружных блоков;
  • Большой эксплуатационный срок, долговечность. Заводские грунтовые зонды имеют срок эксплуатации порядка 100 лет. Компрессор, основной узел теплового насоса, который легко меняется, проработает 30 лет;
  • Простота использования. Не требует повышенного внимания к себе;
  • Универсальность применения оборудования – насос позволяет, и охлаждать, и нагревать необходимую площадь;
  • Обеспечение максимального уровня комфорта в доме (низкотемпературное отопление – теплый пол), отсутствие шума;
  • Минимум колебаний влажности и температуры;
  • Освобождается территория, требующаяся для размещения узлов системы отопления;
  • Двойной зонд в виде буквы «U» обеспечивает дублирование зондов в скважине, увеличенный съем тепловой энергии, малое гидравлическое сопротивление. Зонд будет надежно защищен от повреждений после того, как скважину заливают термо раствором;
  • Экологическая чистота данных методов кондиционирования или обогрева. Нет выброса в атмосферу углекислого газа, вредных продуктов горения;
  • Абсолютная пожаро- и взрывобезопасность. Для эксплуатации не требуется специальное оборудование;
  • Использование небольшого количества электроэнергии, что дает низкие эксплуатационные затраты. К примеру, геотермальный тепловой насос (17 кВт) подходит для отопления жилого дома в 350 кв. м – потребление электричества составит до 5 кВт в час.
  • Максимальная автономность и независимость, нет необходимости в газопроводе. Не возникает зависимости от поставок и цен на жидкое топливо или газ – насос работает от электричества.
  • При использовании таких насосов не придется в срочном порядке освобождать лишнюю территорию для того чтобы поместить дымоход, котельную, специальное хранилище для топлива.

Виды подземных геотермальных тепловых насосов

Существует 4 разновидности коллекторов, которые являются успешными поставщиками тепловой энергии. Это подземные коллекторы следующих типов:

  1. Горизонтальные тепловые насосы. Размещены горизонтально на глубине порядка 1,2 — 1, 5 метра – глубже уровня промерзания грунта. Когда земельная площадь позволяет проложить контур, этот способ получения энергии предпочитают использовать для жилых объектов.
  2. Вертикальные тепловые насосы. Размещаются вертикально в специально пробуренных скважинах, глубина которых достигает 150 метров. Наиболее предпочтительный вариант, когда нет территориальной возможности для горизонтального размещения контура или ландшафтную зону нельзя нарушать.
  3. Грунтовые водные. В данном случае вода, циркулирующая по системе геотермального теплового насоса, является теплообменной жидкостью. В конце процесса прохождения по всему контуру вода возвращается в грунт.
  4. Водные тепловые насосы. Самый недорогой вид коллектора. Размещение предусматривается в любом типе водоема (река, озеро) – главное, чтобы глубина промерзания была выше глубины пролегания оборудования. Необходимо соблюсти требования относительно объема воды в водоеме и его размера.

Каждый из этих видов коллекторов можно считать достаточно актуальным в наше время. Выбор зависит от конкретных условий и возможностей эксплуатации.

Особенности эксплуатации тепловых насосов

Учитывая то, что геотермальные тепловые насосы являются разновидностью инновационного оборудования и требуют грамотного проектирования, важно доверять монтаж установки профессионалам, имеющим опыт работы с высокотехнологичными материалами. Для того чтобы тепловой насос сохранял высокий КПД, необходимо иметь низкотемпературную систему отопления, к которой он будет подключаться. Температура подачи не должна превышать отметку в 55 градусов (фанкойлы, теплые полы, специальные радиаторы, подстроенные на необходимую температуру).

Применение геотермальных насосов на территории России

Для многих районов Российской Федерации геотермальные тепловые насосы становятся самыми оптимальными средствами отопления и кондиционирования. Актуальными причинами использования данного оборудования в России можно считать следующие:

  • Максимальность автономии;
  • Экономичность;
  • Горячая вода;
  • Безопасность;
  • Удобство и комфорт;
  • Универсальность. Отопление – в холодное время года и кондиционирование – в жару;
  • Отсутствие проблем с сервисным обслуживанием и наличием газопроводов.

Какие расходы требует установка и обслуживание тепловых насосов?

Тепловой насос в наше время стоит немало, однако значительная экономия средств позволяет со временем полностью окупить первоначальные затраты и начать экономить на отоплении. Не стоит забывать и о расходах на потенциальный ремонт насосного оборудования, которые могут составлять приличную сумму. Если говорить простым языком, то в общую стоимость обслуживания геотермального насоса входит:

  • Бурение скважин под геотермальные зонды, содержащие экологически чистый пропиленгликоль, на глубину от 70 до 150 м;
  • Монтаж/обвязка установки блока системы теплонасоса с автоматикой управления, отдельно стоящим или встроенным бойлером косвенного нагрева, имеющим высокую эффективность;
  • Устанавливаются дополнительные модули управления бассейном – если есть потребность, то установка оборудуется добавочной емкостью;
  • Модуль управления солнечными коллекторами, модуль системы охлаждения (кондиционирования).
(10 votes, average: 4,60 out of 5)
Загрузка…

Аспирант

Источник

Читайте дополнительно: печь голландка своими руками пошаговая

Комментировать
0
113 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит