Как работает отопление от земли: что это такое, принцип работы системы и варианты для частного дома за счет тепла земли, отзывы владельцев

как тепло Земли превратили в эффективный энергоресурс / Блог компании Toshiba / Хабр

Дано: внутри Земли имеется горячее ядро, с его помощью нужно выработать электричество.
Вопрос: как это сделать?
Ответ: построить геотермальную электростанцию.
Разбираемся, как именно, откуда под землёй пар и много ли пользы от такой электростанции.

Самый старый и самый популярный на сегодняшний день метод получения электричества в промышленных масштабах — это вращение турбины генератора мощным потоком горячего пара от вскипевшей из-за принудительного разогрева воды. Если вдуматься, то и в угольной ТЭС, и в современной АЭС суть работы сводится к кипячению воды с той лишь разницей, что в ТЭС для этого сжигается уголь, а в реакторе АЭС её кипятят нагревающиеся в результате управляемой цепной реакции ТВЭЛы.

Но зачем греть воду, если в некоторых местах она поступает из-под земли уже горячей? Нельзя ли использовать её напрямую? Можно: в 1904 году итальянец Пьеро Джинори Конти запустил первый генератор, работавший от пара естественных геотермальных источников, в изобилии присутствующих в Италии. Так появилась первая в мире геотермальная электростанция, которая работает до сих пор.

Впрочем, чтобы обеспечить геотермальной электростанции приемлемые КПД и стоимость, нужна вода определённой температуры, находящаяся не глубже определённого уровня. Если вы захотите построить геотермальную электростанцию (скажем, на своём дачном участке), вам для начала придётся заняться бурением скважин до водоносных слоёв, где вода под огромным давлением разогревается до 150-200 °C и готова выйти на поверхность в виде перегретого кипятка или пара. Ну а далее, подобно электростанциям на ископаемом топливе, поступающий пар будет вращать турбину, которая приведёт в действие генератор, вырабатывающий электричество. Использовать естественное тепло планеты для получения пара — это и есть геотермальная энергетика. А теперь перейдём к деталям.

Немного о тепле Земли

Температура поверхности твёрдого ядра Земли на глубине около 5100 км равна примерно 6000 °C. При приближении к земной коре температура постепенно снижается.

Понятный график изменений температуры породы по мере продвижения к центру Земли. Источник: Wikimedia / Bkilli1

Так называемый геотермический градиент — изменение температуры на определенном участке земной толщи, — в среднем составляет 3 °C на каждые 100 метров. То есть в шахте на глубине 1 км будет стоять тридцатиградусная жара —кто бывал в такой шахте, это подтвердит. Но в зависимости от региона температурный градиент меняется — например, в Кольской сверхглубокой скважине на горизонте 12 км была зафиксирована температура 220 °C, а в некоторых местах планеты, у тектонических разломов и зонах вулканической активности, для достижения аналогичных температур достаточно пробурить от нескольких сотен метров до нескольких километров, обычно от 0,5 до 3 км. В американском штате Орегон геотермический градиент 150 °C на 1 км, а в Южной Африке всего 6 °C на 1 км. Отсюда вывод: где угодно хорошую геотермальную станцию не построишь (перед началом работ убедитесь, что ваш дачный участок находится в подходящем месте). Как правило, подходящие места те, где сильная геологическая активность — часто происходят землетрясения и имеются действующие вулканы.

Виды геотермальных электростанций

В зависимости от того, какой источник геотермальной энергии имеется в наличии (скажем, в вашем ДСК), вы будете выбирать тип электростанции. Разберёмся, какие они бывают.

Гидротермальная станция

Упрощенная схема гидротермальной электростанции прямого цикла будет понятна даже ребенку: из земли по трубе поднимается горячий пар, который раскручивает турбину генератора, а после устремляется в атмосферу. Всё действительно так просто, если нам повезло найти подходящий источник пара.

ГеоТЭС прямого цикла. Источник: Save On Energy

Если из имеющейся у вас в наличии скважины бьёт не пар, а пароводяные смеси с температурой выше 150 °C, то потребуется станция комбинированного цикла. Перед турбиной сепаратор будет отделять пар от воды — пар отправится в турбину, а горячая вода либо будет сброшена в скважину, либо перейдет в расширитель, где в условиях низкого давления отдаст дополнительный пар для турбины.

Если вашему дачному посёлку не повезло с горячими источниками — например, если температура воды из-под земли составляет меньше 100 °C на экономически приемлемой глубине, — а ГеоТЭС иметь очень хочется, то потребуется строить сложную бинарную геотермальную станцию, цикл которой был изобретен в СССР. В ней жидкость из скважины вообще не подается на турбину ни в каком виде. Вместо этого в теплообменнике она разогревает другую рабочую жидкость с меньшей температурой кипения, которая, превращаясь в пар, раскручивает турбину, конденсируется и вновь возвращается в теплообменную камеру. В роли таких рабочих жидкостей может выступать, например, фреон, один из видов которого (фтордихлорбромметан) кипит уже при 51,9 °C. Бинарный цикл можно сочетать с комбинированным, когда на одну турбину будет подаваться пар, а отделенная вода направится в другой контур для разогрева теплоносителя с низкой температурой кипения.

ГеоТЭС бинарного цикла. Источник: Save On Energy

Петротермальная станция

Разогретые подземные источники — весьма редкое явление в масштабах планеты, как вы, наверное, могли заметить, что резко ограничивает потенциальную область внедрения геотермальной энергетики, поэтому был разработан альтернативный подход: если в горячей глубине земной коры нет воды, значит, ее нужно туда закачать. Петротермальный принцип подразумевает закачку воды в глубокую скважину с разогретой породой, где жидкость превращается в пар и возвращается обратно на турбину электростанции.

Упрощенная схема петротермальной электростанции

Необходимо пробурить как минимум две скважины: в одну с поверхности будет подаваться вода, чтобы от тепла пород превратиться в пар и выйти через другую скважину. А далее процесс получения электроэнергии будет полностью аналогичен гидротермальной станции.

Естественно, соединить под землей на глубине нескольких километров две скважины нереально — вода между ними сообщается за счет разломов, образующихся в результате закачивания жидкости под огромным давлением (гидроразрыв). Чтобы расщелины и пустоты не закрылись со временем, к воде добавляют гранулы, например, песок.

В среднем одна скважина для петротермального процесса дает поток пароводяной смеси, достаточный для генерации 3-5 МВт энергии. Пока такие системы на промышленном уровне нигде не реализованы, но работы ведутся, в частности, в Японии и Австралии.

Преимущества геотермальной энергетики

Из сказанного выше следует, что использование тепла Земли для получения электричества в промышленных масштабах, предприятие недешёвое. Но весьма выгодное по ряду причин.

Неисчерпаемость. Электростанции на ископаемом топливе — природном газе, угле, мазуте — сильно зависят от поставок этого самого топлива. Причем опасность заключается не только в прекращении поставок из-за бедствий или изменения политической ситуации, но и в незапланированном скачкообразном росте цен на сырье. В начале 1970-х годов из-за политической турбулентности на Ближнем Востоке разразился топливный кризис, который привел к росту цен на нефть в четыре раза. Кризис дал новый толчок развитию электротранспорта и альтернативных видов энергетики. Одним из плюсов использования земного тепла является его практическая неисчерпаемость (в результате действий человека, по крайней мере). Ежегодный тепловой поток Земли к поверхности составляет порядка 400 000 ТВт·ч в год, что в 17 раз больше, чем за тот же период вырабатывают все электростанции планеты. Температура ядра Земли составляет 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за 1 млрд лет. Не стоит беспокоиться о том, что человечество способно ускорить этот процесс бурением скважин и закачкой туда воды — падение температуры ядра на 1 градус высвобождает 2·1020 кВт·ч энергии, что в миллионы раз больше ежегодного потребления электроэнергии всем человечеством.

Стабильность.

Ветряные и солнечные электростанции крайне чувствительны к погоде и времени дня. Нет солнечного света — нет выработки, станция отдает запас из аккумуляторов. Ослаб ветер — вновь нет выработки, опять в дело вступают батареи с отнюдь не бесконечной емкостью. При соблюдении техпроцессов по обратной отдаче воды в скважину гидротермальная электростанция будет беспрерывно функционировать в режиме 24/7.

Компактность и удобство для сложных районов. Электроснабжение отдаленных областей с изолированной инфраструктурой — задача непростая. Она осложняется еще больше, если район имеет плохую транспортную доступность, а рельеф не походит для строительства традиционных электростанций. Одним из важных плюсов геотермальных электростанций стала их компактность: так как теплоноситель берётся в буквальном смысле из земли, на поверхности строится машинный зал с турбиной и генератором и градирня, которые вместе занимают очень мало места.

Геотермальная станция с выработкой 1 ГВт·ч/год займет площадь 400 м2 — даже в гористой местности геотермальной электростанции потребуется очень небольшой участок и автомобильная дорога. Для солнечной станции с такой же выработкой потребуется 3240 м2, для ветряной — 1340 м2.

Экологичность. Само по себе функционирование геотермальной станции практически безвредно: её выброс углекислого газа в атмосферу оценивается в 45 кг CO2 на 1 кВт·ч выработанной энергии. Для сравнения: у угольных станций на тот же киловатт-час приходится 1000 кг CO2, у нефтяных — 840 кг, газовых — 469 кг. Впрочем, на атомные станции приходится всего 16 кг — уж чего-чего, а углекислого газа они производят минимум.

Возможность параллельной добычи полезных ископаемых. Удивительно, но факт: на некоторых энергоблоках ГеоТЭС, помимо электроэнергии, добывают газы и металлы, растворенные в поступающей из-под земли пароводяной смеси. Их можно было бы просто пустить вместе с отработанным конденсированным паром обратно в скважину, но, учитывая, какие объемы полезных элементов проходят через геотермальную электростанцию, разумнее наладить их добычу. В некоторых районах Италии пар из скважин содержит 150-700 мг борной кислоты на каждый килограмм пара. Одна из местных гидротермических электростанций на 4 МВт расходует 20 кг пара в секунду, поэтому добыча борной кислоты там поставлена на промышленную основу.

Недостатки геотермальной энергетики

Рабочая жидкость опасна. Как было отмечено выше, ГеоТЭС не вырабатывают дополнительных токсичных выбросов, лишь только небольшой объем углекислого газа, на порядок меньший, чем у газовых ТЭС. Что, впрочем, не значит, что подземные воды и пар — это всегда чистые субстанции, сродни минеральной питьевой воде. Пароводяная смесь из земных глубин насыщена газами и тяжелыми металлами, которые свойственны конкретному участку земной коры: свинец, кадмий, мышьяк, цинк, сера, бор, аммиак, фенол и так далее. В некоторых случаях по трубам к ГеоТЭС течёт такой впечатляющий коктейль, что его сброс в атмосферу или водоемы немедленно вызовет локальную экологическую катастрофу.

Результат воздействия геотермальной воды на металлы.

При соблюдении всех требований безопасности пар, отправляемый в атмосферу, тщательно фильтруется от металлов и газов, а конденсат закачивается обратно в скважину. Но в случае нештатных ситуаций или намеренного нарушения технического регламента геотермальная станция может нанести окружающей среде некоторый урон.

Высокая стоимость за киловатт. Несмотря на относительную простоту конструкции ГеоТЭС, первичные вложения в их строительство немалые. Много средств уходит на геологоразведку и анализ, в результате чего себестоимость геотермальных станций колеблется на уровне $2800/кВт установленной мощности. Для сравнения: ТЭС — $1000/кВт, ветряки — $1600/кВт, солнечная электростанция — $1800-2000/кВт, АЭС — около $6000/кВт. Причём для ГеоТЭС приведена усреднённая стоимость, которая может сильно варьироваться в зависимости от страны, рельефа, химического состава пара и глубины бурения.

Относительно низкая мощность. ГеоТЭС в принципе пока не могут сравниться по выработке электроэнергии с ГЭС, АЭС и ТЭС. Даже при бурении большого количества скважин поток пара все равно будет невелик, а произведённого электричества хватит лишь для небольших населённых пунктов.

Самый мощный на 2019 год геотермальный энергокомплекс The Geysers раскинулся на площади 78 км2 в Калифорнии, США. Он состоит из 22 гидротермальных станций и 350 скважин с общей установленной мощность 1517 МВт (реальная выработка 955 МВт), которые покрывают до 60% энергопотребностей северного побережья штата. Мощность всего The Geysers сопоставима с советским реактором РБМК-1500, когда-то работавшем на Игналинской АЭС, где их было два, а сама АЭС располагалась на площади 0,75 км2. ГеоТЭС с выработкой 200-300 МВт считаются очень мощными, большинство же станций по миру оперируют двузначными числами.

Гидротермальная комбинированная станция комплекса The Geysers в Калифорнии. И таких там 22. Источник: Wikimedia / Stepheng3

Где всё это работает и насколько это перспективно

По состоянию на 2018 год во всем мире геотермальные электростанции вырабатывают более 14,3 ГВт энергии, тогда как в 2007 году производили всего 9,7 ГВт. Да, не геотермальная революция, но рост налицо.

Лидером по геотермальной выработке является США со своими 3591 МВт. Впечатляющее значение, которое, однако, составляет всего 0,3% от общей выработки страны. Далее идет Индонезия с 1948 МВт и 3,7%. А вот на третьем месте начинается интересное: на Филиппинах геотермальные электростанции имеют установленную мощность 1868 МВт, при этом на них приходится 27% электричества страны. А в Кении — и вовсе 51%! Япония также входит в десятку лидеров по количеству киловатт, выработанных ГеоТЭС.

Первая геотермальная электростанция, «Мацукава», открылась в Японии в 1966 году. Она вырабатывала 23,5 МВт, а турбину и генератор для неё произвела Toshiba. В 2010-х годах геотермальная энергия стала наиболее востребованной в странах Африки, где началось активное заключение контрактов и строительство ГеоТЭС. В 2015 году в Кении была открыта станция Olkaria IV, одна из четырёх, находящаяся в зоне Олкария в 120 км от Найроби, с мощностью 140 МВт. С ее помощью правительство снижает зависимость от гидроэлектростанций, сброс воды из которых часто приводит к разрушительным наводнениям.

ГеоТЭС Olkaria IV в Кении. Olkaria V и Olkaria VI планируют ввести в строй в 2021 году. Источник: Toshiba

ГеоТЭС активно строят также в Уганде, Танзании, Эфиопии и Джибути.

В России развитие геотермальной энергетики идет очень неторопливыми темпами, так как в строительстве дополнительных электростанций нет особой необходимости. В 2015 году на долю таких станций приходилось всего 82 МВт.

Паужетская геотермальная станция, построенная на Камчатке в 1966 году, была первой в СССР. Ее изначальная установленная мощность составляла всего 5 МВт, сейчас она доведена до 12 МВт. Вслед за ней появилась Паратунская станция с мощностью всего 600 кВт — первая бинарная ГеоТЭС в мире.

Сейчас в России действуют только четыре станции, три из них питают Камчатку, ещё одна, Менделеевская ГеоТЭС на 3,6 МВт, снабжает остров Кунашир Курильской гряды.

На нашей планете есть немало способов добычи электроэнергии без помощи ископаемого топлива. Какие-то из них, например, солнечная и ветряная энергия, успешно используются уже сейчас. Какие-то, вроде водородных топливных ячеек, пока пребывают на начальной стадии адаптации. Геотермальная энергетика — это наш задел на будущее, раскрыть потенциал которого в полной мере нам еще только предстоит.

термальное отопление дома, принцип работы, плюсы и минусы энергии, как работает

Геотермальное отопление относится к альтернативным видам подачи тепла в домеЗа последние 10 лет активная жизнедеятельность человечества, которое удовлетворяет свои главные потребности, начала отрицательно влиять на окружающую среду. В этом негативном влиянии очень большую роль сыграли теплоэлектростанции. При этом люди начали понимать, что ресурсы природы исчерпываются и именно по этой причине начали применять аналоги источников теплоснабжения. Одной из таких альтернативных источников является геотермальное отопление.

Геотермальное отопление дома: принцип работы

Геотермальное отопление по принципу работы напоминает холодильник, только на обогрев и становится оно популярным. Земля тепло сохраняет постоянно и может нагревать объекты, которые на ее поверхности. Вся суть заключается в том, что из нутрии земля прогревается с помощью магмы, а поверхность из-за грунта не промерзает.

Геотермальное отопление можно назвать практически идеальным для обустройства частного дома или загородной дачи

Тепловая энергия создается благодаря отоплению, ее применяет геотермальня установка, работа которой основывается на тепловых насосах.

Принцип работы этой системы такой: сверху устанавливается насос, после этого в организованную шахту опускают обменник тепла. Грунтовые воды поступают в теплообменник и прогреваются. Образовавшееся тепло применяют для промышленных и бытовых целей.

Такая система экологически чистая и эффективная, принцип работы этой системы может быть выполнен 3мя способами:

1. Использование тепловой энергии вод грунтового типа, расположенных на большой глубине. Вода глубоких грунтов имеет большую температуру, тепловой насос поднимает и прогревает ее.
2. Этот метод нуждается в больших затратах. Бурится в грунте отверстие глубиной от 75 метров, опускается туда резервуар с антифризом. Антифриз прогревается и с помощью насоса направляется к теплообменнику. После того как антифриз отдал тепловую энергию, он спускается обратно в резервуар.
3. Для этого способа нет необходимости создавать шахту. Он подойдет для обогрева строений, которые имеют выход на водоемы. Принцип построения такой: на дне водоема ставятся зонды теплообменника, которые создают тепло на дне пруда.

Выбрать подходящий способ можно исходя из местности, в которой вы проживаете.

Какими особенностями обладает термальное отопление дома

Такую систему отопления не очень просто сделать собственными силами, но это вполне реально.

Для осуществления потребуется:

• Для начала необходимо сделать шахту. Размеры шахты рассчитываются для каждой ситуации отдельно. Так же габариты шахты полностью зависят от климата вашего населенного пункта, от того грунта, который находится в данной местности, а так же от строения коры земли, площади дома, где будет установлена система. В среднем глубина шахты от 25 до 100 метров.
• Затем происходит установка геотермального отопления. Она подразумевает опускание в шахту труб, которые будут поглощать тепло. Эти трубы отвечают за подачу тепла в насос, а он повышает температуру носителя и выводит его в отопление.

Уточним тот факт, что если вырешите сделать такую систему отопления собственноручно, то вам понадобится помощник, так как трубы могут иметь не маленький вес.

В летнюю пору года отопление от земли может работать как кондиционер. Для получения такого эффекта необходимо нужно привести в действие обратный механизм. Во время активировать обратный механизм.

Плюсы и минусы геотермальной энергии

Популярность геотермальное отопление приобрело в Америке в кризисные 80 года. Такое отопление было доступно только богатым людям, так как монтаж такого отопления стоял не малых денег, но со временем его может себе позволить любая категория населения.

Основной принцип работы в такой установке схож с работой ходильной системы

Основные преимущества геотермального отопления в собственном доме такие:

• Эту тепловую энергию можно получать и использовать почти в любом месте;
• Вид такого тепла неограничен и считается самым устойчивым;
• Геотермальная энергия не содержит вредные вещества разного рода при сгорании углекислого газа;
• Установка такой системы не требует регулярного обслуживания;
• Такое отопление бесплатное для хозяина дома;
• Установка насоса занимает меньше места, чем подобные тепловые системы;
• Система такого типа может прогревать и охлаждать помещение и с принципом работы как у кондиционера;
• При необходимости монтаж такой системы может быть выполнен с другой системой отопления, к примеру: газовая, дизельная система.

Даже такое количество положительных сторон геотермальной системы отопления не затмевает и минуса.

Основными минусами такой системы отопления являются:

• Монтаж всей системы имеет очень высокие показатели стоимости;
• Геотермальная система отопления долгое время себя окупает.

Геоотопление имеет и еще минусы, самый главный заключаются не только в том, что все выполняемые действия дорогостоящие, но и, то что, пользуясь грунтовыми водами, вы исчерпываете естественные источники. Но эти недостатки по сравнению с нашими ценами на разные виды топлива не сильно заметны. Окупаемость такой установки идет долгий срок, но через длительное время геотермальная система покажет вам все свои плюсы и докажет свою экономность. Этот вид отопления имеет достойные оценки во многих странах Европы. Например, в Швеции более 70 процентов хозяев собственных домов выбирают именно эту систему отопления.

Как работает отопление от земли

Такая система отопления, как геотермальная работает в автономном режиме и при этом четко регулирует нужную температуру в комнате. Принцип работы во всех системах отопления одинаковый и по этой причине он не зависит от разных изготовителей комплектующих частей. Вся основная работа возлагается на тепловые насосы, они могут отличаться между собой по внешнему виду, разновидностям, но принцип производства тепла у всех одинаковый. Что касается использования энергии тепла, то такая система может использовать разные виды электрического тепла земли. Такая система состоит из двух контуров.

А именно:

1. Внутренний контур. Является соединениями труб и радиаторными элементами.
2. Внешний контур. Это контур является габаритным теплообменником. Устанавливают его в шахтах земли или в водоеме. По нему выполняется циркуляция особой жидкости с добавлением антифриза.

В последнем варианте теплоноситель набирает температуру окружающей среды и затем поступает в насос. После этого насос передает прогретый теплоноситель во внешний контур, а это уже дает возможность прогревать теплоноситель системы отопления по дому.

Не смотря на то, что геотермическое отопление работает по принципу холодильника, ему необходим котел. Для частного дома котлы не станут большой помехой, так как их можно разместить в подвале.

Самостоятельная геотермальная установка

Выделим то, что установка такой системы отопления очень дорого стоит, но со временем она окупит себя. Ведь мы строим себе дом не на один год проживания в нем. И кроме этого всего цены растут практически каждые полгода на газ, электроэнергию, а с этой системой вы этого роста стоимости не заметите, так как она бесплатная в потреблении.

Главная особенность геотермального отопления в доме заключается в том, что в теплую летную пору воздух в доме охлаждается, а вот зимой нагревается

Учтем то, что при установке геотермальной системы отопления используются те же элементы что и при водяных системах.

А именно:

• Радиаторы;
• Трубы;
• Патрубки;
• Тепловой генератор.

Отопительная система земли – это наличие скважины от 25 м и выше и теплообменника. В помещении требуется установка теплогенератора, он не занимает большую площадь комнаты.

С таким устройством хозяин может регулировать температуру и саму подачу тепловой энергии. Монтаж системы выполняется, как и при обычной системе отопления с разветвлением трубопровода и установкой радиаторов. Если у вас дом с маленькими комнатами, то установка этого агрегата выполняется в отдельном помещении или в подвале.

Что такое геотермальное отопление (видео)

Что можно сказать о геотермальном отоплении? Не смотря на то, что такая работа по установке доступна далеко не всем, все ее прелести можно ощутить уже в первый месяц использования. Нельзя сказать, что вы быстро окупите свою установку, но именно благодаря ней вы навсегда забудете о дополнительных тратах на отопление, ведь за вас уже обо всем позаботилась Земля.

Добавить комментарий

Энергия земли для отопления дома

Монтаж обогревания насчитывает, увеличивающие давление насосы, батареи, трубы, коллекторы, крепежи котел, систему соединения терморегуляторы, бак для расширения, развоздушки. На открытой странице ресурса мы попытаемся определить для вашего особняка необходимые части монтажа. Каждый элемент роль. Поэтому выбор всех частей монтажа важно осуществлять правильно. Конструкция обогревания особняка включает некоторые устройства.

Когда большинство наших соотечественников слышит об отоплении дома с помощью тепла земли, они не понимают, о чем идет речь, в то время как в странах Европы этот альтернативный вид обогрева помещений с каждым годом становится все более популярным.

Схема работы теплового насоса.

В чем причина игнорирования альтернативных энергетических ресурсов в России? Учитывая дороговизну традиционных видов энергоносителей, правительство нашей страны заинтересовано в том, чтобы народ покупал их как можно больше, давая чиновникам заработать. В европейских государствах обстановка иная, там власти поощряют и даже субсидируют использование альтернативных источников тепла, ведь это позволяет улучшить экологическую обстановку в регионе и обрести независимость от поставщиков энергоресурсов.

Земля — надежный источник тепла

Земные недра богаты не только драгоценными металлами и камнями, в их глубине находятся огромные ресурсы геотермальной энергии. Доказательством этого служат извержения вулканов. Расплавленное ядро нашей планеты имеет температуру, достигающую нескольких тысяч градусов. Чем ближе к поверхности, тем больше остывает земля, но она сохраняет в себе геотермальное тепло глубин и способна передавать его дальше.

На глубине до 20 м температура земли никогда не бывает отрицательной и колеблется от 5 до 10 °С. Человечество заметило, что грунт отлично сохраняет тепло и решило использовать это его свойство для бесплатного обогрева своих жилищ.

Схема работы приточно-вытяжной вентиляции пассивного дома.

Во многих странах геотермальную энергию применяют для отопления домов и предприятий. Это не только позволяет улучшить экологию, но и обходится в разы дешевле, чем использование традиционных энергоресурсов.

Как у любого вида альтернативной энергии, у обогрева дома теплом земли есть свои преимущества и недостатки. К первым можно отнести отсутствие вредных выбросов в атмосферу, дешевизну энергии, длительный (до 30 лет) срок эксплуатации, полнейшая автономия от магистралей и возможность установки системы без специальных разрешений и согласований. Минусами геотермального отопления являются дороговизна установки оборудования, внушительный объем земляных работ при монтаже системы и ее постоянная зависимость от электричества. Хоть благодаря этой современной системе альтернативного отопления вам не удастся получить полностью бесплатное тепло, но обогрев жилых помещений тепловым насосом будет обходиться в 3-4 раза дешевле, чем при использовании привычных энергоресурсов.

Что собой представляет тепловой насос?

Обогрев дома теплом грунта осуществляется с помощью специального теплового насоса, подсоединенного к предварительно установленному трубопроводу. Тепловой насос представляет собой компактную отопительную установку, напоминающую по принципу действия и внешнему виду холодильную камеру. У них обоих есть конденсатор, компрессор, испаритель и дросселирующий прибор. Но если цель холодильника — отвод тепла наружу, вследствие чего в нем скапливается холод, то насос использует температуру грунта на глубине, компрессирует тепло и подает его в систему отопления и горячего водоснабжения помещения.

Схема отопления и горячего водоснабжения одноквартирного жилого дома.

В зимнее время агрегат берет тепло из земли и переносит его в жилье, а летом он способен охлаждать дом, забирая из него тепло и перенося его в почву. Установка очень экономно расходует электричество. Используя лишь 1 кВт электроэнергии, она продуцирует до 6 кВт энергии тепловой.

Прежде чем переходить к активным действиям по монтажу обогревательной системы, обратитесь к квалифицированному специалисту, который проконсультирует вас по поводу размещения установки в земле и доме, а также поможет вам подобрать вид системы, подходящий именно вашему участку. Он составит план обогрева, в котором будут учтены такие факторы, как общее соотношение между площадями дома и земельного участка, наличие и состояние вентиляции, объем жилых помещений, утепление стен и прочее.

Основные этапы установки системы альтернативного отопления

Вся работа по установке обогрева дома теплом земли совершается в несколько ответственных и трудоемких этапов. Ни в коем случае не пытайтесь произвести ее самостоятельно, монтаж и подключение системы должны выполнять профессионалы. Вам необходимо будет приобрести:

Все оборудование и инструменты для монтажа отопительной системы имеются у специалистов.

Схема отопления дома энергией земли.

Горизонтальные установки, осуществляющие обогрев тепловым насосом, занимают много территории, поэтому их целесообразно располагать на придомовых участках, площадь которых достигает хотя бы 200 м². Если территория возле дома небольшая, тогда стоит отдать предпочтение вертикальным установкам, не занимающим много места.

Обогрев жилья теплом земли даст вам много преимуществ. вы перестанете зависеть от цен на газ и нефть и обеспечите себе круглогодичное комфортное существование, так как тепловые насосы осуществляют обогрев помещений зимой и охлаждение летом, а также являются бесперебойным источником горячей воды. Помимо этого, установив в своем доме обогрев без газа, вы внесете свою лепту в сохранение экологии Земли.

Источник: http://1poteply.ru/otoplenie/obogrev-doma-teplom-zemli.html

Зачастую старые, давно известные технологии обретают вторую жизнь за счет неиспользованных ранее качеств и принципов. Например, принцип работы холодильника предполагает конденсацию тепла во внутренней камере и перенос его наружу. Куда потом деть эту тепловую энергию, никто раньше не задумывался. До тех пор, пока не появилась потребность в экономии ресурсов и повышении энергетической эффективности. Вот тогда принцип конденсации тепловой энергии и воплотился в жизнь, как тепловой насос.

Тепловой насос может использовать тепловую энергию любой среды — земли, воды, воздуха. Далее будет рассматриваться в основном первый вариант — земля, как наиболее подходящий для средней полосы России. Принцип работы теплового насоса в этом случае будет таков:

Для «извлечения» тепла из земли используется хладагент — газ с низкой температурой кипения. Хладагент в жидком состоянии проходит по системе труб, закопанных в землю.

Температура земли на глубине более 1,5 метров одинакова летом и зимой и равна 8 градусам. Такой температуры хватает, чтобы проходящий в земле хладагент «закипел» и перешел в газообразное состояние. Этот газ всасывается компрессорным насосом, в этот момент происходит его сжатие и выделение тепла. Тоже самое происходит когда велосипедным насосом накачивают шину – от резкого сжатия воздуха насос становится теплым.

Тепловая энергия поступает на теплообменник, нагревая теплоноситель (воду) системы отопления. Отдавая тепло, хладагент остывает, и с помощью расширительного клапана вновь переводится в жидкое состояние. Цикл замыкается.

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы теплового насоса довольно прост и эта технология получает все большее признание. В частности, в Европе тепловые насосы используются для отопления все активнее, и они считаются одними из самых перспективных способов отопления на сегодняшний день.

Вот основные преимущества использования тепловых насосов для отопления.

Экономичность. Единственные затраты энергии, которые требует эта технология — электричество на работу компрессора.

Автономность. Для этого вида отопления не требуется подведение газа, доставка угля или заготовка дров, не требуется согласования проектов и получения разрешений. А на использование энергии земли разрешение не требуется, и к тому же эта энергия будет доступна и бесплатна всегда, в отличие от топлива.

Низкие эксплуатационные затраты.

Экологичность. В современном тепловом насосе в качестве хладагента используется углекислота и углеводороды, не причиняющие вреда человеку и окружающей среде.

Безопасность. В отличие от газового отопления (а также от дровяного и угольного) здесь нет температур выше 60-70 градусов, поэтому достигается практически 100%-я пожаро- и взрывобезопасность.

Универсальность. Тепловой насос можно использовать как отдельно, так и совместно с газовым и любым другим отоплением, а также в качестве системы кондиционирования.

Условия, необходимые для нормальной работы теплового насоса, следующие:

Хорошее утепление здания. Чем теплее дом, в том числе — окна, двери, окна, тем меньше энергии потребуется для его обогрева.

При проектировании отопления следует учесть, что максимальная температура жидкости в системе отопления будет ниже, чем в классической. Поэтому необходимо использовать радиаторы с пониженной температурой отдачи. Однако это может быть и плюсом, поскольку в этом случае можно смело отдать большую часть мощности на долю теплых полов.

Источник: http://ingsvd.ru/main/heating/60-teplovojj-nasos-ispolzovanie-jenergii.html

Преимущества теплового насоса

Тепловой насос работает по достаточно простому принципу: в нем предусмотрен испаритель, тепло в который отбирается из грунта, а затем передается низкокипящему элементу – хладагенту или фреону. После этого полученный пар сжимается компрессором, который и повышает его температуру. Затем тепло передается в систему горячего водоснабжения и отопления дома. При использовании тепла земли для отопления дома владельцы здания получают максимум преимуществ, среди которых:

• эргономичность,
• максимальная производительность,
• высокая теплоотдача при низком потреблении энергии,
• экологическая чистота.

Также организовать отопление теплом можно при помощи коллектора, который предварительно зарывается в грунт. Благодаря такому коллектору у Вас появится возможность получить максимальный эффект от небольшой площади. Более того, в качестве источника энергии можно использовать и водоем, только в данном случае коллектор будет опускаться на дно пруда или бассейна, а тепло будет поступать из него даже в зимние дни.

Источник: http://ienerg.ru/otoplenie-chastnogo-doma/ot-zemli

Хотя геотермальное отопление за счет тепла земли является относительно новым направлением, перспективы такого решения очевидны. Благодаря установке специального оборудования появляется возможность получения дешевого, практически бесконечного типа тепловой энергии.

Как получить тепло в дом из земли

геотермальное тепло Земля даже в зимний период времени не промерзает полностью. Этой особенностью пользуются монтажные бригады, прокладывающие трубопровод ниже точки замерзания. Удивительно, но температура этих слоев редко опускается ниже, чем +5 +7°C градусов. Можно ли воспользоваться способностью земли аккумулировать тепло, извлечь его и использовать для нагрева теплоносителя? Конечно! Но чтобы сделать альтернативное отопление частного дома с помощью тепла земли возможным? потребуется решить следующие проблемы:

• Получение тепла — понадобится аккумулировать тепловую энергию и направить ее в аккумулирующий резервуар.

Нагрев теплоносителя. Нагретый антифриз должен передать тепловую энергию жидкости, которая циркулирует в системе отопления и ГВС.

Остывший антифриз необходимо отвести обратно к теплообменнику для дальнейшего нагрева.

Чтобы решить эти вопросы был разработан геотермальный насос с использованием тепла земли. Геотермальный тепловой насос позволяет извлечь количество тепла, которого более чем достаточно для производства большого количества тепла и использования в зависимости от конструкции и месторасположения дома в качестве основного или дополнительного отопительного оборудования.

Как работает геотермальное отопление дома, принцип работы

Подземное глубинное отопление из земли, это больше не фантастика. Такие установки можно спокойно купить в России. Причем геотермальные установки в состоянии работать как в условиях Севера, так и в южных широтах. Но какой принцип они используют в своей работе?

Еще в прошлом столетии был отмечен факт, что при испарении определенные типы жидкостей способны охлаждать поверхность. Именно это происходит когда протирают спиртом кожу перед уколом или поливают асфальтированную площадку, нагретую под солнцем. Этот принцип был взят в качестве основы для разработки холодильного оборудования.

Дальше возникла идея почему бы не пустить процесс охлаждения в обратную сторону и не получить вместо холодного горячий воздух. Большинство современных кондиционеров в состоянии не только охлаждать воздух в помещении, но и работать на его нагрев. Но недостатком таких устройств является то, что они ограничены температурой окружающей среды. Так, после того как отметка достигает -5 градусов, они прекращают работать. Геотермальные насосы для отопления частных домов от земли полностью лишены такого недостатка, хотя используют принцип, во многом напоминающий работу кондиционера на нагрев помещения.

Как устроено геотермальное отопление

схема работы системы обогрева теплом земли Как уже отмечалось, геотермальная система отопления из недр земли, во многом напоминает работу кондиционера в режиме нагрева. Что происходит в этот момент?

• В нижних слоях грунта, на дне реки или озера устанавливают водяные коллекторы, по которым циркулирует антифриз. Коллекторы поглощают тепло и высвобождают холод.

Нагретый антифриз с помощью насоса поднимается наверх.

В буферном баке происходит теплообмен. Нагретый антифриз отдает тепловую энергию теплоносителю или нагревает воду.

Остывший антифриз поступает обратно к коллекторам.

Существуют установки, которые в состоянии самостоятельно отапливать большие помещения, другие используются исключительно, как вспомогательное оборудование способное обеспечить от 50-75% потребности помещения в тепле.

Геотермальное оборудование для использования тепла земли

установленное геотермальное оборудование Принцип работы глубинной системы отопления дома, за счет энергии земли, основан на применении особого оборудования. Оно выполняет следующие функции: аккумулирует тепло окружающей среды, передает его теплоносителю системы отопления. Для этого используют следующие узлы:

• Испаритель — находится глубоко под землей. Функция испарителя заключается в том, чтобы поглотить тепловую энергию, находящуюся в окружающем грунте.

Буферный бак — собирает нагретый антифриз в одном месте, для передачи энергии теплоносителю. Состоит из внутреннего бака, в нем находится вода из системы отопления и внутренний змеевик, по которому движется нагретый антифриз.

Хотя природное низкотемпературное геотермальное отопление дома теплом земли дает достаточно тепловой энергии, наиболее практичным вариантом отопления при таком решении является подключение его к системе «теплый пол».

Монтаж и установка геотермального отопления

Основная сложность относительно монтажа геотермального оборудования связана с установкой контура теплообменника в грунте-земле. Хотя в интернете можно найти большое количество советов как выполнить эти работы самостоятельно, практика показывает, что большинство советов невозможно применить без специального профильного образования, следовательно, все работы должны выполнять профессиональные монтажники, являющиеся представителями производителя. После обращения к специалистам, геотермальные системы отопления частных домов за счет тепла земли устанавливаются в следующие несколько этапов:

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

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

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

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

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

Эффективно ли геотермальное отопление на Севере

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

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

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

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

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

Гейзерное отопление частного дома

Производительность геотермального насоса во многом зависит от температуры грунта или воды, в которых находится теплообменник. В этом отношении жители Камчатки находятся в более выгодном положении. На полуострое Камчатка находится огромное количество термальных источников — гейзеров, которые не остывают даже в зимнее время года. Перед монтажом оборудования обязательно проводится геологическая разведка. Если теплый источник находится на территории дома, имеет смысл расположить теплообменники на дне этого водоема. Геотермальная энергия в таком случае окупится значительно быстрее.

Как с помощью геотермального насоса отопить дом

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

Источник: http://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/102-geotermalnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html

Смотрите также:

02 сентября 2020 года

видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности отопительных систем, использования земляного тепла, цена, фото

Большинство из нас понимают, что использование в качестве топлива угля, газа и древесины не обходится бесследно для экологии. Однако, внедрение альтернативных источников энергии тормозится их высокой стоимостью и КПД, которые пока уступают традиционным. Но в последнее время производители все чаще и чаще стали обращать внимание на подобные продукты, поэтому надеемся, что в скором времени они будут более просты в установке и не такие дорогие.

Сегодня рассмотрим геотермальное отопление, которое можно установить для частного дома своими руками. Вы узнаете о принципе его работы, видах, особенностях и самостоятельном монтаже.

Как происходит отопление теплом земли загородного дома

Стоит сказать, что в европейских странах и США отопление от земли постепенно становится основным источником отопления дома, но у нас пока такие системы выступают лишь альтернативой более традиционным.

Появление и распространение

Энергия земли для отопления стала распространяться в США ближе к концу 80-х годов прошлого века в городах, тяжело переживавших кризис. Системой сразу заинтересовались состоятельные люди, которым она давала возможность экономить на обогреве жилья. Затем она стала дешеветь, и ее стал применять и более бедный класс населения.

Спустя некоторое время тепло земли для отопления превратилось в прерогативу большинства владельцев частных домов. В Европе с каждым годом число домохозяйств, использующих отопление дома теплом земли, только увеличивается.

Такая тенденция распространения геотермального обогрева вполне понятна. Использование тепла земли для отопления позволяет существенно экономить семейный бюджет, оно безопасное и экономичное.

Функционирование геотермального обогрева

Его принцип работы можно сравнить с обычным холодильником, только наоборот. Земля удерживает тепло постоянно, поэтому ним можно нагревать объекты, расположенные на ее поверхности.

Смысл способа в том, что изнутри планета прогревается горячей магмой, а сверху грунт не дает ей промерзать. Получаемая тепловая энергия используется геотермальной системой обогрева, основанной на специальном тепловом насосе.

Получить отопление от тепла земли можно благодаря тепловому насосу

Происходит следующий процесс:

1. Тепловой насос устанавливают на поверхности.
2. В земле бурится отверстие, в которую опускают теплообменник.
3. Проходящая через насос грунтовая вода нагревается и используется затем в бытовых и промышленных целях.

С помощью теплового насоса удается преобразовать 1 кВт электричества в 4-6 кВт теплоэнергии

Основным преимуществом системы является соотношение электрической энергии и получаемой мощности – 1 к 4-6 кВт. К примеру, при использовании обычного кондиционера выходит 1 к 1. Поэтому установка вполне себя сможет окупить в скором времени.

Особенности

Самостоятельное отопление дома от земли имеет определенные трудности, о которых мы расскажем ниже:

1. Начинаются они с изготовления шахтного ствола.
   Его расчет ведется отдельно для каждого конкретного случая, во внимание принимают:

• климат в данной местности;
• тип грунта;
• характеристику строения земной коры в данном регионе;
• площадь обогрева.

На фото – основу геотермального обогрева дома составляют глубинная скважина и тепловой насос

Обычно глубина варьируется в пределах 25-100 м.

2. На следующем этапе в ствол опускают трубы, которые должны поглощать тепло из недр и подавать его в насос, повышающий температуру теплоносителя в системе отопления.

Совет: работы лучше проводить с помощником, так как трубы часто бывают достаточно большой массы.

Летом отопление энергией земли можно запустить в качестве кондиционера. Для чего активируется обратный механизм. Во время работы теплообменник начнет брать охлаждающую энергию.

Виды

Для экологически безвредной и эффективной работы системы есть три основных варианта:

Грунтовые воды	В этом случае применяют для обогрева здания тепловую энергию грунтовых вод, расположенных на большой глубине. У нее достаточно большая температура, поэтому тепловой насос отопления поднимает ее и нагревает. После этого вода через теплообменник отдает основную часть имеющейся энергии.
Антифриз	Метод требует дополнительных расходов. На глубину 75 м и ниже опускается резервуар с антифризом, цена которого довольно высокая. Когда он нагреется, его тепловым насосом поднимают к теплообменнику. После отдачи тепла антифриз поступает снова в емкость.
Водоем	Данный способ не требует оборудования грунтовой шахты. Такое отопление дома от земли подходит в том случае, если есть выход на водоем. От теплообменника по дну водоема ставят горизонтальные зонды, которые помогают преобразовывать тепло воды.

Виды геотермального обогрева

Преимущества геотермального обогрева

Теперь узнаем, какими достоинствами обладают такие системы, и смогут ли они удовлетворить наши запросы:

1. Тепловой энергии выделяется в несколько раз больше, чем расход электроэнергии на работу насоса.
2. Нет вредных выбросов, поэтому отопление загородного дома от земли экологически чистый способ.
3. Для функционирования системы необходимо только электричество. Не требуется использование химических средств и топлива.
4. Во время работы нет опасности взрыва или возгорания.
5. Правильный монтаж отопительной системы гарантирует функционирование без техподдержки примерно 30 лет.

Как самостоятельно воспользоваться теплом земли для обогрева дома

Самостоятельная установка геотермального обогрева

Нужно сказать сразу, что отопление дома энергией земли потребует одномоментного большого вложения средств. Львиная доля из которых пойдет на обустройство шахтного ствола.

Совет: самая дорогая часть в тепловом насосе – компрессор. Если не хотите проблем, не приобретайте его с китайского завода.
Лучше использовать Danfoss или Copeland (желательно не из Китая).

Рекомендуем также использовать вместо радиаторов отопления систему теплый пол. Так можно снизить окупаемость оборудования в разы. Учесть следует и ежегодное повышение тарифов на традиционные энергоносители, в тоже время геотермальная система отопления дома позволит избежать ценовых скачков.

Внутри дома ничего не будет напоминать про то, что вы используете земляное отопление. Основная часть схемы – скважина и теплообменник, будут скрыты под землей. Необходимо только выделить небольшое место для прибора, к примеру, в подвале, генерирующего теплоэнергию.

Конструкция теплового насоса

Устройство позволяет производить регулировку температуры и подачу теплоэнергии. Инструкция по монтажу системы отопления в доме не отличается от традиционного способа, поэтому никаких особенностей в нем нет.

Вывод

Применение тепловых насосов позволяет избавиться от дорожающих каждый год традиционных видов топлива, хотя первоначальные затраты будут довольно большими. Монтаж геотермального отопления вполне можно проводить самостоятельно, только при установке труб в шахтный ствол желательно пригасить помощника.

Окупаемость проекта зависит от утепленности жилья, а также метода обогрева – радиаторный или теплые полы. Видео в статье даст возможность найти дополнительную информацию по вышеуказанной теме.

Как работает геотермальный тепловой насос

Последнее изменение: 6 августа 2020 г.

Для чего нужен наземный тепловой насос?

Основное назначение системы теплового насоса с источником — передача тепла от почвы (пруда или озера) внутрь здания. Обратите внимание, что тепловой насос может работать и в обратном направлении, то есть отбирать тепло из здания и отводить его в землю.В этом посте за основу взят первый режим работы. Далее вы найдете техническое объяснение работы геотермального теплового насоса.

Если вы хотите запросить расценки и сравнить тепловые насосы, работающие на земле, GreenMatch.co.uk предлагает вам бесплатную и бесплатную услугу, которая поможет вам. Всего заполните форму справа на запрос предложений .

Компоненты системы наземного теплового насоса

Основными элементами системы наземного теплового насоса являются сам тепловой насос , контур заземления и распределительная система .Каждый из них представляет собой отдельный замкнутый контур (контур заземления может быть установлен как разомкнутый контур, хотя это не самая распространенная его конфигурация), но это не означает, что они работают независимо.

Как контур заземления, так и система распределения подключены к тепловому насосу, с которым они обмениваются теплом. В зависимости от типа, который вы выбираете, цены на геотермальные тепловые насосы могут варьироваться. Далее мы посмотрим, какую роль играет каждый из компонентов.

Тепловой насос

• Это базовый компонент всей системы геотермального теплового насоса.Он получает тепло от контура заземления, добавляет немного больше энергии благодаря компрессору и доставляет его в систему распределения.

Контур заземления

• Контур заземления — это компонент системы теплового насоса с грунтовым источником, который отличает тепловые насосы с грунтовым источником от любых других систем с тепловым насосом. По сути, забирает тепло либо из почвы, либо из воды (последний вариант — самый дешевый вариант, когда поблизости есть пруд или озеро) с помощью жидкости, циркулирующей по сети труб, и передает ее тепловому насосу (в частности, к испарителю).
• Эта сеть может быть построена в различных конфигурациях в зависимости от различных факторов, таких как требуемая нагрузка на отопление и охлаждение, состояние почвы и доступная земля. Жидкость течет благодаря насосу (требует использования внешней энергии).

Подробнее: Факты о наземных тепловых насосах

Распределительная система

• Система распределения передает тепло, собираемое тепловым насосом (в частности, в конденсаторе), в здание и распределяет его по сети труб.Это тепло, наконец, выпускается с использованием систем напольного отопления, радиаторов, системы принудительной подачи воздуха и т. Д. Система распределения включает в себя насос, который поддерживает поток жидкости, проходящей через здание.

Источник: http://www.nzgeothermal.org.nz/ghanz_heatpumps.html

Компоненты теплового насоса

Тепловой насос является основным элементом системы геотермального теплового насоса. Он состоит из четырех частей, каждая из которых имеет конкретную задачу.Давай познакомимся с ними.

Испаритель

• Испаритель — это компонент теплового насоса, в котором рабочая жидкость поглощает тепло , перекачиваемое из земли контуром заземления. Это рабочее тело представляет собой смесь жидкости и пара под низким давлением. Это тепло вызывает испарение рабочей жидкости, то есть превращение ее в чистый пар.
• Этот пар имеет то же давление, что и предыдущая смесь, но его температура немного выше. Функция испарителя имеет решающее значение, так как чрезвычайно важно, чтобы рабочая жидкость в этот момент была только в виде пара.Это связано с тем, что его следующим шагом является прохождение компрессора.

Компрессор

• Компрессор отвечает за резкое повышение температуры рабочей жидкости. Это достигается за счет увеличения давления. Механика компрессора предполагает, что вся жидкость, которая в него входит, должна быть паром, поскольку даже самые маленькие капли жидкости могут повредить его (скорость вращения компрессора значительно выше).
• Причина, по которой компрессор является необходимым элементом теплового насоса, заключается в том, что температура рабочей жидкости должна быть достаточно высокой для передачи тепла от нее в здание. А также то, что он действует как насос, обеспечивая циркуляцию рабочей жидкости в любой момент. Компрессор — единственный элемент теплового насоса, для работы которого требуется использование внешней энергии.

Конденсатор

• Конденсатор передает тепло , собираемое рабочей жидкостью в испарителе и компрессоре, в распределительную систему здания.Этот процесс теплообмена составляет конечную цель теплового насоса. Это также означает, что горячий пар под высоким давлением, который выходит из компрессора, становится жидкостью средней температуры, а не очень высокого давления.

Расширительный клапан

• Жидкость, выходящая из конденсатора, должна охладиться , чтобы она была достаточно холодной, чтобы поглотить тепло, исходящее от земли на испарителе. Это охлаждение происходит в расширительном клапане, где рабочая жидкость расширяется, то есть снижает свое давление, превращаясь в холодную смесь жидкости и пара.Из расширительного клапана рабочая жидкость поступает в испаритель, замыкая контур теплового насоса.

Написано Арис Вурвулиас Начальник отдела содержания Арис Вурвулиас — руководитель отдела контента GreenMatch. Арис — увлеченный писатель и маркетолог с образованием в области журналистики. Он постоянно пишет, анализирует и получает образование в области бизнеса, финансов и возобновляемых источников энергии.Он имеет управленческий опыт на многих европейских рынках, включая Великобританию, Данию, Швецию и Финляндию. Он и его команда по контенту были представлены на авторитетных сайтах, таких как GreenPeace, Guardian, iNews, Gizmodo и других. .

Как работают тепловые насосы | HowStuffWorks

Если в вашем доме нет воздуховодов для распределения тепла, не бойтесь. Вы могли бы использовать специальный тип теплового насоса, называемый мини-сплит-насосом . Самый симпатичный из всех тепловых насосов, он соединяет внешний источник воздуха с несколькими внутренними блоками. Эти внутренние блоки подключаются к водяному нагревателю или обогревателям помещения. Эти бесканальные мини-сплит-системы полезны для дооснащения дома системой теплового насоса, поскольку их расположение снаружи и внутри дома может быть гибким.Еще одним плюсом является то, что для установки требуется всего 3-дюймовый (7,6 сантиметровый) канал, который проходит через стену, что довольно незаметно. Они также универсальны. Воздухоочистители для помещений могут быть установлены в стенах, потолках или на полу, и при этом они небольшие.

А кто может забыть чиллер обратного цикла (RCC) с тепловым насосом? Вместо нагрева и охлаждения воздуха этот плохой мальчик нагревает и охлаждает воду и может эффективно работать при температурах ниже нуля.В системе RCC тепловой насос подключается к изолированному резервуару для воды, который он либо нагревает, либо охлаждает. Затем система с вентилятором и змеевиком нагревает или охлаждает воздух от бака по воздуховодам к одной или нескольким зонам нагрева. Система RCC также может перекачивать горячую воду через систему лучистого теплого пола, так что, когда этой зимой босиком комфортно на поджаренном плиточном полу, вы можете поблагодарить свой RCC.

Объявление

В типичном тепловом насосе с воздушным источником тепла требуется резервная горелка для подачи временного тепла, когда система переключается в обратный режим для размораживания змеевиков.Эта резервная горелка предотвращает продувку системы холодным воздухом через регистры во время размораживания змеевиков, что является ключевым моментом, если ваша цель — оставаться в тепле. Кто-то может сказать, что система RCC лучше в том, что она использует горячую воду из резервуара для размораживания змеевиков, поэтому резервная горелка не требуется. Это также означает, что система никогда не выдувает холодный воздух, когда этого не следует делать, и в результате вам остается тепло и уютно.

Новый тип теплового насоса, перспективный для экстремальных климатических условий, — это тепловой насос для холодного климата, который эффективно работает при крайне низких температурах — даже ниже 0 градусов по Фаренгейту (-18 градусов Цельсия).Тепловой насос Cold Climate определяет минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения желаемого уровня нагрева или охлаждения, и регулирует свою мощность вверх или вниз, чтобы никогда не тратить энергию впустую. Это чрезвычайно экологичная альтернатива, но она все еще находится на ранних этапах реализации из-за задержек с финансированием, что замедлило исследования. В 2011 году Канада инвестировала 4 миллиона долларов в развитие тепловой системы Cold Climate.

Тепловой насос All-Climate — еще один новый тип насоса, который может работать при температурах до -30 градусов по Фаренгейту (-34 градуса Цельсия) и может повысить эффективность до 60 процентов по сравнению со стандартным тепловым насосом [ источник: EERE].Однако тепловой насос All-Climate предназначен в первую очередь для обогрева и не будет работать эффективно в климатических условиях, где тепловой насос большую часть времени находится в режиме охлаждения.

Даже у специальных тепловых насосов есть ограничения. Читайте дальше, чтобы узнать о плюсах и минусах тепловых насосов, а также о том, что вам нужно знать перед покупкой.

.Земной тепловой насос

— за и против

Как человек, заботящийся о возобновляемых источниках энергии, мы хотели бы пригласить вас в особенный дом. Первое, что вы заметите, войдя в нее, — это комфортная температура. Если вы останетесь на несколько месяцев, вы увидите, как деревья снаружи меняют свой цвет, с зеленого на красный, на белый и снова на зеленый.

Но вы не почувствуете никакого дискомфорта в любой момент. Вы, естественно, попытаетесь найти печь, отвечающую за это тепло, но у вас ничего не получится.Вы не сможете услышать шум, свидетельствующий о работе системы отопления.

В конце концов вы придете к выводу, что дом каким-то образом сохранился от природы, связан с самой Землей. И ты будешь прав. Хотели бы вы, чтобы этот дом был вашим? Вам не нужно ждать идиллического будущего.

GreenMatch.co.uk предоставляет вам бесплатную и без обязательств услугу, которая позволяет вам запрашивать расценки и сравнивать различные системы, чтобы вы могли найти наиболее подходящую для вас.Всего заполните форму , чтобы запросить предложения .

Инженерное дело за чудом: геотермальная энергия, накачанная в ваш дом

Тепловой насос с грунтовым источником имеет довольно простое функционирование. Фактически, он работает так же, как и ваш холодильник: он передает тепло из одного помещения в другое. Основное различие зависит от того, что это за пространства. В случае с холодильником он передает тепло из холодильника на кухню.

Земной тепловой насос (GSHP) передает тепло между вашим домом и землей.Он может работать в обоих направлениях, то есть может переносить тепло от земли внутрь вашего дома или извлекать его из дома и выпускать его на землю.

Конечно, такое устройство требует довольно сложной установки. Тем не менее, часть этой установки, которая проходит через дом, довольно проста: она состоит из распределительной системы (состоящей из труб, радиаторов и т. Д.) И компрессора, который удерживает жидкость, которая поглощает и отдает тепло, циркулирующим.

Проблемы проявляются во внешней части установки GSHP.Необходимо выкопать и распределить обширную сеть труб (те, которые будут отводить тепло к земле или от земли). К счастью, это не вызывает серьезных экологических проблем.

Подробнее: Факты о наземных тепловых насосах

Являясь GSHP универсальной и экологически чистой системой отопления / охлаждения, она также имеет свои недостатки (как показано выше относительно установки). Итак, давайте перечислим его плюсы и минусы.

Преимущества геотермальных тепловых насосов

Следующий список включает в себя то, что мы считаем наиболее выдающихся преимуществ GSHP :

• Их эксплуатационные расходы очень низкие по сравнению с системами прямого электрического отопления.Это связано с тем, что единственным основным элементом простого GSHP, требующим использования электроэнергии, является компрессор.
• GSHP не производит выбросов углерода на месте и не использует какие-либо виды топлива. Кроме того, если для их питания используется устойчивый источник электроэнергии, они вообще не производят выбросов углерода.

• GSHP может обеспечивать как охлаждение, так и обогрев, в отличие от кондиционеров, которые требуют использования печи для обогрева.Это достигается с помощью реверсивного клапана, который изменяет направление циркуляции жидкости.
• Геотермальная энергия (источник энергии для GSHP) постоянна и неисчерпаема (почти нет колебаний ее способности нагревать и охлаждать), доступна во всем мире и имеет огромный потенциал (оценивается в 2 тераватта).
• Если установка GSHP хорошо спроектирована, это увеличит стоимость вашей собственности.

Подробнее: преимущества геотермальных тепловых насосов

Недостатки геотермальных тепловых насосов

В приведенном ниже списке показаны наиболее вероятных недостатков, связанных с GSHP :

.

• Стоимость установки GSHP значительно выше, чем стоимость установки традиционной печи и кондиционера.Для этого требуются довольно дорогие начальные вложения (однако они будут покрываться за счет экономии энергии, полученной во время эксплуатации системы).
• Геотермальная энергия зависит от местоположения. Это означает, что он распределяется неравномерно. Кроме того, его эксплуатационные и транспортные системы (такие как GSHP) не могут передавать эту энергию на большие расстояния без значительных потерь энергии.
• GSHP с замкнутым контуром использует химические реагенты во всей системе. Открытый контур, с другой стороны, требует большого количества воды.

Подробнее: Сколько стоит наземный тепловой насос?

Написано Аттила Тамас Векони Менеджер UX Аттила — UX-менеджер в GreenMatch. Он имеет степень в области международного бизнеса с четырехлетним опытом координации в области маркетинга, взаимодействия с пользователем и создания контента. Аттила любит писать о солнечной энергии, технологиях отопления, защите окружающей среды и экологичности.Статьи его и его команды появлялись на таких известных сайтах, как The Conversation, Earth911, EcoWatch и Gizmodo. .

Земляные тепловые насосы: полное руководство для начинающих

Наземные тепловые насосы могут показаться сложными, но это довольно простые компоненты. Здесь мы объясняем, что вам нужно знать, прежде чем вкладывать деньги в один для своего дома.

Земные тепловые насосы поглощают энергию солнца, нагревая землю. Они состоят из серии подземных труб, извлекающих эту солнечную энергию. Эта энергия затем преобразуется в тепло для использования в доме.

Есть два основных элемента системы теплового насоса с грунтовым источником:

• Наземный массив, который находится под землей.Это может быть вертикальный или горизонтальный

Горизонтальный наземный массив, устанавливаемый (Изображение предоставлено: Kensa Heat Pumps)

• Сам тепловой насос, который установлен в доме. Некоторые из них включают резервуар с горячей водой и могут быть размером с большой шкаф для хранения документов. Самые маленькие насосы, например, из линейки тепловых насосов Kensa, можно установить в кухонном шкафу под раковиной.

Тепловой насос, возможно, потребуется установить в специальном помещении (Изображение предоставлено: Kensa Heat Pumps)

Как работают геотермальные тепловые насосы?

Смесь воды и антифриза перекачивается вокруг наземного массива.Это поглощает солнечную энергию, хранящуюся в земле. Тепло извлекается с использованием технологий сжатия и расширения, делая энергию готовой для обогрева дома.

На количество тепла, доступного для сбора, будут влиять:

• пропускная способность (количество труб и длина необходимых траншей)
• почвенные условия — например, глина удерживает больше тепла, чем песок.

Хороший установщик исследует грунтовые условия перед проектированием и определением размеров системы теплового насоса с грунтовым источником.

Как устанавливаются геотермальные тепловые насосы?

Это зависит от того, какой у вас массив — горизонтальный или вертикальный, и это будет зависеть от доступного пространства и состояния грунта:

• Горизонтальный массив состоит из трубы, проложенной в виде змеевидной замкнутой петли в траншее, обычно глубиной 1,2 м. Вам понадобится довольно большой сад — 500 м² для теплового насоса мощностью 10 кВт в глинистой почве и вдвое больше для песчаной почвы. Трубы могут быть прямыми или в бухтах, называемыми «обтягивающими» трубами.

Показан горизонтальный наземный массив (Изображение предоставлено Worcester Bosch)

Вертикальный массив, часто называемый скважинной системой , будет иметь скважины, просверленные в земле и соединенные через их вершины в замкнутом контуре. Количество и глубина скважин будет зависеть от размера теплового насоса и геологических условий. Например, для теплового насоса мощностью 8 кВт, вероятно, потребуется как минимум три скважины глубиной от 70 до 100 м (или две скважины чуть глубже). Им не нужна большая площадь земли, и если цена подходящая, вертикальный массив — хороший вариант.

Показан ряд вертикальных скважин или скважин. (Изображение предоставлено Worcester Bosch)

• Другой вариант состоит в том, что тепло можно извлекать из озер или прудов, если водоем достаточно большой. Это более специализированная область, требующая тщательного расчета, обычно выполняемого производителем теплового насоса.

Сколько стоит наземный тепловой насос?

Стоимость установки типичной системы теплового насоса с грунтовым источником в доме с тремя или четырьмя спальнями будет более 10 000 фунтов стерлингов, по данным Energy Saving Trust.

Общепринятая «бюджетная» цифра составляет 1200 фунтов стерлингов за кВт мощности. В доме с четырьмя спальнями площадью 200 м², построенном в соответствии со стандартами Строительных норм, вероятно, потребуется тепловой насос мощностью 8 кВт. Тепловой насос с грунтовым источником, вероятно, будет стоить около 6000-7000 фунтов стерлингов, а остальная часть — это стоимость установки, которая может значительно варьироваться в зависимости от условий грунта.

В частности, может быть элемент лотереи «почтовый индекс» для вертикальных массивов, поскольку стоимость рытья скважин сильно различается по стране.Цена может варьироваться от разумной до очень дорогой.

Установка горизонтального массива заземления из тонких труб для системы теплового насоса с грунтовым источником (Изображение предоставлено: Kensa Heat Pumps)

Насколько эффективны грунтовые тепловые насосы?

Эффективность указывается как SCoP (сезонный коэффициент производительности). Типичный показатель для геотермального теплового насоса может составлять 4,0. Обычно это означает, что из каждый 1 кВт электроэнергии, используемой для привода теплового насоса, будет производить 4.0кВт тепла .

Итак, ключом к низким эксплуатационным расходам и эффективности является:

• Для хорошо изолированного дома потребуется меньший тепловой насос, меньший массив заземления (или меньше скважин) и меньше электроэнергии, что снижает капитальные и эксплуатационные расходы. Эффективность системы , таким образом, начинается с минимизации количества тепла, необходимого в доме, и количества необходимой электроэнергии.
• Хорошо продуманная система — определение теплового насоса сложнее, чем определение газового котла.В то время как вы можете завышать размер вашего газового котла «на всякий случай», это не лучшая идея, когда речь идет о тепловых насосах. Системы большого размера более дороги, а система слишком большого размера на самом деле будет менее эффективной.

Ключ ко всему этому — найти надежного установщика, который спроектирует и определит размер вашей системы. Есть признаки хорошего установщика — например, того, кто проверяет состояние почвы и предлагает качественное оборудование, — но обычно все сводится к должной осмотрительности: проверке истории установщика и предоставленных им рекомендаций.

Еще одна хорошая отправная точка — это выбор члена ассоциации GSHP.

Сколько стоит эксплуатация наземного теплового насоса?

Для дома с четырьмя спальнями, вероятно, потребуется около 11 000 кВт / ч тепла для отопления помещений и 4 000 кВт / ч для горячего водоснабжения. Если предположить, что SCoP составляет 4,5, то для работы собственности потребуется (11,000 + 4,000) / 4,5 = 3,334 кВт · ч электроэнергии.

Электроэнергия по цене около 15 фунтов за кВтч (включая НДС, постоянные платежи и т. Д.) Дает текущие расходы в размере 500 фунтов стерлингов в год. Это сопоставимо с 890 фунтами стерлингов в год на эксплуатацию газового котла.

Земельные тепловые насосы имеют право на государственную программу поощрения использования возобновляемых источников тепла (RHI). По этой схеме те, кто использует технологии производства тепла из возобновляемых источников, получают вознаграждение за произведенное тепло.

По состоянию на 1 апреля 2019 года ставка для бытовых наземных тепловых насосов составляет 20,87 пенсов / кВтч (которая улучшилась — с апреля 2018 года по март 2019 года она составляла 20,46 пенсов / кВтч), подлежащая оплате в течение семи лет с даты ввод в эксплуатацию.

Платежи RHI производятся за возобновляемый элемент производимого тепла, а не за электричество, используемое для его производства.

В приведенном выше сценарии нам нужно 11000 + 4000 кВтч тепла, за вычетом потребляемой электроэнергии 3,334 кВтч, поэтому RHI применяется к:

• 11666 кВтч при 20,87p / кВтч = 2435 фунтов стерлингов в год в течение семи лет

Другими словами, вы можете получить почти 2 000 фунтов стерлингов «прибыли», если оплатите текущие расходы на электроэнергию.

Подходит ли геотермальный тепловой насос для моего дома?

Если вы рассматриваете возможность использования геотермального теплового насоса, имейте в виду:

• Тепловой насос лучше всего работает в хорошо изолированном доме .Для дома с высокими требованиями к теплу потребуется более крупная система, которую будет дорого покупать и устанавливать, а также очень дорого в эксплуатации.
• Горизонтальному массиву требуется садового пространства . Тем не менее, установка в скважину — вариант для тех, у кого мало места. Вам также необходимо рассмотреть доступ к строительной площадке для экскаваторной техники
• Она должна быть соединена с подходящей системой отопления и наиболее эффективно сочетается с напольным отоплением, поскольку для этого требуется гораздо более низкая температура воды, чем для радиаторов.

Земельные тепловые насосы дороги в установке, но они предлагают высокую окупаемость RHI и самые низкие эксплуатационные расходы среди всех возобновляемых источников энергии. Более того, системы обычно надежны и долговечны.

Главное — найти хорошего, квалифицированного и опытного установщика. Это гарантирует, что система будет спроектирована с учетом условий почвы и требований дома, и будет без проблем работать в течение 20–30 лет.

.