Геотермальный тепловой насос: лучший вариант альтернативного отопления дома

Геотермальный тепловой насос это система использования эффекта неизменности температуры в глубоких слоях земли для обогрева или охлаждения в системах отопления и кондиционирования.

Принцип работы геотермального теплового насоса основан на принципе выравнивания (обмена) температуры теплоносителя с температурой окружающей среды. <

Вся система представляет собой три теплообменных контура, обменивающихся теплом между собой.

В контуре отопления нагретая в буферном баке (бойлере) вода-теплоноситель отапливает помещения и, остыв, возвращается на нагрев. Нагрев теплоносителя в бойлере осуществляется теплообменом между остывшим теплоносителем и горячим антифризом, в роли которого обычно используется фреон.

Газообразный фреон с температурой +6 градусов нагревается при повышении давления в компрессоре до температуры +65 градусов, после чего отдает тепло в бойлере теплоносителю. Остывая и проходя через сбросной клапан, антифриз остывает до конденсации в жидкость и попадает на теплообменник испарителя, где возвращается в состояние газа с температурой до +5 +6 градусов от воды из геотермального контура.

Геотермальный контур заглублен в грунт или погружен в близлежащий водоем ниже уровня промерзания. Вода этого контура охлаждается жидким антифризом почти до 0 градусов и подается для теплообмена к подземным (подводным) источникам тепла, где нагревается до + 6 градусов.

При температуре теплоносителя контура отопления порядка +50 + 55 градусов такие системы относят к низкотемпературным системам отопления. Наиболее предпочтительно использовать их для отопления «теплыми полами». В этом случае обеспечивается оптимальная температура теплоносителя как при подаче на отопление, так и на возврате на нагрев.

Источник популярности – неоспоримые преимущества

Несмотря на известную трудоемкость установки геотермальных систем, они приобретают все большую популярность. Причиной тому целый ряд преимуществ таких систем:

• Работа геотермальной системы автономна и не требует затрат на топливо и частое обслуживание.
• В работе системы отсутствует сжигание топлива. Этот фактор обеспечивает высокую степень пожарной безопасности системы, а также не требует особых мер по вентилированию топочного помещения.
• Агрегаты и автоматика теплового насоса работают практически бесшумно.
• Использование труб из полимерных материалов и качественного оборудования и автоматики способно обеспечить значительную долговечность работы системы.
• Домашнее оборудование системы компактно и не требует значительных площадей. Крупные элементы теплообмена скрыты под землей, не видны и не мешают.
• Одна и та же система способна работать как на обогрев, так и на охлаждение. Многофункциональность системы избавляет от лишних затрат средств и труда на кондиционирование.
• Рабочий процесс системы геотермального отопления экологичен, поскольку не дает каких-либо выбросов в атмосферу, воду или в грунт.

Помимо нагрева теплоносителя контура отопления, геотермальный тепловой насос возможно использовать для нагрева воды горячего водоснабжения, ускоряя и экономя энергию нагрева воды в водонагревателе.

Устанавливая систему отопления с геотермальным тепловым насосом, владелец дома навсегда избавляет себя от беспокойств по поводу дорожающих теплоносителей и капризов теплоснабжающих организаций.

Установка геотермального отопления – эффективность и цена

Для оценки эффективности работы геотермальных насосов определяют коэффициент преобразования СОР (Coefficient of Performance) – отношение полученной тепловой энергии к единице энергозатрат. Значение СОР для современных тепловых насосов достигает значения 5,1. То есть, на 1 кВт энергии, затраченной на работу приборов и агрегатов насоса, получается до 5,1 кВт тепловой энергии обогрева.

В долгосрочной перспективе высокая энергоэффективность теплового насоса для геотермального отопления дома выливается в заметную экономическую эффективность.

Раз уж речь зашла об экономическом эффекте, уместно оценить цену стандартный набор оборудования, материалов и комплектующих.

Средняя стоимость оборудования системы геотермального теплового насоса для разной энергоэффективности на примере оборудования шведской марки NIBE примерно такова:

• 10 кВт тепловой мощности (для жилой площади 200 м2) – около 17 тыс. долл.
• 12 кВт тепловой мощности (для жилой площади 250 м2) – около 18 тыс. долл.
• 17 кВт тепловой мощности (для жилой площади 350 м2) – около 21 тыс. долл.

Из приведенного выше коэффициента СОР можно подсчитать, что на отопление примерно 100 м2 жилой площади необходимо 1 – 1,5 кВт электроэнергии.

Поскольку многие факторы, влияющие на окончательную стоимость геотермального теплового насоса под ключ, определяются индивидуально, точная сумма определяется после проектирования и расчета сметы по всем составляющим позициям.

Выбирая - проектируем, проектируя - выбираем

Для выполнения правильного расчета при проектировании системы необходимо собрать необходимые данные по внешним факторам и целевым параметрам. Подготовка грамотного проекта системы отопления на геотермальном тепловом насосе и учет всех особенностей при подборе оборудования и выборе способа подземного теплообмена избавит от множества ошибок.

В зависимости от особенностей каждого конкретного дома и прилегающего земельного участка выбирается один из трех основных способов монтажа геотермального теплообменного контура.

• Горизонтальная раскладка трубопроводов на дне котлована. Площадь котлована рассчитывается исходя из соотношения 25-50 кв. м. на 1 кВт мощности отопления. Трубы в котловане раскладываются с шагом 1 – 1,5 м. отдельными петлями от общего коллектора. Этот способ допустим, если на прилегающем участке достаточно свободной площади.
• Вертикальный способ монтажа, при котором в одну или несколько глубоких (от 20 до 200 м) скважин опускаются специальные геотермальные зонды. К зондам, в которых происходит теплообмен, подводятся подающая и отводящая трубы теплового насоса. Такой способ применим на участках, где размахнуться с грунтовыми работами особенно негде.
• Погружение трубопроводов в воду на глубину ниже уровня промерзания воды. Этот вариант применим только в тех случаях, когда к участку непосредственно прилегает водоем достаточной глубины и обеспечивается полный контроль за трубопроводами.

Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки, которые, в свою очередь зависят от ряда своих факторов (вид грунта на участке, уровень залегания подземных вод и т.п.), и которые проектировщик также учитывает в своих расчетах. В компании ТЕПЛОТОРИЯ вы можете заказать монтаж геотермального теплового насоса, и быть увереным в качестве работ.

Столь пристальное внимание к вопросам проектирования и правильному подбору оптимальной системы обусловлен тем, что заказ и монтаж системы геотермального отопления недешевы. Во многих случаях системы отопления комбинируют. Тогда геотермальный тепловой насос используется как основное отопление при средних зимних температурах, но в случае недолгих заморозков с температурами ниже средних включается дополнительный источник тепла.