Тепло из земли для отопления дома своими руками: обогрев теплом из-под земли своими руками

обогрев теплом из-под земли своими руками

Геотермальное отопление применяется для отопительной системы.

В качестве основного или дополнительного источника получения тепла служит энергия земли.

Обогрев дома теплом из-под земли: что это такое

На территории России высокотемпературные (термальные) родники располагаются крайне неравномерно, преимущественно вдали от населённых пунктов, что затрудняет их использование для целей отопления.

По мере развития технологий и внедрения новых видов оборудования, для производства тепловой энергии появилась возможность воспользоваться и низкотемпературными источниками.

Кроме прочего, подземные слои, находящиеся на расстоянии 50—100 метров ниже поверхности земли, имеют положительную температуру равную 10—12 °C. Такие значения сохраняются вне зависимости от времени, что даёт возможность пользоваться отоплением на протяжении всего года.

Преимущества системы геотермального отопления:

  • Экономичность. Источниками являются возобновляемые ресурсы, что позволяет избежать финансовых вложений в покупку топлива, как в случае использования традиционных систем. Не потребуются и дополнительные расходы, связанные с транспортировкой, хранением топлива.
  • Безопасность. Маловероятно возникновение каких-либо аварийных ситуаций, взрывов и возгораний.
  • Экологичность. Так как процесс сгорания в геотермальной системе не используется, то и присущие ему выбросы в атмосферу исключены.
  • Автономность. При наличии автоматического управления, не требует частого вмешательства или постоянного внешнего контроля.

Недостатки:

  • Немалые первоначальные денежные затраты.
  • Трудоёмкая установка.
  • Необходимость источника электрической энергии.

Как действует система геотермального отопления

Тепло для обогрева жилья или подачи горячего водоснабжения получают методом преобразования его из энергии окружающей среды с помощью особого агрегата.

Основным элементом геотермальной установки является тепловой насос, который соединён с внутренним и внешним контуром отопления.

Строение внутреннего контура аналогично традиционному варианту отопления (газ, вода). Это: трубы и радиаторы.

Внешний контур, размер которого намного больше внутреннего, размещаясь под землёй, является невидимым в процессе его эксплуатации. Внутри него циркулирует теплоноситель. Это: или обычная вода, или антифриз, как правило, — на основе этиленгликоля. И, второй вариант гораздо предпочтительнее.

Температура теплоносителя уравнивается с температурой среды, когда он находится во внешнем контуре, а затем он отправляется в тепловой насос. Пройдя через него, подогретые массы направляются по внутреннему контуру.

Наличие теплового насоса и является главным фактором для получения тепловой энергии, которая предназначается для последующего её использования потребителем (обогрев жилья, горячее водоснабжение).

КПД этого устройства некоторых может привести в изумление. Потребляя электрическую энергию в объёме 1 кВт в результате своей работы «выдаёт» несколько больше — 4—5 кВт, что выглядит весьма странным.

Это происходит благодаря как конструктивным особенностям прибора, так и тому, что он, помимо электрической, использует тепловую энергию земли в качестве добавочной (даже при низкой температуре грунта).

Тепловой насос способен работать круглый год и эксплуатироваться на протяжении 15—25 лет.

Примечание! Некоторые специалисты уверяют, что с учётом трения или износа, реальный срок действия системы без остановки для проведения ремонтных работ составляет порядка 10 лет.

Вам также будет интересно:

Установка своими руками

Прежде чем решиться на подобный шаг, нужно сопоставить возможности с объёмом и сложностью всех необходимых работ для установки геотермальной системы.

Расчет стоимости

Расчёт стоимости устройства геотермальной системы вычисляется относительно:

  • приобретения теплового насоса определённой мощности;
  • цены всего трубопровода, в соответствии с мощностью насоса;
  • производства сопутствующих земельных работ (бурение скважин, выкапывание траншей), а также стоимости работ по прокладке сетей;
  • установки и подключения теплового насоса.

Фото 1. Геотермальный тепловой насос модели Vitocal 300-W Pro с электроприводом для отопления, производитель — «Viessmann».

Расчёт включает и покупку теплового насоса, цена которого различается в зависимости от мощности и производителя.

Модели мощностью в районе 4—5 кВт будут оцениваться в 3—7 тыс. у. е. Прибор мощностью 5—10 кВт стоит 4—8 тыс. у. е. За 10—15 кВт 5—10 тыс. у. е.

Размещение коллектора

Существует подразделение по способу установки внешнего контура (коллектора). В грунте он может размещаться вертикально или горизонтально. В грунте водоёма горизонтально. Для каждого из этих случаев имеются свои преимущества и недостатки.

Вертикальный тип

При построении установки вертикального типа присутствует необходимость бурения скважин глубиной 50—200 метров. То есть — до слоя, имеющего повышенную температуру. Одна из шахт, которую называют дебетовой, служит для забора тепла.

Теплоноситель в ней поднимается, благодаря работе насоса, затем происходит подача в трубы и радиаторы внутреннего контура.

Возвращаясь, после прохождения всего цикла, теплоноситель сбрасывается через другую шахту обратно, к подземным слоям.

Считается, что срок эксплуатации такой установки — около сотни лет.

При устройстве коллектора вертикального типа с двумя шахтами эффективность его применения для обогрева частного дома снижается, так как для обеспечения работы циркулярного насоса потребуется значительное количество электроэнергии. Это является подходящим вариантом для устройства системы «тёплый пол».

При более экономичном кластерном методе, количество скважин увеличивается, но их глубина уменьшается.

Для вертикальной установки существует и вариант, который предусматривает укрепление ёмкости (бака), содержащей антифриз, на глубине 100 м. Непрерывное движение этой жидкости, нагревающейся от грунта, обеспечивает тепловой насос.

Если не рассматривать вариант бурения скважин для вертикальной конструкции, который требует навыков и оборудования, то работы можно провести самостоятельно.

Теплообменник горизонтального расположения

Для устройства теплообменника горизонтального расположения (типа) понадобится немного усилий, но и тепловая отдача в этом случае будет меньше. Потребуется проведение земляных работ, чтобы соорудить котлован ниже отметки промерзания грунта. В выкопанные траншеи укладывается трубопровод внешнего контура, а впоследствии вся конструкция вновь засыпается землёй.

Температура грунтового слоя будет гораздо ниже, а длина больше, чем при использовании теплообменника вертикального типа. Площадь примерно вдвое превышает ​помещение, которое предстоит отапливать.

По такому же принципу происходит устройство системы в подводном грунтовом слое водоёма.

Крайне желательно, чтобы площадь самого водоёма была более 200 кв. м., а расстояние от него до отапливаемого здания не превышало 100 м.

Требуется как минимум 1 м толщи воды от замерзающей водной поверхности. Кроме того, необходимо разрешение специальных служб, если водоём не является вашей собственностью.

Внимание! Некоторые специалисты предостерегают от проведения всех работ «своими руками». По их уверениям, подобные действия могут обернуться частичной или полной порчей оборудования.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором производится обзор установленной системы геотермального отопления.

В заключение

Если сравнивать стоимость отопления в его традиционных вариантах, то в плане долгосрочной перспективы, установка геотермального отопления — это оправданный шаг, так как есть надежда на то, что затраты окупятся за первые несколько лет эксплуатации системы.

Несмотря на сложности, геотермальное отопление становится более популярным в России. Остаётся ещё надеяться на то, что отечественные предприятия начнут активнее осваивать производство тепловых насосов, с тем, чтобы не переплачивать иностранным изготовителям.

схема, чертеж, стоимость, фото и видео инструкция

Прогрессивный способ геотермального отопления дома использует принцип работы, заключающийся в применении тепла земли для обогрева помещения. Так как традиционное топливо относится к исчерпаемым природным ресурсам, то стоит побеспокоиться заранее о переходе на новейшие неисчерпаемые источники энергии.

Лидерами в производстве и эксплуатации систем геотермального обогрева домов являются страны Скандинавии. Они популяризируют это вариант установок и предлагают его в регионы, имеющие широкий потенциал его использования.

Применение оборудования

Неверно считать, что отопление от земли можно использовать только там, где присутствуют горячие водные источники, есть теплые гейзеры и прочие природные подземные отопительные источники. Новейшие технологии позволяют успешно эксплуатировать геотермальное отопление дома и в умеренных широтах.

На сегодня в нашей стране этот вид обогрева пока еще относится к альтернативным способам получения тепла.

Однако, в большинстве случаев он является практически идеальным для дачных или загородных домов. Установленное геотермальное отопление дома своими руками способно работать в двух режимах:

  • обогрев в зимнее время;
  • охлаждение во время жарко погоды.

Таким образом формируется наиболее благоприятная атмосфера в помещении.

ВИДЕО: Как работает геотермальное отопление

Эксплуатация системы

В доме необходимо установит тепловой насос. Он будет отбирать энергию от грунта или грунтовых вод, отдавая ее циркулирующему в доме по трубам теплоносителю. Этот принцип работы был выявлен еще в 19 веке французским физиком Сади Карно.

Составными элементами базового узла являются:

  • компрессор;
  • испаритель;
  • конденсатор;
  • дроссельный клапан.

Компрессор занимается «сжатием» тепла и перемещением его к потребителям. Сам прибор нуждается во внешнем источнике электропитания.

Работа теплового насоса проводится по следующему алгоритму:

  1. Коллектор-теплозаборник должен содержать внутри жидкость, имеющую низкую температуру замерзания. Часто при изготовлении геотермального отопления своими руками внутрь заливают воду с повышенным содержанием солей, разбавленный водой спирт, гликолевые смеси.
  2. В модуле испарителя тепло отдается хладагенту, имеющему невысокую температуру кипения, в это время он закипает и переходит в парообразное состояние.
  3. Установленный в цепи компрессор способствует повышению давления пара, из этого следует повышение температуры вещества до 78-80
    0
    С.
  4. Попадая в конденсатор вещество-хладагент переходит в жидкую фазу, одновременно с этим выделяется энергия для контура отопления.
  5. Возврат образовавшейся жидкости в компрессор осуществляется сквозь дроссельный клапан.

Так как тепловой насос для отопления дома работает по принципу рефрижератора, то его часто называют «холодильником наоборот». Во многих случаях энергия из земли применяется для монтажа теплых полов.

Правильно проведенные расчеты и грамотно выполненный монтаж теплообменника способны обеспечить отдачу от одного потребленного насосом киловатта пятикратное увеличение мощности на выходе.

С этой статьей читают: Альтернатива газовому отоплению

ВИДЕО: Как работает геотермальный тепловой насос

Монтаж теплообменника

Актуальными типами установки являются такие варианты:

  • вертикальный, когда нужно бурить несколько скважин;
  • горизонтальный, где выкапывают траншеи ниже глубины промерзания;
  • подводный, когда укладка проводится по дну ближайшего водоема.

Бурение скважин

Для эффективного использования тепловой энергии земли, если участок возле строения небольшой, необходимо бурить глубинные скважины. В глубине земли на нескольких метрах сохраняется стабильная положительная температура. Применение таких геотермальных скважин обеспечивает теплом контур теплообменника. Далее это тепло передается второму внутреннему контуру, расположенному в помещении.

Часто бурение нескольких скважин обходится даже ниже, чем проведение укладки по дну водоема. Благодаря этому процесс становится доступным для большего количества желающих.

Процесс проводится малогабаритной буровой установкой и небольшим количеством вспомогательной техники. Это практически не затрагивает окружающую территорию. Обустройство скважины допускается даже в воде, но она не должна быть ближе, чем на 2-3 м от жилого строения.

Максимальная используемая глубина составляет до 200 м, но часто эффективность появляется с уровня в 50 м. На следующем этапе выполняется обустройство скважины. Внутрь полости ставится трубка из пластика, диаметром от 40 мм. В нее пропускают от одной до четырех петель коллектора.

Геотермальный зонд

Полость между грунтом и наружной стенкой трубки необходимо заполнить теплопроводным материалом. Выполняется проводка теплотрассы с подключением к тепловому насосу.

Энергия воды

Этот вариант по стоимости – самый рациональный, поскольку не требует подготовки траншей, котлована и прочих земельных работ. Но такой способен доступен далеко не для каждого – минимальный объем водоема, достаточный для отопление дома 100 кв.м. должен быть не менее 200 куб.м и располагаться не далее, чем 100 метров от домостроения.

В водоемы трубы прокладываются по дну, чтобы не допустить их промерзания в пик морозов.

Проведение расчетов

Чтобы выполнить расчет системы, необходимо учитывать базовые параметры:

  • на глубине, превышающей в средней полосе России 15-20 м, температура выдерживается на уровне +8-+100С;
  • для вертикальных конструкций принято брать в расчетах получаемое значение мощности в 50 Вт на 1 м высоты, а более точные значения зависят от степени влажности породы, присутствия грунтовых вод и пр.
    ;
  • сухая порода дает 20-25 Вт/м;
  • увлажненная глина либо песчаник 45-55 Вт/м;
  • твердые гранитные породы обеспечат до 85 Вт/м;
  • наличие грунтовой воды дает до 110 Вт/м.

Использование теплового насоса

Долговечность системы зависит от характеристик и условий, в которых работает тепловой насос. В геотермальных установках он способен работать примерно 1800 часов в год. Это является средним значением для широт без термальных подземных источников.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы системы термального отопления идентичен и никак не связан со страной производителя или брендом. Геотермальные насосы могут различаться по дизайну исполнения, размеру, внешнему виду, но коэффициент производства тепла всегда будет одинаков у насосов разных фирм и разных стран. Связано это именно с особенностью переработки природной энергии в тепловую.

Нельзя допускать слишком большую выработку насоса, так как этот процесс способен привести к значительному понижению температуры грунта вокруг скважины, а иногда доходит до ее промерзания.

Последствия таких просчетов в итоге приводят к пагубным последствиям – грунт проседает неравномерно, в каких-то местах уходит очень глубоко, в результате чего повреждаются защитные пластиковые трубы. Если дом располагается рядом, то может произойти деформация фундамента или стен за счет геологических изменений.

Периодически необходимо принимать меры по «регенерации» грунта, для чего в теплообменник поставляют дополнительную тепловую энергию. Это может быть энергия солнечного коллектора либо подогрев зонда, когда используется тепловой насос в режиме охлаждения помещений.

В заключение необходимо отметить, что геотермальная установка пока доступна не всем. В некоторых случаях срок окупаемости может продлиться более 10 лет, но в конечно итоге именно такие способы обогрева дома в скором будущем станут не просто альтернативными, но единственно возможными.

ВИДЕО: Геотермальные тепловые насосы

Отопление дома теплом земли. Геотермальное отопление загородного дома.

Еще несколько лет назад использование природной энергии в качестве основного источника для стабильного функционирования инженерных систем считалось немыслимо сложным, дорогим и в принципе, невозможным в рамках частного строительства. Поэтому, при постройке собственного дома предпочтение отдавалось преимущественно более привычным вариантам искусственного происхождения.

 

Сегодня, учитывая скорость технического прогресса и значительное расширение объемов строительства индивидуального характера, подобные системы, бесперебойную работу которых обеспечивает естественная энергия, обретают все большую популярность. В частности, достаточно востребован геотермальный принцип обогрева дома, при котором главный источник питания системы — земля.

В чем преимущества использования тепловой энергии грунта?

Чтобы выяснить, насколько рациональным является решение оформить отопление теплом земли, приведем несколько неоспоримых достоинств такого способа:

  1. Данный источник неисчерпаемый.
  2. Отсутствует риск возгорания или возникновения других аварийных ситуаций.
  3. Значительная экономия времени, обусловленная отсутствием заботы о регулярной закупке топлива и его хранения.
  4. Экологическая чистота процесса получения энергии тепла земли, при котором не образуются какие-либо вредные для здоровья отходы производства.
  5. Безопасность использования системы.
  6. Минимальные затраты на обслуживание.
  7. Высокий коэффициент производительности.
  8. Автономность функционирования, которая не требует постоянной самостоятельной регулировки.                                                               

Важно! Выгодней всего применять тепло для дома из земли при формировании отопительной системы в частных домах, площадь которых не превышает 200 м2. В этом случае, несмотря на дороговизну необходимого сопутствующего оборудования для полноценного функционирования системы с высокой производительностью, все расходы окупаются уже по истечению 2-3 лет, даже при постоянном использовании устройства.                                                                                                                                                                           

Принцип работы геотермальной системы

Особенности принципа работы такой отопительной системы, в общем, схожи с условиями функционирования таких бытовых приборов как холодильник или кондиционер:

  1. Основной элемент устройства обогрева теплом земли — тепловой насос, который подключается к двум контурам. Стоит отметить, что выработка тепла с помощью такого устройства в 4-5 раз превышает объем потребляемой электроэнергии, то есть, на 1 использованный кВт электричества производится 4-5 кВт тепла.
  2. Внешний контур отвечает непосредственно за выработку тепла. Для его оформления используют большой теплообменник, установленный в толще земли. Внутренность его заполняют водой или антифризом. Из внешнего контура через тепловой насос перекачивается нагретое энергией земли вещество во внутренний контур.
  3. Внутренний контур — стандартная отопительная установка из радиаторов и трубопровода.                                                                                

    Важно! Обратите внимание на тот факт, что чем качественней детали для монтажа устройства обогрева, тем значительно выше будет его мощность, а соответственно и удобство эксплуатации.

Видео

Просмотрите видео, в котором наглядно показан пример функционирования системы обогрева дома при помощи энергии земли и монтаж основных ее элементов.

Какое оборудование подготовить для оформления системы обогрева теплом земли?

Для строительства системы обогрева с использованием тепла земли, подготовьте материалы и оборудование, ориентируясь на следующий список:

  • грунтовой коллектор;
  • циркуляционный насос;
  • тепловой насос;
  • медные и полиэтиленовые трубы;
  • радиаторы;
  • запорно-регулирующая арматура для соединения отдельных элементов системы.

    Важно! Помимо основных деталей комплектации, в зависимости от выбранного способа формирования подземного устройства для получения энергии тепла земли, заранее продумайте вариант использования необходимого мощного оборудования для выполнения землеройных работ:

    • буровая установка;

    • экскаватор или любая другая техника подходящего типа.

    Учитывая необходимость разового использования таких машин, рациональным решением станет аренда оборудования в процессе сооружения всего здания. Такой подход позволит не только качественно и быстро сформировать отопительную систему, но и значительно ускорить другие строительные процессы.                                                                                                                                                                

Какой технологии отдать предпочтение?

Учитывая постоянное развитие технологий и поиск новых практичных решений для удешевления процесса отопления частного дома, на сегодня разработаны 3 основные геотермальные технологии:

  • горизонтальная;
  • вертикальная;
  • водоразмещение.                                                   

    Важно! Какому именно варианту отдать предпочтение определите, исходя из обязательных требований для каждого способа, перечисленных ниже. В этом случае критериями выбора станут следующие факторы:

    • размеры участка;
    • особенности ландшафта;
    • степень озеленения и типы использованных для этой цели растений;
    • финансовые возможности;
    • профессиональные навыки выполнения строительных работ.

Принимая решение сделать отопление дома теплом земли, заранее настройтесь на то, что предстоящие работы отличаются достаточной сложностью и потребуют не только финансовых вложений на начальном этапе, но и времени, внимательности и аккуратности, обязательного соблюдения правил при монтаже. Только при таком подходе удастся достичь необходимого результата, а сформированная система обогрева с природным источником энергии станет действительно выгодной и позволит не беспокоиться о замене устройства на протяжении многих лет.                                                                                                                                                                                                                                    

Видео

Просмотрите видео, в котором наглядно показан весь процесс монтажа отопительной системы при использовании теплового насоса.

Особенности обустройства горизонтального геотермального отопления

Конструкция такой системы схожа с устройством теплого пола. Внимательно рассмотрите схему строительства горизонтального способа прокладки линии обогрева, чтобы более ясно представить себе принцип формирования.

Ознакомьтесь с рекомендациями по укладке элементов цепи отопления этим способом:

  1. Определите участок для укладки труб, размер которого в 2,5-3 раза превышает территорию, занимаемую самим домом.
  2. Все работы выполняйте до момента облагораживания территории.
  3. Глубину траншей оформите в 1,5-1,8 метра или ниже, чем уровень промерзания грунта на конкретном участке, если он превышает этот показатель.
  4. Трубы по поверхности вырытых траншей укладывайте изгибами.
  5. При прокладке трубопровода учитывайте обязательно последующие формы озеленения.
  6. Размещайте их таким образом, чтобы образовался отступ от деревьев в 1,5 метра.
  7. Для выполнения этой работы примените изделия из ПНД.

    Важно! Учитывая такие особенности оформления системы обогрева собственного дома горизонтальным способом, его применение не всегда оказывается выгодным, так как требует и внушительного свободного пространства, и значительных расходов на приобретение материалов.

Преимущества вертикальной системы

Обустройство такой системы тоже потребует больших финансовых затрат, но при этом вся установка займет намного меньше площади. Чтобы осуществить установку вертикального теплообменника, придерживайтесь следующих условий:

  1. Заранее подготовьте бурильное оборудование.

    Важно! Рациональным решением станет использование малогабаритной переносной техники, мощности которой будет вполне достаточно для выполнения всего объема работ частного характера.

  2. Определите наиболее выгодные места формирования скважин.
  3. Для обогрева дома, площадь которого не превышает 200 м2, пробурите скважины следующим образом:
    • 1 яму на глубину 150-200 метров;
    • 3-4 скважины высотой в 60 метров.

      Важно! Соотнесите необходимую для бурения глубину, исходя из соотношения выработки энергии и производительности насоса. Общий принцип расчета сводится к следующей пропорции: на 1 метр коллектора приходится 40-50 Вт.

  4. Для формирования внешнего контура примените полиэтиленовые трубы.

Важно! Среди преимуществ использования вертикальной системы обогрева дома отметим следующие важные моменты:

  • применение бестраншейной технологии;
  • сохранение привлекательности ландшафта;
  • отсутствие необходимости учитывать сложную разводку линии при проектировании ландшафта;
  • возможность использования компактного бурильного оборудования, цена которого вполне приемлема;
  • срок эксплуатации такого теплообменника может длиться до 100 лет.

Чтобы более четко представить себе устройство вертикальной системы, внимательно рассмотрите предложенный вариант схемы.                                                                                                                     

Видео

Просмотрите видео, в котором показан процесс бурения скважины и установки теплового насоса, чтобы предварительно оценить весь объем необходимых работ.

В чем выгодность оформления поступления энергии через водоем?

Этот вариант наиболее удобен при наличии вблизи дома природного водоема. Единственный нюанс — необходимость получения государственного разрешения. Условия его расположения и прокладки деталей цепи системы обогрева теплом земли представлены следующими требованиями:

  1. Расстояние до водоема не превышает 100 метров.
  2. Площадь озера — не менее 200 м2.
  3. Внешний контур в этом случае укладывайте спиралью на дно водоема.

    Важно! Рекомендованная глубина для выполнения этой работы — 2,5-3 метра.                                                                                                                      

Заключение

Несмотря на то, что строительство геотермального отопления действительно отличается сложностью, выгодность такого решения при правильном выполнении всех работ очевидна. Поэтому, если вы предпочли этот вариант искусственному источнику, отнеситесь внимательно к проектированию разводки системы и соединению всех ее элементов. Чтобы исключить проявление неточностей или различных дефектов уже в процессе эксплуатации, заручитесь поддержкой профессионалов при создании схемы. В этом случае полученный результат вас непременно порадует высоким качеством функциональности и производительности.

Принцип работы геотермального теплового насоса

Большинство населения пока не знакомы с понятием «тепловой насос», но постоянно используют тепловые насосы в обычных холодильниках и кондиционерах.
Холодильники и кондиционеры стали настолько надежными, удобными и привычными, что мы перестали обращать внимание на их работу.
Таким же привычным является отопление зданий геотермальными тепловыми насосами, например для жителей Евросоюза. Геотермальный тепловой насос по принципу работы похож на обычный кондиционер реверсивного типа ( отопление и охлаждение). В отличие от кондиционеров, геотермальный тепловой насос адаптирован для работы при любых погодных условиях и минусовых температурах. Главная проблема кондиционеров — уменьшение производительности и остановка кондиционеров при минусовых температурах, когда отопление наиболее важно. Эта проблема решена в геотермальных тепловых насосах. Тепловой насос следует рассматривать как любое другое отопительное устройство, которое используется для производства тепла, и в отношении которого действуют все законы, касающиеся энергии. Как и у каждого спсоба отопления, у теплового насоса есть свои особенности, сильные и слабые стороны. Теплотехнические расчёты у всех способов получения тепла одинаковые. Правила термодинамики действуют как при дровяном печном отоплении, так и при управляемой через Интернет геотермальной климатической установке.


Технические подробности роботы тепловых насосов.


Принцип работы основного элемента теплового насоса – фреонового компрессора отображен в цикле Карно, опубликованном в 1824 г. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием „умножитель тепла”.


В соответствии с изображенным принципом действия, тепловой насос берет тепловую энергию из одного места, « сжимает» ее, и отдает в другое место. Например, в обычном холодильнике тепло отбирается морозильной камерой из продуктов и выбрасывается в кухню, при этом задняя стенка холодильника нагревается. Принцип действия геотермального теплового насоса основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче в систему отопления здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику, охлаждает жидкость (отбирает тепло), при этом жидкость охлаждается приблизительно на 5 °С. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу. Отобранное тепловым насосом тепло передается системе отопления и/или на подогрев горячей воды. Возможно отбирать тепло у подземной воды — подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1…+2°С, и возвращает воду под землю. Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия — так называемый «абсолютный ноль». То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета — земли, водоема, льда, скалы и т.д. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс — тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания. Очевидно, что тепловой насос может греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда… Одно оборудование может выполнить все функции по тепло-холодоснабжению здания. Обмен теплом с окружающей средой геотермальные тепловые насосы осуществляют такими основными способами:
• Насос с открытым циклом — из подземного потока (плывуна) забирается подземная вода, подается в размещенный внутри здания тепловой насос, вода отдает/забирает тепло у теплового насоса, и возвращается в подземный поток на расстоянии от места забора. Плюсом такого способа является возможность одновременно получить воду для водоснабжения дома. Открытые системы являются очень эффективными, поскольку температура подземной воды является относительно высокой и круглогодично стабильной. Использование воды из скважины не наносит ущерба грунтовым водам, не изменяет уровень грунтовых вод в водном горизонте, поскольку открытую систему можно рассматривать как соединённые сосуды, где вода, забираемая из одного колодца, направляется обратно под землю через второй колодец, не изменяя общий уровень воды. Корректно, сооружённые в соответствии с нормативами скважины обеспечивают безопасную для окружающей природы стабильную работу системы отопления.

• Насос с закрытым циклом и горизонтальным теплообменником, размещенным в земле — трубки (коллекторы), в которых прокачивается теплоноситель, размещены горизонтально на глубине не менее 4 метра от поверхности земли. Такой теплообменник обычно называют поверхностным коллектором. Основной опасностью является неосмотрительность при проведении землекопных работ в зоне нахождения поверхностного коллектора. Для современно жилого дома с отапливаемой площадью в 200 м2 под основание коллектора требуется около 500 м2 поверхности грунта. При прокладке коллектора вблизи деревьев трубу коллектора не следует укладывать ближе, чем 1,5 метра от кроны. Правильно выбранный по размерам и правильно уложенный почвенный коллектор не влияет негативно ни на рост растений, ни на экологические условия.

Насос с закрытым циклом и вертикальным теплообменником — трубки, в которых прокачивается теплоноситель, размещены вертикально в земле и уходят в глубину земли обычно 50 — 100 метров. Такой теплообменник обычно называют зондом.

Как известно, на глубине более 8 метров от поверхности земля имеет стабильную температуру (для Приморского края +7,2 градуса Цельсия) независимо от поры года. Этот способ обеспечивает самую высокую эффективность работы теплового насоса, малый расход электроэнергии и дешевое тепло — на 1 кВт электроэнергии получают до 5 кВт тепловой энергии, но требует больших первоначальных капиталовложений на буровые работы

Обращаем внимание на нецелесообразность использования в Дальневосточном регионе систем отопления на так называемых «воздушных тепловых насосах», по сути обычных кондиционерах, в которых тепло для отопления здания забирается из наружного воздуха. Эти системы разработаны и успешно используются в более теплых странах, где не бывает значительных морозов — южных штатах США, Греции, Японии и т.д. Проблема в том, что размещенный снаружи теплообменник при температуре на улице около плюс 5 градусов Цельсия начинает покрываться льдом из-за замерзающего конденсата, резко снижается теплопередача, эффективность уменьшатся. При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха эффективность становится близкой нулю, воздушный тепловой насос переходит на обычное электроотопление, что резко увеличивает расход электроэнергии.

Количество компрессоров в тепловом насосе — один или два. Тепловые насосы с двумя компрессорами значительно дороже однокомпрессорных, но более надежны, имеют больший моторесурс. Кроме того, при выходе из строя одного из компрессоров (любая техника когда-нибудь выходит из строя), возможно частично отапливаться одним компрессором до завершения ремонта.
Конструкция внешнего коллектора. В качестве внешнего коллектора большинство производителей тепловых насосов предусматривает полиэтиленовую трубу диаметром 25 — 40 миллиметров с циркуляцией незамерзающей жидкостью — водным раствором гликоля. Существуют также геотермальные тепловые насосы с медной трубой диаметром 6 — 10 миллиметров и циркуляцией фреона:

— полиэтиленовая труба в зависимости от диаметра имеет толщину стенки 2 — 2,4 миллиметра. Так, например, труба диаметром 40 миллиметров имеет толщину стенки 2,3 — 2,4 миллиметра. Такая толщина обеспечивает высокую надежность и прочность трубы — человек весом 110 килограмм трубу не сдавливает;

— геотермальные тепловые насосы с полиэтиленовой трубой и водным раствором являются конструктивно более сложными, но более эффективными и надежными, чем с медной трубой. Тепловые насосы с медной трубкой и фреоном конструктивно проще, но значительная (часто многокилометровая) длинна медной трубки с фреоном под давлением потенциально более опасна, чем полиэтиленовая.

При проектировании и монтаже целесообразно пользоваться требованиями, технологией и рекомендациями изготовителей оборудования и нормативно-правовой базой Европейского сообщества. Очевидно, что не все рабочие, которые могут взяться за работы по установке, знакомы с этими требованиями и технологиями. Использование неквалифицированного персонала приведет к некачественной установке.

Тепло земли для отопления дома

Любой фактор неоспоримую роль. Поэтому выбор частей монтажа необходимо делать обдуманно. На данной странице ресурса мы постараемся выбрать для нужного дома определенные компоненты конструкции. Система отопления гаража имеет некоторые элементы. Схема обогрева имеет, крепежи, систему соединения котел, бак для расширения, развоздушки, батареи, трубы, коллекторы терморегуляторы, увеличивающие давление насосы.

Отопление дома теплом земли

Для многих владельцев загородных домов, которые решают проблемы с отоплением помещений, будет новым и не совсем обычным производить отопление дома теплом земли. На первый взгляд это может показаться фантастикой. Но во многих развитых странах данный метод отопления давно широко используется.

— нет зависимости от теплосетей и газопровода

— обогрев дома будет происходить постоянно, даже если есть проблемы с подачей электроэнергии и водоснабжения

— достаточно простой монтаж

— минимальные затраты на установку

— очень высокая экономия за счет отказа от газа

— не наносит вреда природе

— не оказывает негативного воздействия на человека

— бесплатная, нескончаемая энергия, которую можно «брать» из земли

— зимой происходит отопление дома, а летом, наоборот, происходит охлаждение помещения до комфортной температуры

— высокая стоимость оборудования окупается уже в первый год использования данной системы отопления

— при расходовании 1 кВт электрической энергии производится 6 кВт тепловой энергии

1. Произвести бурение скважины. Глубина зависит от необходимого количества энергии тепла. Чем глубже скважина, тем эффективней будет происходит отопление.

2. В зависимости от размера дома, скважина может быть глубиной от 60 до 200 метров.

3. В скважину вставляют трубопровод, который заполняется специальной смесью, имеющую низкую степень замерзания. Это позволит качественно отапливать дом даже при сильно низких температурах в зимнее время.

4. Подключить тепловой насос к электросети.

Процесс работы

1. Процесс работы установки напоминает работу холодильника. Хладагент, проходя через испаритель, нагревается до температуры окружающей теплообменник среды.

2. Он закипает и происходит его испарение.

3. Полученный пар под действием компрессора сжимается, нагревая рабочую жидкость.

4. Разогретая жидкость поступает в другой теплообменник.

5. Здесь происходит нагрев до 65 градусов.

6. Под действием давления хладагент вновь попадает в испаритель. Таким образом происходит работа теплового насоса, за счет чего и происходит отопление дома теплом земли.

Источник: http://teplo-voda-dom.ru/%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B0-%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BC-%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D0%B8/

Доступность и рациональное использование топливно-энергетических ресурсов сегодня считается одной из важнейших мировых проблем.

С помощью теплового насоса можно оборудовать работу отопительной и водонагревательной систем.

Столь глобальный вопрос напрямую влияет как на развитие всего мирового сообщества, так и на сохранение среды его обитания. К тому же, в будущем не избежать роста цен на энергоносители. Практически во всех развитых странах мира в последние десятилетия наблюдается повышенный интерес к данной тематике. Для решения этой проблемы разрабатываются и усовершенствуются новые энергосберегающие технологии, включающие разработку альтернативных источников энергии.  Таким образом, у населения возникла потребность в применении новых способов обеспечения своих домов отоплением, используя тепло земли.

Общая схема работы теплового насоса.

Население дальнего зарубежья (Швеция, Германия, Австрия, Канада, США и др.) давно привычно используют тепло земли, воды или воздуха для своих нужд посредством тепловых насосов. Лет тридцать назад применение теплового насоса для отопления своего дома мог позволить себе лишь очень обеспеченный человек. Сейчас же тепловые насосы — это самый популярный вариант использования нетрадиционных и возобновляемых источников тепловой энергии. США является лидером в плане применения тепловых насосов для отопления и горячего водоснабжения своих домовладений. В России пока это не столь распространено, но постепенно популярность использования данного метода, несомненно, будет набирать обороты.

В сравнительно недалеком будущем (к 2020 году) Мировой энергетический комитет прогнозирует увеличение установок с тепловыми насосами для теплоснабжения до 75%. Многие страны, стремясь к очевидной выгоде от внедрения тепловых насосов, поощряют своих граждан в виде различных льгот и субсидий при организации такой системы отопления. Очень заинтересовано этим направлением правительство Украины, поставившим задачу к 2030 году увеличить выработку тепла в 100 раз, внедряя новейшие технологии альтернативного энергообеспечения.

Каким образом это работает?

Схема работы теплового насоса типа «грунт-вода».

Источником низкопотенциальной тепловой энергии могут быть как подземные воды с низкой температурой, воздух, так и слои земли глубиной до 400 метров. Основное формирование теплового режима земли происходит за счет падающей солнечной радиации извне и потоком радиогенных тепловых волн изнутри. Более устойчивая температура слоев грунта отмечается на глубине более 20 метров, так как здесь уже не влияют сезонные и суточные температурные колебания. На этой глубине положительная температура около 10 градусов наблюдается постоянно круглый год.

Тепло из земли — восстанавливаемый ресурс. Тепловой насос забирает именно столько тепла, сколько земля сможет воспроизвести. Таким образом, все тепловые насосы работают по принципу «холодильник наоборот», предложенный впервые еще гениальным ученым-физиком своего времени У. Томсоном (Великобритания). Такой насос с полной уверенностью может обогнать и заменить все существующие котлы отопления (на жидком или газовом топливе либо работающие от электричества).

Типы насосов бывают разные (например, с горизонтальным или вертикальным грунтовым теплообменником). Поговорим о вертикальном типе насосов.

На глубине 100 метров проводится бурение скважины, для того чтобы появилась возможность забрать тепло из земли. Геотермальный тепловой насос с помощью специального зонда, в котором циркулирует особая жидкость (рассол), забирает тепло от земли. Именно она позволяет преобразовывать и направлять тепло в систему отопления и горячего водоснабжения, повышая на выходе температуру до +65°C. Электроэнергия затрачивается лишь при работе приводов. Единственным движущим элементом теплового насоса является компрессор со сроком эксплуатации в среднем порядка 15 лет. Даже при его замене такая установка отопления может прослужить еще долгие десятилетия.

Так, из одного потраченного кВт электроэнергии выходит 4 кВт преобразованной тепловой энергии, что соответствует коэффициенту эффективности теплового насоса, равному 1:4. На практике проверено, что такая установка окупается приблизительно через 5 отопительных сезонов. Но следует помнить, что если вы выберете подобный вариант отопления своего жилища, то организацию этой задачи следует планировать еще на начальном цикле строительства, так как установка теплового насоса потребует больших объемов земляных работ.

Источник: http://fazaa.ru/dom/novejshie-texnologii-dlya-otopleniya-doma.html

Самый эффективный путь экономии энергии в частном доме — это уменьшение стоимости затрат на отопление и приготовление горячей бытовой воды. Энергоэффективные технологии в этой области дают наиболее заметный результат. Тепловой насос позволяет собирать бесплатную энергию с участка земли около дома, причем неважно, какого размера участок. Действительно, тепловой насос требует некоторое количество электроэнергии для работы, но выдает в 3 — 4 раза больше энергии (имеется в виду тепловая энергия), чем потребляет от электросети.

Тепловые насосы — это компактные отопительные установки, предназначенные для автономного обогрева и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Они экологически чисты, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а также чрезвычайно экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, производит до 3-4 кВт тепловой энергии.

Применение тепловых насосов различной тепловой мощности является принципиально новым решением проблемы теплоснабжения и позволяет в зависимости от сезона и условий работы достигать максимальной эффективности в их работе. Тепловые насосы имеют большой срок службы до капитального ремонта (до 10-15 отопительных сезонов) и работают полностью в автоматическом режиме. Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы. Срок окупаемости оборудования не превышает 2-3 отопительных сезонов.

Можно ли изготовить тепловой насос своими руками — принцип работы теплового насоса

Тепловым насосом называется машина, которая поглощает низкопотенциальную теплоту из окружающей среды с температурой 4-6 градусов Цельсия и выше и передает ее в систему теплоснабжения потребителей в виде нагретой воды или воздуха. Передача тепла производится рабочим телом — хладагентом (фреоном). Электроэнергия, потребляемая тепловым насосом, тратится лишь на перемещение фреона по системе с помощью компрессора точно так же, как в холодильных машинах.

Система работает как котел при отоплении и как кондиционер при охлаждении. Зимой система тепло неостывшей земли передает в дом. Этот же цикл используется и при нагреве воды. Летом излишки тепла в доме передаются через теплообменник в обратном направлении.

Источником тепла может быть скалистая порода, земля, вода или, например, воздух. Охлажденный теплоноситель, проходя по трубопроводу, уложенному в землю (озеро) нагревается на несколько градусов. Внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник, называемый испарителем, отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса.

Внутренний контур теплового насоса заполнен хладогеном. Хладоген, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре -5 С. Из испарителя газообразный хладоген попадает, а компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник, конденсатор. В конденсаторе происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладоген отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам.

После прохождения через конденсатор жидкий хладоген может быть еще более охлажден, а температура прямой воды системы отопления увеличена посредством дополнительно установленного сабкулера. Давление хладогена, тем не менее, все еще остается высоким. При прохождении хладогена через редукционный клапан давление понижается, хладоген попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.

В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии для обогрева дома может быть использовано тепло естественного происхождения (наружный воздух; тепло грунтовых, артезианских и термальных вод; воды рек, озер, морей и других незамерзающих природных водоемов).

Получение тепла из скважины — наиболее распространенный тип устройства внешнего коллектора. Обычно используется скважина, аналогичная скважине для водоснабжения. В зависимости от мощности теплового насоса и глубины залегания грунтовых вод глубина скважины может составлять от 50 до 200 метров. Этот тип устройства внешнего коллектора наиболее удобен, т.к. не требует много места.

При сборе тепла с участка земли в землю на глубину 0,8 — 1 м укладывается труба диаметром 25 — 40 мм, как при укладке контуров теплого пола. В зависимости от мощности теплового насоса общая длина труб может составлять несколько сотен метров.

Если поблизости есть водоем, то можно уложить внешний контур на дно водоема. Это сократит длину внешнего контура до 2 раз.

Тепловые насосы комплектуются системой управления и автоматики, которая поддерживает заданный режим работы теплового насоса.

Энергетическая эффективность применения тепловых насосов зависит от температуры низкопотенциального источника и будет тем выше, чем более высокую температуру он будет иметь.

Экономическая эффективность применения тепловых насосов зависит от:

— температуры низкопотенциального источника тепловой энергии;

— стоимости электроэнергии в регионе;

— себестоимости тепловой энергии, производимой с использованием различных видов топлива.

Использование тепловых насосов вместо традиционно используемых источников тепловой энергии экономически выгодно ввиду:

— отсутствия необходимости в закупке, транспортировке, хранении топлива и расходе денежных средств, связанных с этим;

— высвобождения значительной территории, необходимой для размещения котельной, подъездных путей и склада с топливом.

Установка не нарушает целостность интерьера и концепцию фасада здания, так как нет внутреннего и внешнего блока, занимает минимум пространства и о ней станет известно вашим гостям только, если вы этого захотите.

Установка этих систем потребует проведения внутренних электромонтажных работ, прокладку внутренних воздуховодов, монтаж внешнего теплообменника. Стоимость этих работ зависит от ваших требований и расценок монтажной фирмы. Различают следующие конструкции геотермальных насосов:

— насос с открытым циклом: теплоноситель подается непосредственно из водоема и после прохождения цикла охлажденным возвращается обратно;

— насос с закрытым циклом: теплоноситель прокачивается через замкнутый контур, который может быть проложен глубоко в земле или по дну водоема. Это более экологически безопасный метод, чем открытый цикл;

— насос с горизонтальным теплообменником: замкнутый контур теплообменника укладывается горизонтально в глубокие траншеи;

— насос с вертикальным теплообменником: замкнутый контур теплообменника устанавливается вертикально в подготовленные отверстия. Применяется в тяжелом грунте или при ограниченности пространства участка. Наиболее эффективным считается тепловой насос с замкнутым циклом: теплоноситель прокачивается через замкнутый контур, который может быть проложен глубоко в земле или по дну водоема.

При работе этих систем используется возобновляемое тепло солнечного излучения, которое накоплено в земле. Поэтому применение тепловых насосов снижает затраты энергии полученной путем сжигания топлива и соответственно снижает выброс в атмосферу токсичных веществ. Кроме того, применение воздушных систем отопления позволяет контролировать состояние воздуха в Вашем доме, удалять вредные примеси, частицы пыли, споры, различные аллергены и запахи.

Учитывая компактность, экономичность и простоту в обслуживании, тепловые насосы по совокупности эксплуатационных параметров могут представлять интерес для различных категорий потребителей тепловой энергии.

Иностранный опыт

На рынке России тепловые насосы — новинка, однако в развитых странах эти устройства производятся и успешно эксплуатируются уже более 30 лет. Обратив свое внимание на опыт Швеции и Финляндии по применению тепловых насосов.

Население Швеции составляет в настоящее время 9 млн. чел. Количество индивидуальных домов (на семью) — около 1,6 млн. включая летние домики. Среди этой группы населения 550 000 используют в качестве источника энергии для обогрева электричество, 224 000 — электричество в сочетании с дровами, 104 000 — централизованное теплоснабжение (для новых домов). Около 350 000 домов обогревается тепловыми насосами различных типов.

Исторический обзор рынка. Уровень продаж на шведском рынке тепловых насосов испытывал значительные колебания в период 1986-1999 гг. Одна из причин роста объема продаж между 1986 и 1999 гг. — рост цен на нефть, поэтому стало выгодно переходить от жидкого топлива к тепловым насосам. Спад между 1991 и 1994 гг. был вызван застоем в строительстве нового жилья, падением цен на нефть, отменой дотаций и исчезновением непрофессиональных монтажников, появившихся в период высокого спроса в 1990-1991 гг. В результате всего этого объем продаж резко упал в 1992-1995 гг. Положительная тенденция после 1995 г. обусловлена тремя важными факторами:

— субсидиями правительства Швеции на перевод от жидкого топлива/электричества к отоплению тепловыми насосами. Эти субсидии оказали положительное воздействие на производство тепловых насосов вплоть до конца 1990-х гг.

— ростом строительства нового жилья одновременно с ростом связанных секторов рынка.

— введением Шведской Ассоциацией Тепловых Насосов (SVEP) сертифицирования монтажных оргнизаций, удостоверяющего наличие необходимого уровня квалификации для установки тепловых насосов. Более того, особое внимание уделялось потребительской надежности и безопасности, для чего Ассоциация предоставляла гарантии и страховки как часть общего пакета услуг. Целью этого было (и остается до сих пор) завовевание доверия будущих покупателей.

Рынок и развитие отрасли Согласно последнему прогнозу от Boverket (правительственное учреждение при Министерстве строительства), в 2000 г. было построено 19 000 жилых домов, а в 2001 г. их число составило 22 000. Более половины жилья составляют индивидуальные дома на одну семью. Это означает годовой прирост более 1000 жилых домов по сравнению с предыдущими периодами. Другое изменение в 2001 г. состоит в том, что рост продаж тепловых насосов с использованием тепла удаляемого воздуха значительнее, чем тепловых насосов, изспользующих рассол или воду.

Рост продаж в течение первой половины 2001 г. свидетельствует о годовом приросте примерно на 10% по сравнению с 1999 г. Как видно из графика, объем продаж после 1995 г. увеличивается каждый год.

В Швеции у тепловых насосов наибольшие шансы стать заменой жидкому топливу, электричеству, дровам для вновь строящегося жилья и для переоборудования существующих систем отопления. При этом предполагается, что качество производства тепловых насосов постоянно улучшается. Качество в этом контексте подразумевает все этапы — от изготовления до монтажа. Пользователь должен чувствовать себя под опекой даже после завершения монтажа. Этого можно добиться, уделяя столько же внимания постпродажному сервису, сколько и собственно торговле. Пакет услуг, включающий гарантии и страховки, разраотанный SVEP, играет важную роль и способствует завоеванию доверия, необзодимого для успеха на рынке.

Более 5 лет назад перспективы тепловых насосов в Финляндии были ограничены. Сейчас этот рынок быстро расширяется. Огромная потребность в энергии, рост стоимости энергоресурсов, защита окружающей среды и уже существующая надежная технология производства тепловых насосов — этим объясняется выбор финскими семьями тепловых насосов для обогрева своих новых домов. 5 лет назад только 1% новых домов отапливался тепловыми насосами. В этом году более 10% финских строителей устанавливают системы, которые снабжают дома дешевой и экологически чистой энергией с помощью тепловых насосов. Большая часть из них — тепловые насосы на воде/рассоле, утилизирующие через вертикальные или горизонтальные теплообменнике тепло грунта или одного из 200 000 озер Финляндии.

В настоящее время на рынок начали поступать тепловые насосы, работающие на удаляемом воздухе. Они являются весьма привлекательной альтернативой ввиду низкой стоимости и небольшой занимаемой площадью.

Полмиллиона домов обогреваются непосредственно электричесвом, большой потенциал для обогрева воздухом, средство для этого — тепловые насосы. Финляндия была и остается «землей обетованной» для систем электроотопления. Большинство зданий, построенных с 1970 по 1990 гг. оснащены электрорадиаторами или полами с электронагревом, что стало возможным благодаря дешевизне электричества и наступательной политике энергетических компаний. Электричество является единственным энергоресурсом для почти 500 000 домов.

Воздухо-воздушные тепловые насосы — это весьма привлекательная дополнительная система для таких домов с точки зрения экономии энергии. Тепловой насос способен отводить тепловую энергию от наружного воздуха с температурой до -15С и подать нагретый воздух для отопления дома. Вполне реально в Финляндии обеспечивать половину энергопотребления на отопление зданий с помощью тепловых насосов на наружном воздухе. Кроме того, в жаркие летние дни полезно и кондиционирование воздуха, являющееся другой функцией тепловых насосов. ОБщее число тепловых насосов в Финляндии составляет 10 000 — 15 000, из них 2 000 — 3 000 воздухо-воздушные тепловые насосы. Простые кондиционеры не включены в это число.

Не менее 25 000 систем водяного отопления ежегодно требует реконструкции. Этот потенциал дает основания для оптимистического прогноза сбыта тепловых насосов.

Большими и сложными задачами для отрасли тепловых насосов является подготовка и рспределение информации, обучение монтажного торгового персонала, поддержание на высоком уровне качества продукции и т. п. Это послужило основанием для создания в 1999 г. Финской Ассоциации Тепловых Насосов (SUPLU). В настоящее время SUPLU насчитывает 26 членов.

5 млн. финов привыкли к тому, что температура в помещении поддерживается на уровне 21С, независимо от наружных условий. Они также хотят иметь горячее водоснабжение, особенно для традиционной процедуры финской бани. После того как вся семья (а иногда и родственники) посидят в сауне, они любят подолгу стоять под горячим душем. Кроме того, финны хотят в своих домах дышать свежим воздухом, поэтому стандартный воздухообмен составляет 0,5 обм/ч. Температура наружного воздуха в Финляндии изменяется от 25 — 35С летом до -40С зимой. Требования к температуре в помещении, горячему водоснабжению и вентиляции в сочетании с климатом Скандинавии подразумевают что финские семьи должны оборудовать свои дома хорошим отоплением, сантехникой и системами кондиционирования воздуха. Техническая реализация этого требует расход энергии 20 000 кВт ч/год.

Что предлагает рынок?

Тепловые насосы не относятся к дешевому оборудованию. Начальные затраты на установку этих систем несколько выше стоимости обычных систем отопления и кондиционирования. Цена геотермального теплового насоса рассчитывается из условия 300-400 USD за 1кВт тепловой мощности. Однако, если рассматривать эксплуатационные расходы, то первоначальные вложения в геотермальный обогрев, охлаждение и горячее водоснабжение быстро окупаются за счет энергосбережения. Кроме того, необходимо учитывать, что при работе теплового насоса не требуется никаких дополнительных коммуникаций, кроме бытовой электрической сети.

Модельный ряд

тепловых насосов

Stiebel Eltron

За последние 25 лет фирма Stiebel Eltron вложила огромное количество времени и труда в разработку и развитие отопительных систем. В результате появилась надежная и готовая для серийного производства техника, обеспечивающая максимальный комфорт при эксплуатации — тепловые насосы.

Большой модельный ряд тепловых насосов предоставляет удобные и экономичные решения для самых различных требований, предъявляемых к отопительным приборам. Тепловые насосы являются частью обширной программы системотехники фирмы Stiebel Eltron, первоочередная цель которой — обеспечение высочайшего качества за счет применения новейших, альтернативных, экологически безопасных технологий.

Являясь одним из ведущих производителей в области отопительной, вентиляционной и водонагревательной техники, а также систем кондиционирования, Stiebel Eltron как производитель мирового масштаба несет большую ответственность за сохранение окружающей среды. Поэтому и в будущем компания будет продолжать активную деятельность в этом направлении.

В наше время системы отопления рассматриваются не только с точки зрения их экономичности, но и в свете экологической безопасности. То, что эти два фактора можно успешно объединить, доказывает создание теплового насоса. Тепловой насос использует естественную энергию, постоянно присутствующую в воздухе, воде и верхних слоях земли, и преобразует ее в полезное тепло для отопления. Положительным моментом в данном способе получения полезного тепла является то, что при практически неограниченном использовании источников тепла мы не наносим вреда окружающей среде.

Регулировка теплового насоса производится в зависимости от температуры наружного воздуха. Задача системы управления теплового насоса состоит в обеспечении заданной температуры. Результатом является очень высокий показатель соотношения полученного тепла для отопления к затраченной энергии. В числовом выражении это означает: из 1 кВтч электроэнергии в зависимости от теплового источника можно получить до 5 кВтч полезной энергии.

Источниками тепла могут быть воздух, грунтовые воды и земля. Благодаря компактной конструкции прибор не занимает много места и отличается простотой монтажа. Наиболее популярным является тепловой насос типа воздух-вода, так как его установка требует минимальных затрат. При установке как в помещении, так и вне его прибор способен забирать из наружного воздуха при температуре до -20°С полезное тепло, необходимое для отопления дома.

В будущем при решении вопроса о приобретении отопительной системы все большее значение будет иметь экологическая безопасность прибора. Благодаря тепловым насосам Stiebel Eltron уже сегодня реализуется основная идея экономичного и не наносящего ущерба окружающей среде отопления вашей квартиры или целого дома. Все компактные тепловые насосы фирмы Stiebel Eltron могут эксплуатироваться в составе как любых новых, так и уже существующих систем отопления. Во многих случаях возможен моновалентный режим работы, т.е. даже в отдельные особо холодные дни можно отказаться от дополнительной традиционной системы отопления и, тем самым, — от связанных с этим расходов, используя только тепловой насос.

Если же вы думали о том, чтобы отделить имеющуюся систему отопления от водонагревательной системы, тепловые насосы Stiebel Eltron могут предоставить вам и такую возможность. При большой потребности в горячей воде (например на промышленных предприятиях и в мастерских) эти приборы можно использовать исключительно для приготовления горячей воды. А путем соединения нескольких тепловых насосов можно создавать крупные и мощные отопительные и водонагревательные системы.

По виду теплоносителя во входном и выходном контурах ТН делятся на: ТН грунт-вода, вода-вода, грунт-воздух, вода-воздух, воздух-воздух. В целом, чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньше коэффициент преобразования тепла. Напротив, в низкотемпературных системах отопления таких как теплые полы или обогрев теплым воздухом тепловые насосы работают с максимальной эффективность и самостоятельно способны обеспечивать комфортные тепловые режимы в системах отопления и подготовки горячей воды. Такие системы называются моновалентными.

В системах подогрева воды (радиаторы, бойлеры), где необходимо под-держивать температуры до 60 С и выше, практикуется эксплуатация ТН в паре с дополни-тельным генератором тепла, т.е. используется бивалентная схема отопления, которая работает параллельно или при максимальных нагрузках.

Тепловые насосы воздух-вода

В воздушных тепловых насосах серии WPL источником тепла является проточный атмосферный воздух. Он может работать при температуре ок-ружающей среды от -20°С до +30°С. WPL можно размещать вне или внутри зданий, на-пример, в подвальных помещениях. Применяются для теплоснабжения зданий площадью до 270 кв.м. Отличаются простотой монтажа и, несмотря на свою высокую мощность, требуют мало места для установки.

Тепловые насосы для отопления

Тепловые насосы грунт-вода

Компактный тепловой насос WPF — это интеллектуальная система, которая ис-пользует бесплатную энергию окружающей среды и дополнительно солнечную энергию. Источник постоянного тепла — грунт, в котором находится коллектор с хладагентом, представляющий собой систему труб, уложенных «ковром» (горизонтальный коллектор) или вертикально (геотермический зонд).

На небольших участках земли рекомендуется устанавливать геотермический зонд, заглубленный в скважину на 100 м. Зонды сильнее горизонтальных коллекторов и могут поставлять 30-100 Вт тепловой энергии на один метр зонда. Если необходимо получить большую мощность, то устанавливают несколько зондов на расстоянии 5-7 метров. Горизонтальный коллектор требует больше места, укладывается на глубине от 1,2 до 1,5 м. Для одноквартирного дома с потребностью в тепле 8 кВт рекомендуется площадь коллектора около 250 кв.м. В приборах серии WPF почти все функциональные узлы уже установлены заводом-изготовителем: в корпусе находятся переключающий клапан для приготовления горячей воды, электрический нагреватель, регулятор WPF и многое другое.

Отличается высокой звукоизоляцией, кроме того, с новым хладагентом R410А к помещению, где устанавливается насос, не предъявляются требования по вентиляции.

Тепловой насос серии WPC — это комбинация надежного теплового насоса с высококачественным водонагревателем. Тепловой насос нагревает воду до 50 С, так же возможен подогрев с помощью электричества до 65 С. В систему встроены: накопительный водонагреватель объемом 240 литров, регулятор управления тепловым насосом. Функция удаленного доступа для компьютера, модем и мобильный телефон делают WPC прибором будущего и предоставляют высокий комфорт в обслуживании. Простая техника подключения всей системы и высокий КПД >4,3, очень тихая эксплуатация ставят данный прибор в разряд элитных.

Тепловые насосы типа грунт-вода наиболее универсальны, так как грунт — источник рассеянного тепла — всегда «под ногами» и уже на глубине 5-7 метров температура его практически постоянная и для средней полосы России составляет 5-8°С. Выбор схемы определяется теплопроводностью грунта и геометрией участка. Больше производительность тепло-сбора на увлажненных участках и меньше на сухих песчаных грунтах. В среднем 1 кв.м поверхности грунта может обеспечить 10-35 Вт мощности. Температура слоя грунта во-круг трубы, как показывает практика, постепенно снижается и тем сильнее, чем выше производительность ТН. Она может опуститься ниже нуля и даже промерзнуть, поэтому главная задача проектировщиком и строителей смонтировать и настроить тепловой насос так, чтобы грунт не промерзал и успевал набраться за лето «теплового жирка», при этом поставляя тепло потребителю.

Все компактные тепловые насосы фирмы Stiebel Eltron могут эксплуатироваться в уже существующих системах отопления. Во многих случаях возможен их моновалентный режим работы, когда полностью отказываются от дополнительных традиционных систем отопления и, тем самым, — от связанных с этим расходов, используя только тепловой насос. Путем соединения нескольких тепловых насосов можно создать крупные и мощные отопительные и водонагревательные системы, например, для промышленных предприятий. Можно использовать тепловые насосы параллельно с традиционными отопительными системами, замкнув их на наиболее энергоемкие системы потребления.

Независимо от того, используется централизованное или децентрализованное горячее водоснабжение, Stiebel Eltron готов предложить большой выбор энергоэфффективных приборов, включая тепловые насосы. Специалисты фирмы уже имеют практику, расчета и установки отопительных систем на базе тепловых насосов в Санкт-Петербурге и Москве и готовы предоставить квалифицированную информацию о работе с ТН.

Конструктивно тепловые насосы не являются сложными приборами, компактны и легко проходят в дверь шириной 90 см. Основная сложность заключается в квалифицированном подборе параметров настройки ТН в соответствии с параметрами первичного источника тепла, климатическими условиями региона и физическими характеристиками среды, питающей ТН. Это интересная работа для инженеров. Потребитель же получает от теплового насоса комфорт в гармонии с природой.

Модельный ряд марки Thermia

Thermia Villa — это комплектная отопительная установка с отопительной мощностью теплового насоса 5,5-21,5 кВт, дополнительным электротеном мощностью 6 или 9 кВт, микропроцессорным управлением и встроенным бойлером объемом 150 литров. В установке используется тихий и эффективный Scroll компрессор.

Сабкулер, установленный после конденсатора, обеспечивает извлечение дополнительной энергии, а значит, более высокую эффективность работы установки.

Thermia Villa может быть укомплектована комнатным датчиком температуры со встроенными функциями аварийной сигнализации.

Функция плавного запуска установки присутствует на моделях 105 и 155, это предотвращает возникновение пиковых нагрузок на электросеть при пуске компрессора.

Отопительная установка Thermia Villa может быть подключена к персональному компьютеру с помощью программы Thermia Supervision, это позволяет контролировать и оперативно регулировать работу системы отопления.

Thermia Eko

Thermia Eko — идеальный выбор для домов с большим потреблением горячей бытовой воды, для установки в паре с жидкотопливным (газовым) котлом либо в случае, когда существуют ограничения на высоту отопительной установки. Для обеспечения пиковых расходов горячей бытовой воды Thermia Eko устанавливается вместе с бойлером необходимого обьема.

Существует пять типоразмеров установки Thermia Eko, с выходной тепловой мощностью от 5,5 до 18 кВт. В стандартную комплектацию установки входит сабкулер. В установке, как и во всех других тепловых насосах Thermia, используется тихий и эффективный Scroll компрессор. Работой всей отопительной установки управляет встроенный микроконтроллер.

В комплект поставки входят гибкие подводящие трубопроводы для подключения внешнего контура и для подключения к системе отопления. На входе коллектора внешнего контура установлен встроенный грязевой фильтр и промывной клапан. На трех «старших» моделях присутствует функция плавного запуска установки. При больших потребностях в горячей бытовой воде установка может быть дополнительно оборудована электронагревателем, что позволяет увеличить температуру воды в бойлере и, таким образом, увеличить эквивалентный объем запасенной горячей бытовой воды.

Thermia Robust

Thermia Robust — эффективные и тихие теплонасосные установки для отопления больших домов. Существует три базовых типоразмера установки — 28 кВт, 38 кВт и 45 кВт. При потребности в большем количестве тепла установки могут соединяться в блок необходимой мощности. Все тепловые насосы Thermia Robust оснащены сабкулерами и компрессорами Scroll типа. В основе пр

Источник: http://remontinfo.ru/article.php?bc_tovar_id=111

Смотрите также:
10 марта 2022 года

Использование Земли для охлаждения и обогрева вашего дома

Большинство людей с удивлением узнают, что независимо от того, какая погода там, где вы живете, температура под землей всегда остается между 45 и 75 градусами по Фаренгейту. Эксперты в области систем отопления и охлаждения разработали способ использования этого природного явления с помощью систем геотермальных или геотермальных тепловых насосов (GSHP). Результаты не только невероятно эффективны, но и экологически безопасны.

Геотермальные системы/системы GSHP используют природные подземные температуры путем обмена теплом с землей с использованием подземной сети труб, заполненных водой (или хладагентом).Зимой жидкость вытягивает тепло из земли и передает его в дом через теплообменник. Летом система забирает тепло из дома и отдает его обратно в землю. Это невероятная технология, которую можно использовать практически в любом доме, даже на небольших участках.

Хотя многие люди только сейчас слышат о системах GHP, эта технология не нова. По словам Джима Боуза, исполнительного директора Международной ассоциации геотермальных тепловых насосов (IGSHPA), «многие люди думают, что геотермальная энергия — это новая технология, из-за которой строители и домовладельцы неохотно ее используют. «На самом деле, — сказал он, — этой идее более 150 лет».

Системы GHP имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными системами отопления и охлаждения. Не последним из них является экономическая эффективность. После того, как первоначальные инвестиции сделаны для установки системы, геотермальное отопление и охлаждение становятся значительно дешевле, чем другие системы. Вот как это измеряется с точки зрения затрат на миллион БТЕ (БТЕ — это количество тепла, выделяемого свечой):

Геотермальная энергия = 2,99 доллара США.05 за кВт)

Источник воздуха = 5,23 доллара (0,05 доллара за кВт)

Электричество = 14,73 доллара (0,05 доллара за кВт)

Природный газ = 10,20 доллара (1,00 доллара за тепло)

Пропан = 13,92 доллара 1,90 долл. США за галлон)

Мазут = 40,15 долл. США (4,50 долл. США за галлон)

Геотермальная энергия, безусловно, самая дешевая. Есть и другие преимущества, в том числе:

  • Эффективность и экологичность – Системы GHP передают тепло, а не производят его, поэтому они не зависят от ископаемого топлива.
  • Долговечность — система GHP устанавливается и защищается под землей. Срок службы труб около 50 лет.
  • Не требуется места на полу. Для работы системы GHP не требуется большой блок обогрева/охлаждения или даже радиатор.
  • Удобство — влажность не проблема.
  • Тихие системы GHP не используют внешние компрессоры , поэтому шума практически нет.

Как видите, у системы GHP множество преимуществ.Минусов мало. Самым большим препятствием для большинства людей является первоначальная стоимость и отсутствие знаний о том, как работает система GHP.

Если вы хотите получить бесплатную оценку стоимости установки системы GSHP в вашем доме, свяжитесь с Unique Indoor Comfort сегодня. Мы оценим ваши нагрузки по отоплению и охлаждению, тип вашей почвы, оценим количество имеющейся у вас земли по сравнению с тем, что необходимо, и рассмотрим другие подземные коммуникации и спринклерные системы, среди прочего. Когда у вас будет полная информация, вы, как и многие другие, можете решить, что инвестиции в систему GHP окупятся за счет экономии в течение нескольких лет.Это также повысит стоимость вашего дома. И это то, что вы можете чувствовать себя хорошо.

NWS JetStream — передача тепловой энергии

Источником тепла для нашей планеты является Солнце. Энергия солнца передается через космос и через земную атмосферу на земную поверхность. Поскольку эта энергия нагревает поверхность земли и атмосферу, часть ее является или становится тепловой энергией. Существует три способа передачи тепла в атмосферу и через нее:

  • излучение
  • проводимость
  • конвекция

Радиация

Если вы стояли перед камином или возле костра, вы чувствовали передачу тепла, известную как излучение.Ближайшая к огню сторона вашего тела нагревается, в то время как другая сторона остается незатронутой жаром. Хотя вы окружены воздухом, воздух не имеет ничего общего с этой передачей тепла. Точно так же работают лампы накаливания, которые поддерживают температуру пищи. Радиация – это перенос тепловой энергии через пространство электромагнитным излучением.

Большая часть электромагнитного излучения, поступающего на Землю от Солнца, невидима. Только небольшая часть приходит как видимый свет. Свет состоит из волн разной частоты.Частота — это количество повторений события в течение заданного времени. В электромагнитном излучении его частота — это количество электромагнитных волн, проходящих мимо точки каждую секунду.

Наш мозг интерпретирует эти разные частоты в цвета, включая красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Когда глаз видит все эти разные цвета одновременно, он интерпретируется как белый. Солнечные волны, которые мы не видим, — это инфракрасные волны, частота которых ниже, чем у красного, и ультрафиолетовые волны, частота которых выше, чем у фиолетового света.[подробнее об электромагнитном излучении] Именно инфракрасное излучение вызывает ощущение тепла в нашем теле.

Большая часть солнечной радиации поглощается атмосферой, а большая часть того, что достигает земной поверхности, излучается обратно в атмосферу, превращаясь в тепловую энергию. Объекты темного цвета, такие как асфальт, поглощают лучистую энергию быстрее, чем объекты светлого цвета. Однако они также излучают свою энергию быстрее, чем более светлые объекты.

Урок: тает в сумке, а не в руке

Проводка

Теплопроводность – это передача тепловой энергии от одного вещества к другому или внутри вещества.Вы когда-нибудь оставляли металлическую ложку в кастрюле с супом, разогретым на плите? Через некоторое время ручка ложки станет горячей.

Это связано с передачей тепловой энергии от молекулы к молекуле или от атома к атому. Кроме того, когда объекты свариваются вместе, металл нагревается (оранжево-красное свечение) за счет передачи тепла от дуги.

Это называется теплопроводностью и является очень эффективным методом передачи тепла в металлах. Однако воздух плохо проводит тепло.

Конвекция

Конвекция – это передача тепловой энергии в жидкости.Этот тип нагрева чаще всего встречается на кухне с кипящей жидкостью.

Воздух в атмосфере действует как жидкость. Солнечные лучи падают на землю, нагревая скалы. По мере того, как температура породы повышается из-за теплопроводности, тепловая энергия выделяется в атмосферу, образуя воздушный пузырь, который теплее окружающего воздуха. Этот пузырь воздуха поднимается в атмосферу. По мере подъема пузырек остывает, а тепло, содержащееся в пузыре, уходит в атмосферу.

По мере того, как горячая воздушная масса поднимается, воздух заменяется окружающим более холодным и плотным воздухом, который мы ощущаем как ветер. Эти движения воздушных масс могут быть небольшими в определенном регионе, например, локальными кучевыми облаками, или большими циклами в тропосфере, охватывающими большие участки земли. Конвекционные потоки ответственны за многие погодные условия в тропосфере.

Быстрые факты

Не тепло, которое вы чувствуете, а ультрафиолетовое излучение солнца вызывает солнечные ожоги, которые приводят к раку кожи.Солнечное тепло не приводит к солнечному ожогу.

По данным Американской академии дерматологии, солнечный свет состоит из двух типов вредных лучей, достигающих земли: ультрафиолетовых лучей А (UVA) и ультрафиолетовых лучей B (UVB). Чрезмерное воздействие любого из них может привести к раку кожи. Каждый из этих лучей не только вызывает рак кожи, но и делает следующее:

  • Лучи UVA могут преждевременно состарить кожу, вызывая появление морщин и пигментных пятен, и могут проникать сквозь оконное стекло.
  • Лучи UVB являются основной причиной солнечных ожогов и блокируются оконным стеклом.

Безопасного способа загорать не существует. Сюда входит излучение от искусственных источников, таких как солярии и солнечные лампы. Каждый раз, когда вы загораете, вы повреждаете кожу. По мере накопления этого повреждения вы ускоряете старение кожи и увеличиваете риск развития всех видов рака кожи.

Даже в пасмурные дни ультрафиолетовое излучение может проходить сквозь облака и вызывать солнечные ожоги, если вы достаточно долго находитесь на открытом воздухе.

Геотермальная энергия · Границы для молодых умов

Аннотация

Знаете ли вы, что глубоко внутри Земля очень горячая и что это тепло может генерировать энергию? Эта энергия, называемая геотермальной энергией, может производить электричество по всему миру! Все начинается с воды.Вода находится внутри горных пород почти везде, даже очень глубоко под поверхностью Земли, где очень жарко. Вода внутри горячих камней тоже очень горячая, и когда эта жидкость достигает поверхности Земли, она может генерировать электричество, которое может зажечь лампочку, зарядить ваш телефон и даже привести в действие ваш автомобиль! Геотермальная энергия – это зеленая энергия! Он не выбрасывает углекислый газ в атмосферу, почти неисчерпаем и доступен круглосуточно и без выходных, потому что внутри Земли всегда жарко. В будущем ученые надеются расширить использование геотермальной энергии за счет усовершенствования технологий, что позволит использовать эту мощную, завораживающую энергию в еще большем количестве городов.

Что такое геотермальная энергия?

Геотермальная энергия — это возобновляемая энергия , которая извлекается из тепла внутри Земли. Мы можем использовать эту энергию не только для производства электроэнергии, но и для обогрева и охлаждения зданий, а также для спа и горячих источников.

Но откуда берется это тепло? Тепло в центре Земли является побочным продуктом химических и ядерных реакций, происходящих глубоко в ядре Земли, реакций, которые происходят уже миллиарды лет.Распространенным побочным продуктом этих реакций является тепло, которое затем медленно мигрирует вверх по Земле, пока мы не сможем достичь его, пробурив землю. Поскольку эти реакции глубоко внутри земли будут продолжаться, любое тепло, которое мы используем, будет заменено или возобновлено. Геотермальная энергия, наряду с солнечной, ветровой и гидроэнергетикой, считается возобновляемым источником энергии, потому что мы можем использовать ее вечно.

Где мы находим геотермальную энергию?

Хотя тепло из центра Земли повсюду мигрирует на поверхность, тепло концентрируется на краях тектонических плит .Тектонические плиты — это кусочки земной поверхности, которые собираются вместе, как пазлы, и перемещаются медленно, примерно так же быстро, как растут ваши ногти. Эти пластины могут перетираться друг о друга или проскальзывать друг под другом, поэтому их края очень горячие и считаются динамическими местами. На самом деле края тектонических плит отмечены множеством землетрясений, как в Калифорнии, и извержений вулканов, как в Японии.

Например, край Тихоокеанской плиты называется Огненным кольцом из-за особенно большого количества землетрясений и извержений вулканов, происходящих там (см. рис. 1).Западная часть Соединенных Штатов является частью огненного кольца, поэтому больше тепла поступает на поверхность Земли в таких штатах, как Невада и Калифорния. Здесь вы найдете все современные геотермальные электростанции в США

.
  • Рис. 1. Карта мира с указанием тектонических плит и их границ.
  • Огненное кольцо проходит по периметру Тихоокеанской плиты (Служба национальных парков). Сходящиеся границы, показанные красным, — это места, где плиты движутся навстречу друг другу.Расходящиеся границы, показанные белым цветом, — это места, где плиты удаляются друг от друга. Границы преобразования, показанные золотым цветом, — это места, где плиты скользят мимо друг друга. Желтые точки представляют сейсмическую активность, которая, как вы видите, наиболее сильна на краях пластин. Карта тектонических плит Службы национальных парков.

Посмотрите на карту тектонических плит выше и посмотрите на страны, через которые пересекаются границы плит. Вы замечаете закономерность? Страны с большим количеством геотермальной энергии, такие как Исландия и Индонезия, также находятся прямо на границе плиты.Подумайте обо всем потенциале геотермальной энергии по всему миру!

Сколько геотермальной электроэнергии производится в настоящее время?

Много гигаватт ! Гигаватт, обычно сокращенно ГВт, может питать около 1 000 000 домов. Во всем мире производится около 12,8 ГВт геотермальной электроэнергии и около 3,5 ГВт только в США. 3,5 ГВт могут питать около 3 500 000 домов, что эквивалентно почти всем домохозяйствам во всем штате Джорджия! Это может показаться большим, но скоро оно станет больше: около 1.3 ГВт дополнительной электроэнергии от геотермальной энергетики в разработке прямо сейчас!

Из чего состоит геотермальный резервуар?

Чтобы использовать геотермальную энергию глубоко под землей, нам нужны три компонента: (1) тепло, (2) жидкость и (3) проницаемость , или проходы через скалу.

Как мы уже говорили, тепло из центра Земли естественным образом мигрирует к поверхности Земли и находится повсюду под землей, хотя количество тепла немного варьируется от места к месту.

Нам также нужна жидкость внутри подземных пород, чтобы поглощать тепло и выводить его на поверхность для нас. Эта жидкость не обычная вода; это не вода, которая течет из вашего крана, или океанская вода, или сельскохозяйственная вода, или что-то еще, что вы когда-либо видели. Эта жидкость имеет странные цвета, странные запахи и течет по-другому.

Наконец, нам нужны пути для того, чтобы вода текла под землю. Эти пути обычно состоят из разломов или трещин в скалах, которые очень маленькие и соединены друг с другом.Эти трещины позволяют жидкости медленно циркулировать и повышать температуру.

Когда эти три вещи происходят вместе, они создают геотермальный резервуар . Мы можем выкачивать горячую воду из резервуара, направлять ее через электростанцию, использовать для вращения турбины и выработки электроэнергии. Затем это электричество может быть отправлено в дома по линиям электропередач. Если у нас нет этих трех вещей вместе, то нет никакого способа генерировать энергию из геотермальной энергии.

Вы можете спросить: «Ну, тепло может быть возобновляемым, но как насчет жидкости? Сможешь израсходовать всю горячую жидкость? На самом деле, после того, как горячая вода была использована для производства энергии, ее можно вернуть под землю, где вода может быть повторно нагрета и снова может генерировать электричество (см. рис. 2). Это идеальный круг!

  • Рисунок 2. На этом рисунке показана циркуляция жидкости на электростанции, использующей энергию геотермального резервуара (Министерство энергетики).
  • Горячая вода из-под поверхности закачивается в добывающую скважину и направляется на электростанцию. Внутри завода тепло воды используется для вращения турбины, вырабатывающей электричество. После того, как тепло использовано, вода становится холодной и закачивается обратно в недра через нагнетательную скважину. Эта вода теперь снова нагревается с течением времени и снова проходит цикл.

Могут ли люди создавать свои собственные геотермальные ресурсы?

В настоящее время проводится много исследований, чтобы выяснить, как создать геотермальные резервуары в местах, где под землей есть горячие породы.В некоторых местах есть горячие породы, но мало проницаемости или флюидов, чтобы доставить это тепло на поверхность для производства энергии. В этих случаях можно нагнетать флюид в горячие породы и создавать проницаемость. Такой искусственный геотермальный резервуар позволит производить геотермальную электроэнергию где угодно. Мы могли бы не только строить геотермальные электростанции на поверхности Земли, но и строить геотермальные резервуары под землей. Это было бы революционно и могло бы генерировать почти на 500 ГВт больше электроэнергии, чем в настоящее время производится геотермальной энергией.

Какие исследования проводятся для увеличения наших геотермальных ресурсов?

Многие специалисты самых разных специальностей работают над тем, чтобы выяснить, как использовать больше геотермальной энергии. Например, ученые-компьютерщики учат компьютеры искать горячие камни; инженеры изобретают новые способы бурения и строительства геотермальных резервуаров; и многие ученые пачкают руки, выходя из своих лабораторий, чтобы проверить свои изобретения, связанные с геотермальной энергией, в реальных условиях.И последнее, но не менее важное: совместное использование является огромной частью продвижения геотермальной энергии. Обмен данными, обмен идеями, обсуждение будущего и участие в исследованиях других ученых. Геотермальное сообщество — это сплоченная семья, и они всегда поддерживают друг друга и помогают друг другу.

Таким образом, мы рассказали, что такое геотермальная энергия и где ее можно найти, а также что нужно для создания или создания геотермального резервуара. Геотермальная энергия благотворно влияет на окружающую среду, почти неисчерпаема , всегда доступна и в будущем может обеспечить электроэнергией и обогревом города и поселки по всему миру.

Глоссарий

Геотермальная энергия : Тепловая энергия, вырабатываемая и хранящаяся в Земле.

Возобновляемая энергия : Энергия, полученная из ресурсов, которые естественным образом пополняются в течение жизни человека.

Тектонические плиты : Кусочки земной коры, которые собираются вместе, как пазл. Со временем плиты перемещаются и взаимодействуют друг с другом, что приводит к вулканической и сейсмической активности на их краях.

Гигаватт (обычно сокращенно ГВт) : Мера энергии. 1 ГВт может питать около 1 000 000 домов.

Проницаемость : Способность материала пропускать через себя жидкости, обычно через трещины или небольшие взаимосвязанные отверстия в материале.

Геотермальный резервуар : Место, где можно извлекать энергию из-под земли, потому что условия в самый раз.

Турбина : Механическое устройство, которое вращается и вырабатывает электроэнергию в сочетании с генератором.

Неисчерпаемый : Бесконечный; не может иссякнуть.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Отопление домов без обогрева планеты?

С наступлением последних недель осени многие домохозяйства начинают включать свои отопительные приборы, которыми они будут пользоваться до первых признаков весны.Человеческая потребность защищать себя от холода, чтобы выжить, существовала с незапамятных времен, но системы отопления претерпели значительные изменения с тех пор, как было открыто самое простое решение — огонь. Тем не менее, у более популярных сегодня решений все еще есть незавершенные задачи: доступ к каждому более безопасным и устойчивым способом.

Отчет Всемирной организации здравоохранения о качестве воздуха показал, что системы отопления производят два из четырех типов загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, двуокись азота и двуокись серы.В Европейском Союзе системы отопления и охлаждения потребляют более 50 процентов потребляемой энергии. Кроме того, это энергоснабжение происходит в основном за счет ископаемого топлива, в частности, 84 процента в ЕС. Вклад отопления в глобальное потепление вместе с проблемами доступа к этой основной потребности значительной части населения подтверждает необходимость эволюции существующих систем.

Проблема отопления для наиболее уязвимых слоев населения

При решении вопроса об устойчивом отоплении домов ключевым фактором, который следует учитывать, является неравенство.С одной стороны, по оценкам ООН, около 3 миллиардов человек в мире продолжают использовать твердое топливо, такое как древесина, сельскохозяйственные отходы, уголь и экскременты, для приготовления пищи и отопления своих домов. Загрязнение воздуха внутри помещений, вызванное этими видами топлива, может привести к тому, что воздух в плохо вентилируемых домах будет содержать в 100 раз больше мелких частиц, чем рекомендовано . Эта опасность больше для женщин и детей, которые проводят больше времени в своих домах.

Использование твердого топлива, такого как уголь, для приготовления пищи приводит к высокому уровню загрязнения воздуха внутри помещений во многих домохозяйствах. Изображение: SHOT (Unsplash).

С другой стороны, в странах, где системы отопления в целом безопасны, наиболее острой проблемой является энергетическая бедность , то есть неспособность домохозяйств покрыть затраты энергии на свои основные потребности. Информационный бюллетень Испанского Красного Креста о социальной уязвимости в области жилищной и энергетической бедности, опубликованный в декабре 2018 года, показал, что уровень энергетической бедности в испанских домохозяйствах с низким доходом был выше, чем десять лет назад .Согласно данным исследования условий жизни, в общей сложности 6,8 млн человек в Испании, скорее всего, будут страдать от неадекватной температуры в своих домах и/или задержек с оплатой счетов за коммунальные услуги.

Пассивные дома: Будущее отопления и кондиционирования?

Ключ к будущему отопления и охлаждения наших домов может заключаться в системах пассивного отопления . Одним из ресурсов биоклиматической архитектуры является проектирование и строительство зданий с учетом окружающей среды. Идея пассивных домов заключается в возможности поддержания комфортной температуры в помещении в течение всего года без необходимости прибегать к традиционным системам отопления или, по крайней мере, в гораздо меньшей степени. Основы этой тенденции вовсе не новы, поскольку происхождение этого стандарта для строительства, известного как Passivhaus , возникло в 1988 году. Этот стандарт уже включал преимущества таких ресурсов, как отличная теплоизоляция, контроль инфильтрации и максимальное использование солнечной энергии. энергии для снижения потребления энергии домохозяйствами на 70 или 80 процентов.Тем не менее, было бы нелегко принять эту меру в зданиях, которые не были недавно построены.

Строительство на основе концепции Passivhaus (стандарт строительства домов профессоров Бо Адамсона и Вольфганга Файста) в Дармштадте (Германия). Изображение: Википедия

 Хотя этот стандарт существует уже более 30 лет, эти методы еще не получили широкого распространения в домах, но все это может скоро измениться. В Европейском Союзе и в соответствии с Директивой ЕС 2018/844, которая направлена ​​на переход к устойчивой энергетической системе, государствам-членам была установлена ​​необходимость принятия мер по обезуглероживанию жилого фонда на своих территориях в период до 2050 года .В новых зданиях следует поощрять высокоэффективные конструкции с такими характеристиками, как рассмотренные выше. Для существующих зданий цель будет заключаться в проведении реконструкции для улучшения тепловых установок и изоляции домов.

 Несмотря на хаос, вызванный пандемией COVID-19, когда мы работаем над достижением наших целей в области устойчивого развития во всем мире, меры по борьбе с изменением климата остаются приоритетом в условиях кризиса, поскольку глобальное изменение климата все еще может иметь самые разрушительные последствия.

Сара Гонсалес для OpenMind

Азбука геотермальных тепловых насосов

Геотермальные тепловые насосы являются удивительно удобным, эффективным, экономичным и экологически безопасным источником тепла и охлаждения. Если вы подумываете о геотермальном тепловом насосе Nordic для своего дома, у вас, вероятно, возникло немало вопросов о том, какую выгоду вы получите, что вы можете ожидать и как работает процесс установки. Мы собрали ответы на некоторые из наиболее частых вопросов, которые нам задают.Читайте дальше, чтобы узнать об использовании геотермального отопления и охлаждения в вашем доме.

Что такое геотермальное отопление?

Земля содержит огромное количество тепловой энергии, даже в верхней части коры. Геотермальное тепло — это тепло, получаемое как за счет внутренней температуры Земли , так и за счет солнечной тепловой энергии, хранящейся в земле. Верхняя часть земной коры, литосфера, поддерживает постоянную температуру, при этом температура повышается до 1 000°C по мере того, как глубина уменьшается дальше в этом слое.В ядре Земли температура оценивается в 6000°C. Геотермальная энергия использует это тепло в очень малых масштабах, в самом внешнем слое земной коры.

Геотермальные системы отопления и охлаждения — это эффективный и чистый способ использовать экологически чистую возобновляемую тепловую энергию из того, что уже существует на Земле, поддерживая в вашем доме комфортную температуру круглый год. Любой, кто был на горячем источнике , видел воочию невероятную тепловую силу земли — почему бы не использовать этот невероятный ресурс для обогрева наших домов?

Почему стоит выбрать геотермальный тепловой насос?

Это просто

Геотермальные системы отопления и охлаждения обеспечивают комфортную постоянную температуру круглый год одним нажатием кнопки (термостата).Вам не нужно беспокоиться об обслуживании или утечках масляного бака, складывании дров или чистке журналов пылесосом. Единственное техническое обслуживание, которое требуется, — это периодическая замена воздушных фильтров, если у вас есть тепловой насос вода-воздух. А поскольку геотермальное отопление и охлаждение, которыми вы будете наслаждаться с скандинавским тепловым насосом, являются негорючим источником энергии, дым и копоть, оставляющие пятна на драпировках, как в случае с дровяной печью или камином, никогда не будут проблемой в вашем доме.

Геотермальные тепловые насосы надежны и долговечны — независимо от климата.Поскольку компоненты геотермальной системы отопления и охлаждения устанавливаются либо в помещении, либо под землей, они не видны на вашей территории, не подвержены вандализму или износу из-за погодных условий и не могут быть заблокированы или препятствовать большое количество снегопадов.

Это эффективно

Обычные источники энергии, такие как нефть, природный газ, уголь или древесина, сжигают топливо для выработки тепла и не обеспечивают 100% эффективности, что означает, что часть тепла теряется через дымоход.С традиционными источниками тепла ваш дом никогда не получит 100% возможной тепловой энергии, содержащейся в фактическом топливе. При геотермальном отоплении не нужно ничего сжигать для получения тепла, потому что оно распределяет уже существующее тепло.

Поскольку геотермальные тепловые насосы просто перемещают существующее тепло из одного места (земли) в другое (ваш дом), само тепло является бесплатным. Электричество используется только для работы теплового насоса. Это означает, что на каждый 1 ватт электроэнергии, который используется для работы теплового насоса, из земли собирается 4 ватта тепловой энергии.Это означает, что эффективность геотермального отопления и охлаждения составляет 400 %, а это означает, что вам не нужно беспокоиться о потерях потенциального тепла.

В отличие от других возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия или энергия ветра, на геотермальную энергию не влияет погода. Независимо от того, облачно ли, солнечно, ветрено, неподвижно или идет снег, ваша система геотермального отопления и охлаждения будет постоянно и эффективно обеспечивать комфорт в вашем доме.

Это экономично

Благодаря эффективности геотермальной системы отопления и охлаждения Nordic эти тепловые насосы могут стать отличным выбором для бюджета вашей семьи.После того, как система установлена, единственными текущими эксплуатационными расходами являются скромное количество электроэнергии, используемой для работы насоса, в то время как он улавливает тепло под нашими ногами. Поскольку тепло Земли является бесплатным и устойчивым, оно не подвержено взлетам и падениям мировой экономики. Фактически, геотермальные системы отопления и охлаждения могут сократить ваши счета за отопление до 75%!

Как это снижает ваши расходы? Вот пример:

Представьте, что ваш дом площадью 1750 квадратных футов отапливается исключительно электрическими плинтусами.Электрические плинтусы имеют 100% КПД, а это означает, что 1 ватт потребляемой электроэнергии генерирует 1 ватт тепловой энергии. Подсчитано, что ваш дом потребляет 120 кВтч на квадратный метр в год при общей тепловой нагрузке 21 000 кВтч в год. При использовании местного тарифа на коммунальные услуги в размере 0,16 доллара США за кВтч общий годовой счет за отопление составляет 3360 долларов США.

Как указано выше, геотермальные тепловые насосы имеют КПД 400%, поэтому для получения четырех ватт тепловой энергии требуется один ватт электроэнергии. Ваши потребности в отоплении не меняются, но для получения этого тепла вам потребуется на 75 % меньше энергии. Таким образом, вместо использования 21 000 кВтч в год вы будете использовать 5250 кВтч в год. Сохраните тот же тариф на электроэнергию, и у вас будет общий годовой счет за отопление… всего 840 долларов.

Использование геотермальной энергии в домах

Геотермальная система отопления и охлаждения использует постоянную температуру верхней коры земной поверхности и использует ее для обогрева дома зимой. Он также может обратить процесс вспять и извлекать тепло из вашего дома и передавать его обратно в относительно более прохладную землю летом, выступая в качестве вашей системы кондиционирования воздуха.

Как это делают тепловые насосы?

Геотермальная система отопления и охлаждения состоит из трех компонентов: источника энергоснабжения, теплового насоса и системы распределения энергии.

Источник питания также известен как контур заземления. Контур заземления состоит из пластиковых труб, закопанных в землю горизонтально или вертикально. Контур заземления собирает тепло от земли через жидкость, циркулирующую по пластиковым трубкам, которая затем поглощает тепло земли и переносит его к тепловому насосу.

Геотермальный тепловой насос  – это место, где тепловая энергия земли становится источником тепла для вашего дома. Тепловой насос извлекает тепловую энергию, которая была поглощена жидкостью в контуре заземления, и концентрирует ее в полезную тепловую энергию с помощью своего компрессора. Оттуда тепловой насос передает сконцентрированную тепловую энергию в последний компонент: вашу систему распределения энергии.

Система распределения энергии  – это процесс распределения концентрированного тепла по всему дому, обеспечивающий тепло и комфорт вам и вашей семье.Две системы распределения, совместимые с геотермальным отоплением и охлаждением, — это воздуховоды (принудительная подача воздуха) или лучистое тепло в полу. Геотермальная тепловая энергия также может быть интегрирована в ваш водонагреватель, обеспечивая вашу семью горячим душем и ванной за долю от традиционных затрат на энергию.

Выбор геотермальной системы отопления и охлаждения

Выбор системы распределения энергии для геотермальной системы отопления и охлаждения, к счастью, является одним из самых простых решений, которые вы, как домовладелец, примете.Ваше решение будет зависеть от возраста вашего дома, от того, построен ли он или находится в стадии строительства (или на реконструкции), а также от того, сколько в нем этажей.

Двумя основными системами распределения энергии, совместимыми с вашим геотермальным тепловым насосом, являются системы лучистого теплого пола и система воздуховодов с принудительной подачей воздуха. Модель вашего геотермального теплового насоса будет определяться используемой системой распределения энергии.

Теплый пол

Если вы рассматриваете возможность использования геотермального теплового насоса для новой постройки или готовитесь заменить существующее напольное покрытие, вероятно, лучшим вариантом будет система обогрева пола (также известная как лучистое тепло). В некоторых новых домах уже установлены системы напольного отопления, что упрощает демонтаж существующего источника тепла и подключение геотермального теплового насоса к системе напольного отопления.

Теплый пол работает через полиэтиленовые трубы, проложенные под полами. Жидкость, обычно смесь воды и антифриза, нагревается геотермальным тепловым насосом, а затем распределяется по замкнутому контуру по трубопроводу. По мере того, как жидкость движется, она возвращается к геотермальному тепловому насосу для повторного нагрева, что приводит к непрерывному потоку тепла под полом и под вашими ногами.Затем это тепло поднимается, чтобы обогреть весь дом.

Принудительная подача воздуха

Во многих старых или двухэтажных домах есть печи с принудительной вентиляцией, которые подают нагретый воздух по всему дому через воздуховоды. Воздух нагревается масляной, газовой или дровяной печью. Чтобы установить геотермальную систему отопления и охлаждения в этих домах, система теплового насоса заменит существующую печь, раздувая тепло по воздуховодам вашего дома.

Система теплового насоса будет отличаться от печи тем, что не требует регулярного обслуживания, за исключением замены воздушного фильтра.Вам не нужно покупать масло, складывать дрова или платить за чистку дымохода. Кроме того, поскольку система геотермального теплового насоса использует горячий воздух с более низкой температурой, вам будет более комфортно. Выходная температура геотермального тепла ниже, чем у традиционных печей, но объем воздуха для компенсации выше. Эта комбинация большого объема и низкой температуры устраняет несоответствия отопления в доме, например, когда одна сторона комнаты слишком теплая, потому что там находится регистр, а другая сторона слишком холодная.Благодаря геотермальному теплу весь дом имеет постоянную комфортную температуру.

Водонагреватели

После отопления вашего дома нагрев горячей воды для бытовых нужд является вторым по величине потреблением энергии в вашем доме. Между стиркой белья, посуды и самих себя горячая вода является необходимостью в наших домах, и часто дорогой.

Ваш геотермальный тепловой насос Nordic можно подключить к водонагревателю, просто выбрав агрегат с пароохладителем.Всякий раз, когда компрессор геотермального теплового насоса работает для обогрева или охлаждения вашего дома, вода из вашего резервуара для горячей воды циркулирует через пароохладитель и нагревается контуром горячего хладагента внутри теплового насоса. В большинстве случаев ваш скандинавский тепловой насос повысит температуру горячей воды для бытовых нужд до 60 °C без дополнительных затрат, что значительно снизит нагрузку на ваш водонагреватель.

Когда геотермальный тепловой насос не работает, ваш бак с горячей водой будет просто работать, как и раньше, используя электрические нагреватели в баке для горячей воды для нагрева воды.

Выбор цикла

Источник энергоснабжения, или «контур заземления», является ключевым этапом в установке теплового насоса. Этот заземляющий контур будет каналом, который забирает тепло из земли, а затем приносит его в ваш дом. Существует три основных типа контуров заземления, и тип, который подойдет вам лучше всего, полностью зависит от вашей собственности и ее характеристик. Если вам нужна помощь в принятии решения о том, какой тип контура заземления лучше всего подойдет для вашей собственности, ваш специалист по установке геотермального теплового насоса может дать рекомендации.

Система с открытым контуром

Система с открытым контуром собирает тепло из грунтовых вод. Это достигается за счет перекачки воды из «входной» скважины в ваш тепловой насос, который затем удаляет и сжимает тепло, а холодную воду отбрасывает обратно во вторую «отводящую» скважину.

Температура воды в колодце на входе не менее 4,4°C или выше, в зависимости от того, где вы находитесь. Тепловой насос извлекает это тепло и возвращает использованную воду в землю через вторую «отводную» скважину, которая примерно на 3 градуса холоднее, чем раньше.Как только холодная вода возвращается в водоносный горизонт, она рециркулируется, повторно нагревается и используется повторно. Никакие химические вещества не добавляются в воду. Тепловой насос просто снова и снова забирает у него тепло.

Если на вашем участке уже есть колодец со значительным расходом, это самый дешевый способ обеспечить источник энергии для вашего теплового насоса. Обязательно проконсультируйтесь с местным муниципальным управлением перед началом любого бурового проекта, чтобы убедиться, что он соответствует правилам вашего региона.

Система горизонтальной петли

Горизонтальная система известна как система «замкнутого контура». Система полностью герметична и не будет протекать или каким-либо образом взаимодействовать с грунтовыми водами. В системе горизонтального контура заземления используются трубы из полиэтилена высокой плотности, проложенные по схеме на глубине шести футов в горизонтальных траншеях. Затем эти трубы заполняются жидкостью, которая будет поглощать тепло земли.

Небольшие насосы затем перемещают жидкость контура из земли в ваш геотермальный тепловой насос, где тепло удаляется и сжимается, а жидкость циркулирует обратно в контуры для повторного нагрева. Летом происходит обратный процесс: избыточное тепло из дома отводится и откладывается в относительно более прохладную землю.

Вертикальная петлевая система

Система с вертикальным контуром также является системой с замкнутым контуром и работает так же, как и система с горизонтальным контуром. Разница лишь в том, что вместо траншей в системе используются пробуренные вертикальные скважины.

В каждую скважину вставляются две пластмассовые трубы, соединенные U-образным коленом внизу.Для большинства жилых установок требуется от двух до шести скважин. Вертикальные петли занимают гораздо меньше места, чем горизонтальные, что делает их отличным выбором для небольших городских участков или в местах с ограниченным пространством.

Рекомендации по установке геотермального теплового насоса

Как всегда, прежде чем планировать какой-либо проект, требующий земляных работ, обязательно свяжитесь с муниципальным управлением для получения необходимых разрешений, а также убедитесь, что нет газопровода или водопровода, которые могут присутствовать.

Используемая система будет сильно зависеть от характеристик вашей собственности. Размер собственности, текущее землепользование и тип материала под поверхностью (например, глина или коренная порода) должны быть приняты во внимание.

Обязательно внимательно отметьте расположение трубопровода контура отопления, особенно если вы планируете продать свой дом, чтобы избежать непреднамеренного повреждения в результате будущих проектов по благоустройству.

Проведение измерений для системы

Система с открытым контуром: Геотермальная скважина обычно имеет диаметр пять или более дюймов, чтобы в ней можно было разместить погружной насос.Поток воды входит на глубину не менее 75 футов, чтобы обеспечить непрерывный поток воды даже в сухую погоду. Скважина должна иметь достаточный расход для работы теплового насоса и использования воды в жилых помещениях с минимальным давлением 30 фунтов на квадратный дюйм при динамической глубине откачки скважины.

Системы с замкнутым контуром: в системе с горизонтальным контуром каждая горизонтальная траншея имеет длину 250 футов, ширину четыре фута и глубину шесть футов. После того, как все траншеи выкопаны, устанавливается 500-футовый рулон трубы диаметром ¾ дюйма. Для размещения траншей требуется около полуакра доступной земли.Для вертикальных петлевых систем просверливается от двух до шести вертикальных отверстий. Скважины обычно имеют ширину от четырех до шести дюймов и глубину от 150 до 300 футов.

Геотермальный тепловой насос Nordic — это фантастическая инвестиция, которая обеспечивает экологически безопасное, долговечное и, самое главное, комфортное отопление и охлаждение в течение всего года. Не ждите больше, чтобы узнать, сколько вы сэкономите, и вы быстро увидите выгоду. Найдите дилера уже сегодня!

Что такое тепловые насосы? Варианты устойчивого отопления для вашей квартиры

Какой тепловой насос лучше?

Тепловой насос типа «вода-вода»

Здесь насос использует тепло грунтовых вод, которое транспортируется из-под земли через колодец с помощью всасывающего насоса.Поскольку подземные воды редко имеют температуру ниже 10 градусов по Цельсию, даже зимой они пригодны для выработки тепла. Насос извлекает тепловую энергию из воды. Этот процесс обычно используется для питания систем настенного или напольного отопления.

Тепловой насос «воздух-воздух»

В этом типе теплового насоса «воздух-воздух» тепло извлекается из окружающего воздуха. В отличие от насоса воздух-вода, он не требует хладагента. Вместо этого он забирает тепло из спертого воздуха в помещении и передает его вытяжному воздуху через пластинчатый теплообменник.Это обеспечивает постепенный нагрев воздуха в помещении.

Рассольно-водяной тепловой насос

Здесь энергия поглощается плоскими коллекторами или заземляющими зондами для тепловых насосов рассол-вода. Обе формы снабжены рассолом, который циркулирует в трубах и поглощает тепловую энергию. Тепло от земли направляется на хладагент, который испаряется и сжимается компрессором. Это увеличивает давление, а также температуру. Варианты с поверхностным коллектором также известны как тепловые насосы с прямым испарителем.Преимущества теплового насоса «рассол-вода» заключаются в основном в квазибесплатном источнике тепла и высокой эксплуатационной надежности.

Тепловой насос «воздух-вода»

Тепловой насос «воздух-вода» особенно популярен и может использоваться как в новых, так и в отремонтированных старых зданиях. Их установка особенно проста, и они также экономят место. Насос всасывает воздух из окружающей среды с помощью вентилятора, передает его в испаритель и преобразует в тепло аналогично насосу для перекачки рассола в воду.Насос может быть установлен внутри или снаружи дома.

Затраты на покупку и субсидии

Стоимость покупки и установки теплового насоса варьируется и зависит от типа агрегата, системы вентиляции и установки, а также необходимых принадлежностей. Однако пятизначные суммы 90 115, как правило, всегда следует учитывать в 90 116. Чтобы смягчить затраты на приобретение геотермального теплового насоса, рекомендуется следить за субсидиями, предлагаемыми правительством Германии. Право на это существует, если не менее половины насоса предполагается использовать для комбинированного нагрева воды и отопления помещений или только для отопления помещений, дооснащения бивалентных систем таким насосом или для обеспечения технологического тепла и тепла для тепловых сетей. В зависимости от системы субсидия может покрывать от 35% до 50% общих затрат.

О геотермальных тепловых насосах и геотермальном охлаждении

Техас, как и многие другие южные штаты, не спешили использовать геотермальные или геотермальные тепловые насосы в качестве жизнеспособной альтернативы традиционным системам переменного тока и теплоснабжения. Для этого есть веские причины, и аргументы тают, поскольку геотермальные системы становятся все более популярными на Юге. Я подготовил этот аргумент на основе моих последних 12 лет с тех пор, как я начал заниматься геотермальными тепловыми насосами.Сначала немного о себе, чтобы вы хоть немного поверили в то, что я хочу сказать!

После изучения инженерного дела в колледже в 1970-х годах (но не оконченного), я несколько лет работал генеральным подрядчиком, а затем работал в сфере электротехники и ОВКВ (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) в качестве сервисного работника. В 1994 году я получил право на получение лицензии штата Техас в области ОВКВ. С тех пор я заключал контракты на HVAC, как жилые, так и коммерческие, большие и малые, включая проекты общественных работ.Около 12 лет назад нам предложили наш первый геотермальный проект федерального правительства, и мы установили несколько систем в Галвестоне, штат Техас. С тех пор я прошел обучение и сертификацию по большинству основных марок геотермальных установок, а также стал сертифицированным установщиком через тестирование IGSHPA (Международная ассоциация тепловых насосов), которая в настоящее время считается руководящим органом в бизнесе в Соединенных Штатах. Я увлекся теорией и экономикой систем, которые в то время были весьма популярны в Европе и на севере США.С., но не на юге. Несмотря на более высокие первоначальные затраты, меня привлекла экономия средств и ценность «зеленой» энергии. Я усердно учился и стал убежденным в ценности геотермальных или наземных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Это правда, что геотермальная технология оказывается более ценной в климате, основанном на отоплении, но технология развилась до такой степени, что она имеет финансовый смысл и для нас, жителей Юга. Существуют различия в том, как мы это делаем, и я объясню позже.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: КОНТУРНАЯ СИСТЕМА: Геотермальный или геотермальный тепловой насос должен иметь контакт с землей для передачи тепла от вашего дома летом и извлечения тепла для обогрева вашего дома зимой.«Петля» — это система трубопроводов, по которой вода, нагретая или охлажденная в вашем доме, подается на землю так или иначе. Это может быть через ряд вертикальных колодцев, горизонтальные трубопроводы в траншеях, через водяную скважину, серию змеевиков в пруду или даже через ваш бассейн.

РЕЗУЛЬТАТ: Я и другие установили тысячи успешных геотермальных систем кондиционирования воздуха и отопления в Техасе, и экономические результаты подтвердились. Это работает хорошо и обычно имеет финансовый смысл.Единственным недостатком, как я всегда говорил, являются первоначальные дополнительные затраты на заземляющий контур, который является сердцевиной экономичности системы.

ЧТО ТАКОЕ ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ: Торговля неправильно использует название «Геотермальный переменный ток и тепло», потому что настоящая геотермальная энергия — это использование внутреннего тепла Земли для приведения в действие паровых установок и тому подобного. На самом деле правильный термин должен быть тепловыми насосами из земли, поскольку мы получаем тепло и охлаждение из земли, а не из центральной земной магмы. Однако термин «геотермальная энергия» звучит хорошо и прижился, к пренебрежению многих инженеров и ученых.

ГАЙКИ И БОЛТЫ: Было много историй о неудачах геотермальной установки в Техасе, и они всегда были результатом неподготовленной или неправильной установки. Некоторые из них из-за неподготовленных «новичков», пытающихся вспахать новое поле, а некоторые из-за того, что «геоподрядчики» из других районов (на севере) переехали сюда и пытались вести свою торговлю так же, как они делали это там. Оба неправы. Установки наземного источника в Техасе представляют собой особую породу и требуют совсем другой техники.Почему? Две причины. Температура грунта и тепловой дисбаланс. Температура земли здесь (и большинство об этом не знает) составляет 71 градус круглый год на глубине 25 футов под поверхностью. С другой стороны, скажем, вокруг Иллинойса стабильная температура земли составляет около 52. Нам немного сложнее охладить наш дом при температуре земли 71 градус, чем при 52 градусах. Некоторые ребята с севера не понимают этого, и для покрытия нашей летней нагрузки переменного тока требуется более крупная конструкция контура. У нас также есть однобокий сезон отопления и охлаждения.Теоретически, если бы мы использовали для обогрева зимой столько же энергии, сколько расходуем летом, земля под нами могла бы стать банком, который можно добавлять и отнимать с одинаковой скоростью. Это было бы очень эффективно. В Южном Техасе и на большей части юга мы производим на 80% больше тепла, удаляемого из наших домов, чем зимой. Мы должны учитывать, что земля должна рассеивать дополнительное тепло, которое мы вводим. Суть в том, что все дело в дизайне петли, и он должен быть правильным.

ФАКТЫ И ЗАБЛУЖДЕНИЯ О ГЕОТЕРМАЛЬНОМ КОНДИЦИОНЕРЕ И ТЕПЛЕ В ТЕХАСЕ:

КРАТКОЕ ПРИМЕЧАНИЕ И ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Расчет контура должен основываться на тепловой и холодовой нагрузке конструкции, а не «на тонну» установленного кондиционера. То есть контур заземления должен рассеивать и отводить тепло, выделяемое конструкцией, независимо от размера блока переменного тока. Таким образом, для простоты я продолжу, исходя из расчета «за тонну».

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПЕТЛИ: (Чем больше, тем лучше: ЛОЖЬ) Вертикальные петли наиболее популярны в Техасе, и не зря. Вы можете получить большой контакт с землей в вертикальной скважине глубиной 250 или 300 футов на небольшой площади поверхности. Бурение до глубины 300 футов в большей части Техаса несложно и, следовательно, менее затратно.С другой стороны, это по-прежнему стоит пошагово, и некоторые подрядчики захотят продать вам дополнительные скважины, чтобы 1) заработать больше денег и 2) защитить свои расчеты. Проблема в том, что чрезмерный размер петель приводит к затратам на установку, которые не будут компенсированы за счет экономии энергии. Внимательный проектировщик рассмотрит записи о бурении близлежащих скважин (имеющиеся в государственной документации) и определит условия подземного грунта, которые определяют правильную и необходимую длину петли. Эмпирическое правило в районе Хьюстона: если вы бурите в районах, которые достигают глубины грунтовых вод 60-100 футов, 250 футов петли на тонну работает хорошо.Если участок «сухой» до глубины 120 футов, вероятно, потребуется бурение 300 футов на тонну на тонну. Еще лучше спроектировать максимальную температуру контура 100 градусов, что означает, что в течение нескольких дней или недели ваша система будет работать с пониженной эффективностью, но недостаточной, чтобы оправдать стоимость контура, максимальная температура которого составляет 95 градусов. Правда в том, что система, предназначенная для максимизации при 100 градусах, в любом случае редко выходит за пределы 95 из-за встроенного запаса прочности в программном обеспечении для проектирования. Все дело в экономии денег.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПЕТЛИ: (Они не работают в Техасе: НЕВЕРНО) Горизонтальные петли в большинстве областей работают хорошо, если они правильно подобраны и установлены.Я их устанавливаю. Я знаю. Моя любимая система – это 4-трубная система с глубиной 5 футов до дна для двух труб, а затем еще две на глубине 3 фута. Почему? Я работал над этим всеми способами, и это работает лучше всего в Техасе. Если почва влажная, требуется около 220-250 футов траншей на тонну. Если сухая почва ближе к 300’/т. Траншеи могут располагаться на расстоянии 20 футов друг от друга. Почему горизонтальный? Стоимость установки составляет около 60% от стоимости вертикальных скважин. Сколько земли нужно? 1/2 акра чистого поля может нести 4 тонны. Просто пища для размышлений.

КОНТУРЫ ПРУДОВ: (Вам нужен 1/2 акра или больше: НЕВЕРНО) Вы можете использовать свой пруд для обогрева и охлаждения своего дома, но опять же, в Техасе правила другие.Некоторые эмпирические правила таковы: 3500 квадратных футов пруда на тонну и тому подобное, но это цифры от проектировщиков, занимающихся обледенением и замерзанием прудов на севере зимой и все еще пытающихся отапливать дома. Здесь у нас гораздо больше свободы действий с прудами. Самая большая проблема — это глубина и высыхание. Пруд должен быть достаточно глубоким, чтобы поддерживать температуру воды не ниже 80 градусов летом, глубина 8-10 футов, и она не может пересыхать. Размер не так важен, но я скажу, что, наверное, 1000 квадратных футов поверхности/тонну — это минимум. Пруды зависят от глубины (контакта с землей) и испарения, чтобы сохранять прохладу.Иногда фонтан может помочь поддерживать температуру на одном уровне. Пруды — это очень экономичный способ «гео» вашего дома, и я часто их устанавливаю. Пруды также, кажется, меняются по температуре в зависимости от сезона больше, чем контуры грунта, и обычно требуют антифриза, чтобы пережить самые холодные дни.

ОТКРЫТЫЙ КОНТУР: ВОДА ИЗ КОЛОДЦА (Самый дешевый способ получения геотермальной воды: ЛОЖЬ… Возможно) Хотя я установил много систем с открытым контуром или колодезных систем, которые подают свежую воду из колодца в устройство, а затем сбрасывают ее в другой колодец. , ручей или пруд, это не лучший способ работы с геотермальной системой переменного тока. Конечно, это дешевле, особенно если вам уже нужна скважина, если у вас нет городской воды. Кроме того, грунтовые воды с постоянной температурой обеспечивают более высокую эффективность, чем обычные петлевые системы, которые нагреваются и охлаждаются в течение сезона. С другой стороны, вы будете работать со своей скважинной системой гораздо усерднее, и ваша система подвержена химическому воздействию грунтовых вод в вашем регионе, а не очищенной воды в вашем замкнутом контуре. Затраты на откачку могут быть выше, но обычно компенсируются более высокой эффективностью систем грунтовых вод.Некоторые люди утверждают, что это связано с растратой воды, но мне трудно это проглотить, так как я думаю, что она возвращается туда, откуда пришла, по крайней мере, в конечном итоге. Правда в том, что ремонт водяных скважин кажется более распространенным, чем ремонт геотермальных источников, и у меня было несколько клиентов с «открытым циклом», которые вернулись ко мне спустя годы и перешли на какую-то версию замкнутого цикла.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАССЕЙНА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ/ОХЛАЖДЕНИЯ ДОМА: (Это работает? ПРАВДА) Я постараюсь быть кратким, потому что в нем так много элементов.По сути, вы можете использовать свой бассейн как небольшой пруд, но он не может сам по себе обеспечивать отопление и охлаждение вашего дома. С другой стороны, вы дома можете обеспечить бесплатный подогрев бассейна ранней весной и осенью и продлить купальный сезон. Вы можете добавить градирню для бассейна, чтобы поддерживать прохладную температуру в бассейне летом, и несколько контуров заземления для обеспечения тепла, необходимого зимой. По сути, с бассейном вы можете сэкономить на стоимости установки, бесплатно нагреть свой бассейн ранней весной или поздней осенью и получить 30% скидку на федеральный налог на установку геосистемы.Варианты: геонагреватель для вашей гидромассажной ванны, охлаждение перегретого бассейна летом и подогрев ванны, когда вы этого хотите. Список можно продолжить.

ГИБРИДНЫЕ ГЕО-СИСТЕМЫ: (Может ли это сэкономить затраты на установку? ПРАВДА) Частично проблема в том, чтобы сделать геотермальные системы переменного тока экономически эффективными в Техасе, заключается в том, что нам нужно проложить больше труб в земле, чем на севере, чтобы поддерживать температуру контура. полезно, особенно в наше жаркое лето. Или мы? Другой концепцией являются гибридные системы, в которых используется комбинация контуров заземления и небольшой градирни для удовлетворения потребностей в отоплении и охлаждении.Концепция? Мы можем установить достаточное количество контура в земле, чтобы удовлетворить наши потребности в тепле, что может удовлетворить только 40% нашей охлаждающей нагрузки, а затем добавить небольшую градирню для покрытия дополнительного избыточного летнего тепла. Что такое градирня? Это небольшой фонтан внутри оболочки из стекловолокна, который в основном охлаждается за счет испарения воды. Испарительные охладители популярны в пустынных районах Аризоны и Невады, где их влажность составляет около 15% или около того, но в Хьюстоне, где у нас влажность уже составляет 50% и более, охлаждение за счет испарения неудобно в помещении, но все же работает снаружи.Все дело в том, что небольшая градирня дешевле в установке и эксплуатации, чем то, что она заменяет в контурах заземления.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.