Принцип работы геотермального 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.
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:
- испаритель
- конденсатор
- расширительный вентиль (дроссель, понижает давление)
- 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
Геотермальные тепловые насосы для отопления: как работают, преимущества и недостатки | Полезное
Геотермальные тепловые насосы для отопления являются менее затратными в сравнении с другими видами отопления, так как работают за счет энергии недр земли или воды.
Тепло забирается из грунта, подземных вод или колодцев.
В условиях постоянного роста цен на энергоносители, такой вид альтернативного отопительного оборудования становится все более распространенным.
Геотермальный насос: эффективность и устройство
Геотермальный насос дает лучшую эффективность, это обусловлено тем, что грунт и вода на глубине сохраняют примерно одинаковую температуру весь год.
Существует ряд моментов, которые желательно соблюдать для эффективной работы устройства:
- здание должно быть хорошо утеплено;
- мощности агрегата должно быть достаточно для поддержания комфортной температуры в здании, с учетом показателя самой низкой температуры в регионе;
- режим подачи тепла следует варьировать в зависимости от температуры на улице — чем теплее снаружи, тем экономнее должен быть режим.
Устройство геотермального насоса включает в себя непосредственно сам тепловой насос, испаритель с хладагентом, компрессор и конденсатор, а также сбросной клапан для снижения давления.
1 – испаритель
2 – компрессор
3 – конденсатор
4 – расширительный клапан
Коллектор в свою очередь, бывает трех видов:
- Горизонтальный. Прокладывается под верхним слоем почвы на глубине ниже уровня промерзания. Такой монтаж практикуется в условиях больших доступных площадей и возможностей ландшафта.
- Вертикальный. В этом случае коллектор размещается в скважинах.
Преимущество горизонтальной системы «грунт-вода» заключается в относительной дешевизне монтажа — для закладки коллектора не нужны бурильные работы. Вертикальную же систему можно расположить буквально на пятачке. Стоимость установки будет зависеть от необходимой глубины бурения. В любом случае, затраты потребуются немалые, которые окупятся в долгосрочной перспективе.
Принцип системы с открытым циклом применяется только в устройствах «вода-вода» и заключается в перекачивании подземных вод из скважины в теплонасос, размещенный внутри здания.
Огромное преимущество таких агрегатов заключается в одновременном водоснабжении дома за счет использования воды из скважины.
Принцип работы геотермального насоса
Поскольку грунт и вода под землей всегда имеют постоянную температуру, это делает их неисчерпаемым источником энергии.
Принцип работы любого геотермального насоса — это извлечении тепла из грунта или воды, которое передается хладагенту. До начала работы теплонасоса он пребывает в жидком состоянии, попав в непосредственную близость к источнику тепловой энергии, нагревается в испарителе закипает и меняет свое агрегатное состояние — газообразное. В компрессоре вещество сжимается увеличивает температуру, а также повышается его давление. Затем хладагент поступает в конденсатор, где отдает тепло в контур отопления. Отдав тепло, хладагент конденсируется, а после прохождения через сбросной клапан вновь поступает в испаритель и цикл преобразования энергии повторяется.
Возникли вопросы?
Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!
Задать вопрос
Возврат к списку
Поделиться:
Геотермальные тепловые насосы | Министерство энергетики
Энергосбережение
Изображение
Геотермальные тепловые насосы (GHP), иногда называемые GeoExchange, геотермальными, геотермальными или водяными тепловыми насосами, используются с конца 1940-х годов.
Хотя во многих частях страны наблюдаются сезонные экстремальные температуры — от палящего зноя летом до минусовых холодов зимой — в нескольких футах от поверхности земли температура земли остается относительно постоянной. В зависимости от широты температура земли колеблется от 45°F (7°C) до 75°F (21°C). Подобно пещере, эта температура земли теплее воздуха над ней зимой и холоднее воздуха летом. GHP использует эти более благоприятные температуры, чтобы стать высокоэффективным за счет обмена теплом с землей через наземный теплообменник.
Как и любой другой тепловой насос, геотермальные и водяные тепловые насосы могут обогревать, охлаждать и, если они оборудованы, 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, требуют минимального обслуживания и не зависят от температуры наружного воздуха.
Тепловой насос с двумя источниками тепла сочетает в себе воздушный тепловой насос и геотермальный тепловой насос. Эти приборы сочетают в себе лучшее из обеих систем. Тепловые насосы с двойным источником имеют более высокие рейтинги эффективности, чем агрегаты с воздушным источником, но не так эффективны, как геотермальные агрегаты. Основное преимущество систем с двумя источниками заключается в том, что их установка стоит намного дешевле, 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 могут окупиться за счет экономии энергии через 5–10 лет, в зависимости от стоимости энергия и доступные стимулы в вашем районе. Срок службы системы оценивается в 24 года для внутренних компонентов и более 50 лет для контура заземления. Ежегодно в США устанавливается около 50 000 геотермальных тепловых насосов.
URL видео
Посмотрите, как геотермальные тепловые насосы нагревают и охлаждают здания, концентрируя природное тепло, содержащееся в земле — чистом, надежном и возобновляемом источнике энергии.
Министерство энергетики США
Существует четыре основных типа систем заземления. Три из них — горизонтальная, вертикальная и пруд/озеро — представляют собой замкнутые системы. Четвертый тип системы – вариант с открытым контуром. Несколько факторов, таких как климат, почвенные условия, доступная земля и местные затраты на установку, определяют, какой из них лучше всего подходит для участка. Все эти подходы могут быть использованы для жилых и коммерческих зданий.
Замкнутые системы
В большинстве геотермальных тепловых насосов с замкнутым контуром раствор антифриза циркулирует по замкнутому контуру, обычно изготавливаемому из пластиковых труб высокой плотности, который закопан в землю или погружен в воду. Теплообменник передает тепло между хладагентом в тепловом насосе и раствором антифриза в замкнутом контуре.
Один тип системы с замкнутым контуром, называемый прямым обменом, не использует теплообменник, а вместо этого перекачивает хладагент по медным трубам, закопанным в землю в горизонтальной или вертикальной конфигурации. Для систем прямого обмена требуется более крупный компрессор, и они лучше всего работают на влажных почвах (иногда требуется дополнительное орошение, чтобы почва оставалась влажной), но вам следует избегать установки в почвах, вызывающих коррозию медных трубок. Поскольку в этих системах хладагент циркулирует по земле, местные экологические нормы могут запрещать их использование в некоторых местах.
Горизонтальный
Этот тип установки, как правило, наиболее экономичен для жилых помещений, особенно для нового строительства, где имеется достаточно земли. Для этого требуются траншеи глубиной не менее четырех футов. В наиболее распространенных схемах используются либо две трубы, одна из которых закопана на глубине шести футов, а другая – четыре фута, либо две трубы, расположенные бок о бок на высоте пяти футов в земле в траншее шириной два фута. Метод скручивания трубы Slinky™ позволяет разместить больше трубы в более короткой траншеи, что снижает затраты на установку и делает возможным горизонтальную установку в местах, недоступных при обычном горизонтальном применении.
Вертикальный
В больших коммерческих зданиях и школах часто используются вертикальные системы, потому что площадь земли, необходимая для горизонтальных петель, была бы непомерно высокой. Вертикальные петли также используются там, где почва слишком мелкая для рытья траншей, и они сводят к минимуму нарушение существующего ландшафта.
Для вертикальной системы скважины (примерно четыре дюйма в диаметре) бурят на расстоянии около 20 футов друг от друга и глубиной от 100 до 400 футов. Две трубы, соединенные в нижней части U-образным изгибом, образующим петлю, вставляются в отверстие и заливаются цементным раствором для повышения производительности. Вертикальные контуры соединены горизонтальной трубой (т. е. коллектором), размещенной в траншеях, и соединены с тепловым насосом в здании.
Пруд/озеро
Если на участке есть достаточный водоем, это может быть самый дешевый вариант. Подводящая труба проходит под землей от здания к воде и скручивается в кольца на глубине не менее восьми футов под поверхностью, чтобы предотвратить замерзание. Змеевики следует размещать только в источнике воды, соответствующем минимальным требованиям к объему, глубине и качеству.
Разомкнутая система
В системе этого типа в качестве теплоносителя используется колодезная или поверхностная вода, которая циркулирует непосредственно в системе GHP.
Пройдя через систему, вода возвращается в землю через колодец, подпиточный колодец или поверхностный сброс. Очевидно, что этот вариант практичен только там, где имеется достаточное количество относительно чистой воды и соблюдаются все местные нормы и правила, касающиеся сброса подземных вод.
Гибридные системы
Гибридные системы, использующие несколько различных геотермальных ресурсов или комбинацию геотермального ресурса с наружным воздухом (например, градирни), являются еще одним технологическим вариантом. Гибридные подходы особенно эффективны, когда потребности в охлаждении значительно превышают потребности в обогреве. Если позволяет местная геология, еще одним вариантом является «колодец стоячей колонны». В этом варианте разомкнутой системы бурят одну или несколько глубоких вертикальных скважин. Вода забирается снизу стоячей колонны и возвращается наверх. В периоды пикового нагрева и охлаждения система может сбрасывать часть возвратной воды, а не закачивать всю ее обратно, что приводит к притоку воды в колонну из окружающего водоносного горизонта.
Цикл выпуска охлаждает колонку во время отвода тепла, нагревает ее во время отбора тепла и уменьшает требуемую глубину отверстия.
- Учить больше
- Ссылки
Геотермальные тепловые насосы
Выбор и установка геотермальных тепловых насосов Узнать больше
Системы тепловых насосов Узнать больше
Воздушные тепловые насосы Узнать больше
Бесканальные мини-сплит-тепловые насосы Узнать больше
Газоабсорбционный тепловой насос Узнать больше
Эксплуатация и техническое обслуживание теплового насоса Узнать больше
Программируемые термостаты Узнать больше
- Геотермальные тепловые насосы ENERGY STAR
Геотермальные тепловые насосы | Департамент энергетики
Управление геотермальных технологий
Изображение
Управление геотермальных технологий занимается только производством электроэнергии.
Для получения дополнительной информации о геотермальном отоплении и охлаждении, а также о геотермальных тепловых насосах посетите отдел строительных технологий Министерства энергетики США.
Геотермальный тепловой насос, также известный как геотермальный тепловой насос, представляет собой высокоэффективную технологию использования возобновляемых источников энергии, которая получает широкое распространение как в жилых, так и в коммерческих зданиях. Геотермальные тепловые насосы используются для отопления и охлаждения помещений, а также для нагрева воды. Преимущество геотермальных тепловых насосов заключается в том, что они концентрируют естественное тепло, а не производят тепло за счет сжигания ископаемого топлива.
Видео: Энергетика 101: Геотермальные тепловые насосы
Технология основана на том факте, что земля (под поверхностью) остается при относительно постоянной температуре в течение всего года, теплее, чем воздух над ней зимой и прохладнее летом, что очень похоже на пещеру.
Геотермальный тепловой насос использует это преимущество, передавая тепло, хранящееся в земле или грунтовых водах, в здание зимой и отводя его из здания обратно в землю летом. Другими словами, земля действует как источник тепла зимой и поглотитель тепла летом.
Система включает в себя три основных компонента:
- Подсистема заземления
Используя землю в качестве источника/поглотителя тепла, ряд соединенных труб, обычно называемых «петлей», закапывают в землю рядом со зданием, чтобы быть обусловленным. Петлю можно закапывать как вертикально, так и горизонтально. В нем циркулирует жидкость (вода или смесь воды и антифриза), которая поглощает тепло окружающей почвы или отдает ее в зависимости от того, холоднее или теплее окружающий воздух, чем почва. - Подсистема теплового насоса
Геотермальный тепловой насос отводит тепло от жидкости в заземлении, концентрирует его и передает зданию. Для охлаждения процесс обратный.
- Подсистема распределения тепла
Обычные воздуховоды обычно используются для распределения нагретого или охлажденного воздуха от геотермального теплового насоса по всему зданию.
Горячее водоснабжение жилых помещений
В дополнение к кондиционированию помещений геотермальные тепловые насосы могут использоваться для обеспечения ГВС во время работы системы. Многие бытовые системы в настоящее время оснащены пароохладителями, которые передают избыточное тепло от компрессора геотермального теплового насоса в бак горячей воды дома. Пароохладитель не обеспечивает горячую воду весной и осенью, когда система геотермального теплового насоса не работает; однако, поскольку геотермальный тепловой насос намного эффективнее других средств нагрева воды, производители начинают предлагать системы «полного спроса», в которых используется отдельный теплообменник для удовлетворения всех потребностей домашнего хозяйства в горячей воде. Эти блоки экономически эффективно обеспечивают горячую воду так же быстро, как и любая конкурирующая система.