Геотермальное теплоснабжение: что это такое, принцип работы системы и варианты для частного дома за счет тепла земли, отзывы владельцев

Геотермальное отопление: принцип работы — opechkah.ru

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

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

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

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

Расчет геотермального отопления дома

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

Q = (k x V x ∆T)/860, где:

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

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

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

∆T — максимальный перепад температур внутри и снаружи помещения.

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

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

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

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

Схема системы геотермального отопления дома

Устройство геотермальной системы отопления состоит из:

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

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

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

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Задать вопрос

🔰 система обогрева дома, что такое

Эффективное геотермальное отопление вызывает немало дискуссий. Его достоинства и недостатки давно оценены на практике. Конструкция, использующая тепло Земли для обогрева домов, работает на особых принципах.

Расчет фундамента

Попробуйте новый продукт

Чтобы смонтировать для частного коттеджа геотермальную систему отопления, необходимо правильно провести расчеты и придерживаться технологии. Коэффициент полезного действия зависит от грамотного учета условий и площади жилья.

Что такое геотермальное отопление

Разновидность отопления, называемая геотермальной, представляет собой систему, использующую тепло недр. История ее внедрения в практику началась в первой половине XX века. В этот период была острая необходимость в альтернативных источниках тепла. В настоящее время геотермальное отопление не является редкостью в США, Канаде, европейских странах.

Устройство и виды расположения системы

Конструкция геотермальной системы отопления включает насос и два контура: внешний и внутренний. Отдача тепла может происходить через радиаторы или смонтированный теплый пол, который является частью внутреннего контура. Внешняя часть геотермальной системы отопления расположена в земле или в воде. Ее масштабы более значительны по сравнению с внутренним трубопроводом. Но этот факт имеет значение лишь во время монтажа. При эксплуатации внешний контур скрыт от глаз.

Внутри труб циркулирует теплоноситель, роль которого выполняет обычная вода или антифриз. Специалисты рекомендуют использовать этиленгликолевый антифриз. «Сердцем» геотермального отопления является тепловой насос. Он работает от электричества, но его потребности невелики. При затратах в 1 кВт насос выдает 4-5 кВт тепловой энергии. Это тепло идет на обогрев дома.

Теплообменник геотермальной системы отопления, работающий от низкотемпературного источника, может иметь разное расположение. Два компонента (насос и внутренний контур) остаются без изменения в любом случае. Отличия заключаются в локализации внешнего трубопровода. Она может быть:

1. Вертикальной

2. Горизонтальной

При вертикальном расположении теплообменник находится в вытянутой сверху вниз шахте, пересекающей или не пересекающей водоносный горизонт. Для сохранения ландшафтных условий в районе бурения из одного места делают несколько скважин, идущих под наклоном. В них монтируют внешний контур. Точная глубина скважин зависит от геологических условий, но в среднем составляет 50-100 метров. Вертикальное расположение считается более эффективным по сравнению с горизонтальным.

Горизонтальное расположение предполагает наличие змеевика трубопровода в котловане или открытом водоеме. Чтобы смонтировать такую систему, требуется знать глубину промерзания грунта в регионе. Котлован расположен ниже этой отметки. Его размеры должны позволять уложить трубы значительной длины.

Закладкой горизонтального теплообменника целесообразно заниматься в том случае, если участок под дом только разрабатывается, и место позволяет вести масштабные земляные работы.

Внешний контур при горизонтальном геотермальном отоплении частного дома площадью 250 кв. метров занимает шесть соток

Какие источники используются

Для геотермального отопления используют высокотемпературные и низкотемпературные источники энергии земли. К первой разновидности относятся, например, гейзеры. Эффективность в этом случае высокая, но применение ограничено географическим расположением геотермических источников.

Низкотемпературные источники имеют более широкое применение, особенно в тех регионах, где отсутствуют горячие подземные воды. Температура внутренних слоев грунта на глубине 50-100 метров составляет от +10 до +15 градусов в зависимости от климата. Этот уровень стабилен вне зависимости от времени года. Именно поэтому земля может быть источником тепла. Водный ресурс востребован в районах, расположенных у моря. Так, в Швеции в отоплении многих частных домов используют воды Балтийского моря, температура в котором поддерживается на уровне +4 градуса.

Принцип работы геотермального обогрева

В основу геотермальной системы заложен принцип преобразования тепла в холод или, наоборот, холода в тепловую энергию. Именно так работает кондиционер или холодильная установка. Теплоноситель, находящийся во внешних трубах системы, приобретает температуру окружающей среды. В таком слегка «подогретом» состоянии он достигает насоса, в котором происходит окончательный разогрев или охлаждение.

Снижение давления в дросселе вызывает соответствующее понижение температуры воды или антифриза. Повышение давления в компрессоре влечет за собой сжатие теплоносителя и увеличение его температуры. Таким образом, тепло земли через трубы отопления поступает в дом.

Плюсы и минусы отопительной системы

Отопление дома посредством тепла, сконцентрированного глубоко в грунте земли, считается эффективным, малозатратным, безопасным. Если детально разложить все плюсы, то получится весомый список:

1. Простая установка оборудования. Доступный монтаж подкрепляется длительным сроком эксплуатации.

2. Абсолютная пожаробезопасность. При работе оборудования исключено сжигание топлива, поэтому нет причин для пожара.

3. Бюджетность после запуска. Финансовые расходы при длительной эксплуатации теплового насоса минимальны.

4. Экологичность. Система не выделяет токсичных веществ, поэтому нагрузка на природу исключена.

5. Функциональность. Геотермальное отопление способно не только продуцировать тепло, но и создавать эффект охлаждения в жару.

К недостаткам отопительной системы относят высокие первоначальные затраты на установку оборудования и его запуск в работу. Этот минус можно было бы отнести к условным, так как в будущем вложения окупаются экономией текущих расходов. Но этот период составляет в среднем 5-15 лет.

Выбирая геотермальное отопление, следует также учитывать его зависимость от электропитания. В случае проблем с электричеством, насос прекращает выполнять свои функции.

К отрицательным моментам относят также ограниченность применения геотермального отопления. В районах плотной застройки получить разрешение на необходимые земляные работы проблематично. Кроме того, из-за низкого уровня теплоотдачи для создания тепла в большом домовладении потребуется значительное количество подземного трубопровода.

Геотермальное отопление дома своими руками

Смонтировать и запустить в эксплуатацию геотермальное отопление вполне реально самостоятельно. Однако в процессе работы могут возникать сложности. В первую очередь это касается установки внешнего контура в земле. Поэтому при отсутствии необходимых навыков наладку системы рекомендуется доверить профессионалам, которые сделают грамотный расчет и смонтируют всю геотермальную систему отопления.

Предварительные расчёты

Чтобы геотермальное отопление приносило запланированный эффект, необходимо произвести расчеты. Они помогут выбрать мощность насосного оборудования. Примерные цифры для построек с разным уровнем теплоизоляции отличаются. Так, для обогрева одного квадратного метра понадобится:

• без теплоизоляции – 120 Вт;

• с обычной теплоизоляцией – 80 Вт;

• с энергосберегающим утеплителем – 40 Вт.

Для расчетов понадобятся также цифры, определяющие потери тепла в доме. Например, если для жилого здания площадью 180 кв. метров с качественной теплоизоляцией теплопотери составляют 9 кВт/сутки, то оборудование должно обеспечивать мощность 216 кВт-ч (9 кВт х 24 часа). С учетом того, что потери тепла могут в разное время отличаться, делают надбавку в 10-20%. Таким образом, окончательная мощность насоса геотермальной отопительной системы должна быть 10,8 кВт.

При расчетах важно учитывать некоторые моменты. К ним относится температура грунта на уровне скважины. В средней полосе России она держится в пределах +8…+10 градусов (на глубине 15-20 метров). При горизонтальном расположении внешнего контура системы отопления берут в расчет мощность 50 кВт на метр. Точные цифры зависят от геологических условий (влажности, присутствия подземных вод). Разные грунты дают разные показатели:

• Сухой грунт – 25 Вт/м;

• Влажный субстрат – 45-55 Вт/м;

• Твердые породы – 85 Вт/м;

• Присутствие грунтовых вод – 110 Вт/м.

Как происходит монтаж системы отопления

Водяные системы являются редкостью, больше всего востребовано геотермальное отопление посредством грунта. Поэтому первый этап работ связан с бурением скважин или рытьем котлована. Углубления делают на глубину от 20 до 100 метров, применяя специальную технику. Дно котлована засыпают песком. Далее в готовые углубления или траншеи закладывают пластиковые трубы, которые способны выдерживать давление около 6 бар. Эти трубы будут выполнять роль зондов.

При монтаже используют обвязки труб из трех или четырех линий, при этом краевые участки связывают в виде буквы «U». Внешний контур можно приобрести уж в готовом виде или собрать самостоятельно.

При монтаже внешнего контура необходимо принимать во внимание, что скважина не должна располагаться ближе 2-3 метров к дому.

Когда самая сложная часть работы по устройству геотермальной системы отопления закончена, приступают к подключению насоса. Разводка при таком способе аналогична разводке традиционной отопительной системы.

Окупаемость геотермального отопления дома

Все финансовые траты при монтаже оборудования и всей геотермальной системы отопления зависят от типа используемого хладагента, уровня КПД, мощности агрегата и его производителя. Выбор бренда – это индивидуальное решение владельца жилья. Мощность теплонасоса в свою очередь определяется не желанием, а общей квадратурой помещений. От этого зависит цена устанавливаемого оборудования. В среднем она на несколько порядков выше, чем у отопительных котлов. К этой сумме прибавляют расходы на сам монтаж.

В результате получается достаточно высокая цифра, которая многих пользователей пугает. Однако она окупается минимум через 5-7 лет и максимум через 15. Практика применения геотермального отопления показывает, что такой способ обогрева имеет смысл для коттеджей площадью около 150 кв. метров. Они получают достаточно тепла и окупаются гораздо раньше.

Эффективность и экономическая рентабельность геотермической конструкции значительно выше, если внешний контур проходит не через сухой грунт, а через термальный источник. Но в этом случае необходимо разделение отопительного контура и водоснабжения, если для него также используется горячая вода источника.

Эксплуатация и содержание оборудования

Геотермальное отопление, смонтированное своими руками или с помощью специалистов, рекомендуется в качестве вспомогательного к основной системе обогрева. При исключении других источников подогрева воздуха данная установка может не справиться с поставленной задачей, так как не нагревает внутренние трубы до горячего состояния. Монтаж целесообразен, если в помещениях будет поддерживаться температура выше 15 градусов тепла.

Техническое обслуживание оборудования довольно простое и не составляет труда для пользователей. Так как работа теплового насоса автоматизирована, он не нуждается в ежесуточном контроле. Чтобы компрессор проработал установленный по инструкции период, который составляет от 15 до 25 лет, необходима правильная установка и эксплуатация.

Основные правила заключаются в осмотре агрегата перед началом отопительного сезона и после его завершения. Периодически во время эксплуатации насос и кабели проверяют на предмет целостности. Специалисты рекомендуют периодически (один раз в полгода или в квартал) брать пробу теплоносителя на определение кислотности, плотности, химического состава. Раз в полгода досмотру подлежат также водяные фильтры, теплообменники. При необходимости производят их чистку.

Мировой опыт показывает, что использование тепловой энергии, заключенной в недрах земли, для поддержания тепла в доме является перспективным и эффективным способом. Но перед тем как выбрать геотермическую систему, необходимо взвесить все плюсы и минусы, экономическую выгоду и возможности практического применения в конкретных условиях.

Геотермальная энергия | Плюсы и минусы геотермального отопления дома

Что такое геотермальное отопление дома?

Геотермальное отопление использует для обогрева помещений природное тепло земли. Это неограниченный и бесплатный ресурс. Его можно использовать независимо от температуры воздуха, времени года и расположения участка. Сейчас это самая экономичная альтернатива традиционным вариантам отопления.

Принцип действия системы

В основе функционирования геотермальных систем находятся физические процессы передачи тепла из окружающей среды. По принципу действия они аналогичны обычному холодильнику.

На большой глубине земной поверхности температура всегда постоянна и пребывает в пределах +5 — +8 °С. Почти 80% тепловой энергии, создаваемой геотермальной системой, представляет собой энергию окружающей среды. Ее передают и накапливают внутри зданий. Такая добыча не наносит урона экологическому и энергетическому балансу планеты, потому что она обладает способностью самовосстанавливаться.

Виды теплообменников

Горизонтальные теплообменники характеризуются тем, что трубы контура укладывают горизонтально на глубину, превышающую уровень промерзания грунта в данной местности. Их применяют тогда, когда приусадебный участок обладает большой свободной площадью без насаждений.

К примеру, чтобы обогреть частный дом площадью в 250 кв. м потребуется 600 кв. м для размещения теплообменного контура. Такая территория не всегда доступна в густонаселенных коттеджных поселках.

Когда территория участка небольшая, применяют вертикальные теплообменники. Но для их создания потребуется специальное бурильное оборудование. Это вызывает повышенные расходы.

При создании вертикальных теплообменников применяются геотермальные зонды. Их опускают в скважины глубиной до 200 м. Такой способ можно использовать даже на обустроенной территории. При этом существующий ландшафт не повреждается.

Еще одним вариантом является теплообменник, помещенный в воду. Он очень целесообразен при наличии поблизости водоема. При этом трубы контура укладывают на дне на глубину, превышающую уровень промерзания. В этом случае система функционирует за счет энергии водных массивов. Это наиболее экономичный способ обустройства геотермального отопления.

Существуют также воздушные теплообменники. Их контур получает тепло из воздуха. Особенно эффективны они в южных районах. Для их монтажа не требуются земляные работы. Недостатком является полная зависимость от температуры воздуха.

Горизонтальный коллектор

Горизонтальный коллектор – это система труб, уложенных параллельно земле в специальных траншеях. Ширина траншей составляет 50-70 см, глубина 1,5-2 м, дистанция между ними — не менее 1,5 м. Прокладка труб на расстоянии ближе 1,5 м от деревьев не допускается. Такие нормы необходимо выдерживать для предотвращения переохлаждения грунта. В противном случае система не получит достаточное количество тепла.

Длина труб и траншей зависит от теплоотдачи грунта и мощности теплового насоса. Чем выше значение последнего показателя, тем крупнее должен быть участок. При таком способе укладки труб значение теплоотдачи обычно составляет 15-35 ВТ/м².

Вертикальный контур

Для его создания необходимо пробурить скважину глубиной от 10 до 100 м и выше. В нее опускают U-образную трубу. За счет того, что на большой глубине температура всегда выше, чем у поверхности, такой способ укладки обладает повышенной эффективностью. Она в 4-5 раз выше, чем при использовании горизонтального коллектора.

Чтобы увеличить тепловую мощность, одновременно применяют несколько таких скважин. Расстояние между ними не меньше 5-6 м. Их соединение осуществляется с помощью специальных коллекторных узлов. Для получения 7-9 кВт тепловой энергии потребуется 150-200 м скважины. Долговечность системы такого вида составляет около сотни лет.

Теплообменник, размещенный в воде

Водоразмещенный теплообменник считается единственным реальным способом обеспечения геотермального отопления собственными силами. Для его применения необходимо наличие водоема размерами не менее 200 кв. м. Расстояние от него до дома должно не превышать 100 м. Обязательным условием является также то, что глубина водоема обязана превышать 2 м.

Плюсы и минусы геотермального отопления

Большим достоинством геотермальных систем отопления считается неисчерпаемость необходимых для нее ресурсов. Земная поверхность аккумулирует около 90% солнечной энергии. Может закончиться топливо, возможно прекращение подачи газа, но тепло земли бесконечно.

Значительным преимуществом геотермальных систем является также экологичность. Их функционирование не создает вредных отходов. Геотермальная установка является пожаробезопасным решением. При ее работе не используют легковоспламеняющиеся вещества.

Основным недостатком геотермальных систем считается сложность и значительная стоимость работ. Наиболее целесообразно их применение на не газифицированных участках.

Принцип работы геотермального теплового насоса и его эксплуатация в составе отопительной системы

Существует множество способов как организовать горячее водоснабжение и автономное отопление в частном доме: использование энергии сгорания газа в системах, подключенных к центральному газоснабжению, или электроэнергии, преобразуемой в тепло.  

 

 

Однако, современный мир стремится к постоянному развитию и совершенствованию. В энергетической сфере это проявляется в развитии энергоэффективных технологий. Например, затраты энергоносителя на поддержания комфортной температуры в помещении могут быть снижены, если добиться минимальных теплопотерь. Согласно современным стандартам, регламентированные максимальные теплопотери были снижены почти в 4 раза за последние два десятка лет. Например, раньше допустимая утечка тепловой энергии для новостроя принималась равной 100 Вт/м2 и даже более. Сегодня инженеры-теплотехники закладывают значительно меньшие значения.

 

Современная теплоизоляция жилых объектов благодаря своей эффективности способствует распространению низкопотенциальных отопительных систем. Невысокая популярность таких установок на протяжении многих лет объясняется тем, что для поддержания комфортного микроклимата в помещениях требовалась установка отопительных элементов крупных размеров. Теперь люди отдают предпочтение установкам на основе тепловых насосов, поскольку необходимости в монтаже крупногабаритных радиаторов отопления больше нет. Кроме того, такие системы являются более простыми и удобными в эксплуатации в сравнении с отопительными котлами, независимо от используемого типа.

 

Принцип функционирования теплового насоса

Основная идея, положенная в основу принципа работы установок рассматриваемого типа, состоит в передаче тепловой энергии от источника с низким потенциалом к рабочему веществу (теплоносителю). Таким источником может быть грунт, воздух и вода. Любой объект, нагреты до температуры выше абсолютного нуля, содержит запас тепловой энергии, количество которого определяется как произведение массы объекта и его удельной теплоемкости. В этом контексте землю, океаны и атмосферу можно рассматривать как огромнейшие запасы энергии для питания энергоэффективных систем отопления.

 

 

Геотермальная установка состоит из нескольких элементов:

• Трубопровод, расположенный в грунте на определенной глубине. Содержащееся в нем рабочее вещество получает тепловую энергию, нагреваясь на несколько градусов.
• Теплообменный узел – следующий элемент системы, в который подается нагретый теплоноситель.
• Внутренний контур системы, который получает тепловую энергию от теплоносителя.
• Внешний контур с хладагентом, способным переходить в газообразную фазу в результате прогрева в испарителе.
• Сжимающий компрессор, уменьшающий объем хладагента, тем самым увеличивая его температуру.
• Конденсатор, передающий в свою очередь тепловую энергию разогретого рабочего вещества на отопительные элементы внутренней системы. Отдавший тепловую энергию хладагент переходит в жидкую фазу, поступает в начальную точку системы для поглощения очередной новой порции тепловой энергии.

 

Отопительные системы на основе тепловых насосов характеризуются высоким КПД, способны поддерживать оптимальные температурные условия в помещениях круглый год.

 

Варианты геотермальных установок

 

 

Как уже было сказано выше, теплонасосы могут получать энергию из воздушной среды, грунта и водоемов. Они различаются по типу используемого теплоносителя как на внутреннем, так и наружном контурах. В зависимости от функций и используемых элементов, установки делят на несколько видов:

• Система типа «вода-вода», использующая энергию тепла водных ресурсов. Принцип работы основан на способности воды сохранять довольно высокую температуру в нижних слоях. Трубы с теплоносителем оснащают грузом для погружения в воду. Если рядом с участком отсутствует водоем, используют потенциал грунтовых вод. Основными преимуществами таких установок являются низкие затраты на обустройство, невысокие теплопотери, отсутствие необходимости в использовании мощных насосных станций.
• Система «земля-вода», отбирающая тепло грунта с помощью тепловых коллекторов и зондов. Это лучший способ создать автономное отопление в загородном доме, независимо от расположения объекта. В состав установки входит теплообменный аппарат, который размещают ниже уровня промерзания грунта, а также сам тепловой насос. Последний использует обратный цикл Карно (функционирует как холодильная установка, только наоборот, то есть выделяет тепло). Системы этого типа используют два теплоносителя: антифриз (или рассол), получающий тепло из грунта, и фреон, циркулирующий в контуре, который соединен с отопительными радиаторами. Количество теплоты, вырабатываемой такой системой, в 4 раза превышает количество электрической энергии, затрачиваемой на ее выработку. Одним из недостатков системы является то, что земельные участки с обустроенными коммуникациями уже непригодны для сельскохозяйственных нужд.
• Система «воздух-вода» использует воздушную среду (самый доступный и возобновляемый источник). Главное преимущество состоит в том, что такие системы просты в монтаже и обслуживании. К недостаткам относят чувствительность к внешним температурным режимам. Наибольшая эффективность достигается при температуре воздуха -15°C. При сильных температурных колебаниях существенно снижается эффективность работы установки.

 

 

Выбор типа системы зависит от особенностей отапливаемого объекта, места его расположения, средней температуры окружающей среды на протяжении года и в определенные сезоны.

 

 

 

Как создать теплонасос самостоятельно

Независимо от выбора типа системы (из трех вариантов, описанных выше), для создания установки понадобится тепловой насос, который состоит из компрессорной станции, испарителя, дроссельной заслонки и конденсатора. Можно купить готовую систему, но ее стоимость окажется довольно высокой. Если имеющийся бюджет не позволяет приобрести установку, ее можно смонтировать самостоятельно.

 

Перед разработкой и монтажом собственного автономного отопления нужно убедиться в том, что вся электропроводка в доме находится в надлежащем состоянии.

 

Есть два основных способа создания установки своими руками: на основе холодильника или кондиционера. Рассмотрим их подробнее.

 

Тепловой насос из сплит системы

 

 

Чтобы создать тепловой насос на основе кондиционера, в первую очередь нужно поменять местами наружный и внутренний блоки системы. Поскольку внутренний блок уже содержит испаритель, а наружный – конденсатор, дополнительные элементы не требуются. В качестве теплоносителя используют как воду, так и воздушную среду (на выбор). Также возможна установка дополнительного конденсатора в отдельном резервуаре для повышения эффективности теплообмена.

 

В состав системы также входит четырехходовой клапан, корректный монтаж которого может осуществить только опытный специалист.

 

Рациональнее всего разобрать кондиционер на составные элементы, а затем произвести компоновку теплового насоса, подключив последовательно испаритель, компрессор и конденсатор. Полученную систему подключают к коммуникациям для обогрева помещений.

 

Установка на основе холодильного аппарата

 

### https://i.ytimg.com/vi/Wf5vFbEA06E/sddefault.jpg###

 

Для создания теплового насоса подойдет старый холодильник, с которого снимают змеевеки (будут использоваться в качестве конденсатора). Змеевеки необходимо разместить в емкость, материал которой устойчив к температурным колебаниям. К емкости монтируют компрессорную установку. Испарителем может служить обычная пластиковая бочка.

 

Все три элемента системы герметично соединяют между собой системой трубопроводов, подключают к отопительной системе.

 

Выводы

Геотермальное оборудование – один из лучших способов создания автономного отопления, если возможность подключения к централизованным коммуникациям отсутствует в силу различных причин. При выборе оптимального варианта системы учитывают множество факторов, включая место расположения отапливаемого объекта и бюджет его владельца. Тепловой насос можно изготовить своими руками. Существует множество вариантов сборки на основе старого холодильника или сплит системы. Полезную информацию можно почерпнуть из видео ниже.

 

Получайте новые статьи на почту каждый день!

Мой мир

Facebook

Вконтакте

Twitter

Одноклассники

Геотермальное отопление принцип действия

Бесконечный экологический источник, который люди все более успешно осваивают. Существует общее понятие распределенная (малая) энергетика, в него входят все известные способы получения возобновляемой энергии.
Но нас сейчас интересуют две разновидности:

• Термальные электростанции по всему миру успешно вырабатывают электричество, используя гейзеры и подземные горячие источники. Пар крутит турбины и бла-бла-бла…. Дальше думаю объяснять не нужно.
• Геотермальное отопление, еще одна разновидность. В этом случае гейзеры и вулканы не требуются, в ход идет тепло накопленное землей за лето. 

Грунт ниже точки промерзания, всегда прогрет до +8 С. Понятно, что этого не достаточно для обогрева дома. На помощь приходят «холодильники наоборот», которые извлекают +8 и преобразуют в +55.
 

Принцип работы.

Чтобы не утомлять читателя терминами и незнакомыми словами, попробуем объяснить суть происходящего простым языком. Нужно подойти к холодильнику, потрогать его с обратной стороны. Правильно, она горячая! Так морозильная камера избавляется от тепла полученного при заморозке продуктов. Принцип работы отопления тот же, только земляной контур охлаждает почву, а полученную энергию, преобразуя перекачивает в дом.

Геотермальное отопление надежно?

У ваших друзей или родственников наверняка сохранились древние холодильники с разваливающимися корпусами, но компрессор при этом отлично работает. Отопление применяет компрессор более высокой мощности.
Грунтовый коллектор выполнен из пластиковой трубы заполненной теплоносителем, выйти из строя там просто нечему.

Отопление дома и экономия.

Геотермальное отопление частного дома экономичнее в 4-5 раз, по сравнению с обычным электрическим котлом. Окупаемость в среднем наступает на пятый год эксплуатации. Это зависит от многих факторов, способы и стоимость инсталляции могут отличаться.

Геотермальное отопление дома безопасно?

Геотермальное отопление абсолютно пожаро-взрыво безопасно! Фреон используемый в тепловом насосе не несет в себе ни каких угроз. Вам не страшны  взрыв и пожар. Нет необходимости выполнять требования газового и пожарного надзора. Собирать разрешения и согласования контролирующих органов. Годами ждать подключения газа.
Геотермальное отопление потребует от вас только заявки, и неделю терпения на монтаж оборудования.

Экологичность геотермального отопления.

Только 1/5 часть составляет электричество, остальное аккумулированное солнце. При правильном расчете и подборе оборудования, внешний грунтовый коллектор отогревается за пару летних месяцев. Цикл охлаждение-отогрев повторяется бесконечно. На поверхности будут прекрасно себя чувствовать клумбы, кустарники, плодовые деревья. Можно устанавливать теплицы, парники, одним словом полноценно обрабатывать землю.

Откуда «дровишки»?

• Вертикальное подключение применяют при плотной застройке участка, в вертикальные скважины опускается геотермальный зонд.
• Горизонтальный контур подразумевает укладку труб в траншеи. Из за отсутствия буровых работ существенно дешевле предыдущего.
• Переливная система геотермального отопления. Вода прогоняется через тепловой насос, там она охлаждается и сбрасывается.
• Воздушный блок в Сибири применяется как вспомогательный из за низких температур зимой.

Водяные теплые полы, наиболее полно реализуют потенциал геотермального отопления. С теплыми полами соотношение составляет; 1 kw потраченной электроэнергии, к 5 kw приобретенного тепла. С обычными приборами отопления, вы получите 3,5 kw. Чем ниже для отопления требуется температура теплоносителя, тем выше коэффициент преобразования теплового насоса.

Геотермальное отопление односемейного жилого дома

Библиографическое описание:

Ниязов, А. Р. Геотермальное отопление односемейного жилого дома / А. Р. Ниязов, Д. О. Чиркин, О. В. Савельев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 21 (125). — С. 184-186. — URL: https://moluch.ru/archive/125/34836/ (дата обращения: 02.09.2020).



В данной статье рассмотрена система геотермального отопления, используемая в односемейном жилом доме: её содержание, установка, преимущества и недостатки.

Ключевые слова: геотермальное отопление, инженерные системы, почвенный теплообменник, тепловой насос, энергопассивный дом

На сегодняшний день существует огромное множество способов отопления жилых помещений. Безусловно, самым выгодным из них является отопление с использованием природного газа. Но ввиду сложностей установки, небезопасности оборудования, а также быстрое уменьшение объёмов оставшегося в природе газа (месторождений осталось на 40–60 лет интенсивного использования [1]) эта система отопления прекращает быть идеальной и комфортной.

Также наибольшая часть систем создания микроклимата в помещениях использует не возобновляемые источники энергии, что не соответствует текущему вектору их развития. Данные источники мало того, что конечны в объёмах, но и к тому же вредоносны для экологии. Эта проблема заставляет искать и выдумывать альтернативные источники и способы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях. В этой статье будет рассмотрена система геотермального отопления односемейного жилого дома, которая на данный момент является самой эффективной и экономичной из альтернативных систем создания микроклимата.

Несмотря на данные достоинства и ввиду статуса «новинки» данная система пока только получает развитие в нашей стране. Но данный способ сам по себе новым не является, это принцип теплового насоса, имеющегося в каждом холодильнике. Принцип работы данного теплового насоса основан на «цикле Карно» [2]. В качестве источника тепла выступает грунт или вода, а в качестве посредника — вода или антифриз. Посредник циркулирует по жидкостному контуру, который взаимодействует с источником тепла. Система геотермального отопления может быть использована в трёх вариациях: с вертикальным или горизонтальным контуром.

Первый вариант не требует большой площади, но является самым сложным в исполнении, так как трубы должны быть опущены в скважины от 40 до 150 метров в глубину.

Рис. 1. Пример вертикального залегания труб в системе геотермального отопления

Горизонтальный контур имеет два варианта исполнения. Трубы можно уложить «змейкой» в грунт. Важно, чтобы глубина укладки была ниже глубины промерзания грунта. Данный способ требует большего пространства, чем вертикальный, но при этом не сложен в установке.

Рис. 2. Пример горизонтального залегания труб в системе геотермального отопления

Также трубы можно уложить спиралью на дне водоема, при его наличии ближе 100 метров от дома. Данный способ укладки труб является самым экономичным из перечисленных и, пожалуй, самым простым в установке.

Рис. 3. Пример водоразмещённого залегания труб в системе геотермального отопления

Кроме того, существует четвёртый тип контура, который получил название «комбинированный». Он является средним между первыми двумя вариантами. В данном случае труба укладывается в грунт не «змейкой», а в виде цилиндрической пружины, что позволяет сэкономить на площади почвенного теплообменника [3].

Если сравнить с газовым котлом, то теплоноситель не нуждается в нагреве насосом до большой температуры, потому что отсутствует возникновение конденсата при обратном проходе [4]. Тем самым при низких температурах экономится энергия. Из этого следует, что наилучшим вариантом распределения полученного тепла в помещении является тёплый пол, потому что теплопотери сводятся к минимуму (зависимость от перепада температур не страшна, так как в данном случае перепад будет малым) и воздух, поднимающийся от тёплого пола, не соприкасается со стенами.

Преимущества:

1. Экологически чистый способ отопления для человека и окружающей среды.
2. Грунт «хранит» около 90 % солнечной энергии. Зимой также сохраняется довольно большой запас тепла, необходимо лишь передать его в дом с помощью конкретного оборудования (тепловой насос и теплообменник).
3. Возможность установки данного вида энергии повсеместно и малые расходы на её эксплуатацию.
4. Возможно получение дармового тепла, то есть при затратах 1 кВт электроэнергии можно получить в среднем 3, а иногда и 5 кВт тепла.

Недостатки:

1. Довольно высокая стоимость оборудования и его установка (окупаемость около 5 лет).
2. Не возможна работа без электроэнергии.
3. Громоздкость наружного контура.

Несмотря на звание альтернативной системы, геотермальное отопление уже может по праву соперничать страдиционными системами создания микроклимата впомещении. Она работает по довольно простому принципу, не сложна вобслуживании. Появление такой системы— огромный вклад вбудущее энергопассивных домов, ведь она эффективна, использует возобновляемый источник энергии ивыгодна, даже учитывая её долгую окупаемость.

Литература:

1. Что такое геотермальное отопление // Геотерм-Комфорт. URL: http://geotherm-comfort.ru/geoterm/geotermalnoe-otoplenie.html (дата обращения: 28.10.2016).

2. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной энергии поверхностных слоев Земли //. —: М.: Издательский дом «Граница», 2003. — С. 176.

3. А. Е. Денисова, А. С. Мазуренко, Ю. К. Тодорцев, В. А. Дубковский. Использование энергии грунта в теплонасосных гелиосистемах энергоснабжения // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2000. — С. 27–30.

4. Геотермальное отопление дома: принцип работы и устройство. // Строй Советы. URL:http://stroisovety.org/geotermalnoe-otoplenie-doma/ (дата обращения: 29.10.2016).

Основные термины (генерируются автоматически): геотермальное отопление, тепловой насос, система, возобновляемый источник энергии, горизонтальный контур, почвенный теплообменник.

Геотермальные тепловые насосы | WBDG

Введение

На этой странице

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

Геотермальные тепловые насосы, также называемые геотермальными тепловыми насосами или геообменом, относятся к системам, которые используют землю, грунтовые воды или поверхностные воды в качестве источника или поглотителя тепла. В зависимости от конфигурации эти системы называются тепловыми насосами, подключенными к земле, тепловыми насосами для грунтовых вод и тепловыми насосами для поверхностных вод, соответственно.Первый успешный коммерческий проект был реализован в здании Содружества в Портленде, штат Орегон, в 1946 году. По состоянию на 2004 год в Соединенных Штатах было 12 гигаватт установленной тепловой мощности от геотермальных тепловых насосов, при этом ежегодно устанавливались дополнительные 80 000 единиц.

Геотермальные тепловые насосы потребляют на 25–50% меньше электроэнергии, чем традиционные системы отопления или охлаждения. По сравнению с воздушными тепловыми насосами они тише, служат дольше, не требуют особого обслуживания и не зависят от температуры наружного воздуха.Соображения, включая тарифы на электроэнергию, природный газ или другие виды топлива, могут повлиять на решения по внедрению этой технологии.

Хотя на большинстве площадок в США можно использовать геотермальные тепловые насосы, определенные характеристики площадки будут влиять на тип системы, наиболее подходящей для данной площадки. Доступная площадь земли, теплопроводность окружающей почвы, наличие и температура местных грунтовых вод или доступ к открытым водным источникам могут в дальнейшем определять их использование в проекте.

Геотермальная система с тепловым насосом в здании суда округа Кайова в Гринсбурге, штат Канзас

Этот обзор предназначен для предоставления конкретных деталей федеральным агентствам, рассматривающим геотермальные тепловые насосы как часть нового строительного проекта или капитального ремонта. Дополнительную общую информацию можно получить в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE) Министерства энергетики США (DOE) «Основы геотермальных тепловых насосов».

Описание

Система геотермального теплового насоса состоит из нескольких ключевых компонентов, включая:

• Заземляющий контур
• Тепловой насос
• Система подачи воздуха.

Контур заземления — это система труб, проложенная в неглубокой земле рядом со зданием. Жидкость циркулирует через контур заземления, поглощая или отводя тепло внутри земли. Зимой тепловой насос отводит тепло от жидкости в трубе, концентрирует его и передает в здание. Летом этот процесс меняется на противоположный. В системе подачи воздуха используются обычные системы воздуховодов или трубопроводов для распределения нагретого или охлажденного воздуха по всему зданию.

Как это работает?

Как и холодильники, тепловые насосы работают по основному принципу: жидкость поглощает тепло, когда испаряется в газ, и аналогично отдает тепло, когда конденсируется обратно в жидкость. Система геотермального теплового насоса может использоваться как для отопления, так и для охлаждения. Типы тепловых насосов, которые можно адаптировать к геотермальной энергии, — это вода-воздух и вода-вода. Тепловые насосы доступны с тепловой мощностью от менее 3 киловатт (кВт) до более 1500 кВт.

Типы технологий и стоимость

Почти шесть миллионов футов 1 дюйм.полиэтиленовые трубы были установлены с теплообменниками в Форт-Полке.

Геотермальные тепловые насосы могут использоваться для удовлетворения потребностей как в отоплении, так и в охлаждении при новом строительстве, а также в крупных проектах реконструкции. Внедрение этих технологий в крупные проекты реконструкции, как правило, приводит к более высоким затратам на установку, чем в проектах нового строительства, но может работать с большей эффективностью, чем обычные блоки отопления и охлаждения. Типичные геотермальные тепловые насосы имеют коэффициент полезного действия 3.От 5 до 4,0, что указывает на то, что на каждую единицу электроэнергии, потребляемой для сжатия, производится от 3,5 до 4,0 единиц нагрева или охлаждения. Например, обычная газовая печь имеет эквивалентный КПД 0,85. В зависимости от существующих систем отопления и охлаждения установка геотермальных тепловых насосов может оказаться невозможной. Существующие здания со специальным котлом и центральной системой кондиционирования воздуха обычно наиболее подходят для сценариев модернизации.

В настоящее время тепловые насосы с заземлением и грунтовыми водами являются двумя основными типами геотермальных тепловых насосных систем, которые устанавливаются в большом количестве в Соединенных Штатах — около 120 000 единиц в год.В этих системах используются подземные водоносные горизонты и температура почвы в диапазоне от 40 ° F до 90 ° F (от 5 ° C до 30 ° C). Эти системы используют почти все штаты США, особенно штаты Среднего Запада и Востока; частично субсидируется государственными и частными предприятиями. По оценкам, в Соединенных Штатах установлено более 1,0 миллиона устройств (12 кВт). Ежегодные темпы роста составляют около 15%, что является самым быстрым из всех приложений прямого использования.

Системы тепловых насосов с заземлением

Также называемая тепловым насосом с замкнутым контуром, система теплового насоса с заземлением состоит из обратимого цикла сжатия пара, который соединен с теплообменником в виде отверстий в земле.Эти типы систем могут использовать как тепловой насос типа вода-воздух, так и тепловой насос прямого расширения.

Конфигурация вода-воздух обеспечивает циркуляцию воды или раствора воды и антифриза через теплообменник жидкость-хладагент и серию скрытых трубопроводов из термопласта. Для сравнения, тепловой насос прямого расширения обеспечивает циркуляцию хладагента по ряду скрытых под землей медных труб. В этих приложениях используются как вертикальные, так и горизонтальные теплообменники.

Вертикальные колодцы обычно состоят из двух небольших (3/4 дюйма.до 1 дюйма) трубы из полиэтилена высокой плотности диаметром в вертикальном стволе скважины, заполненной твердой средой, обычно называемой цементным раствором. Диаметр скважин обычно составляет от 50 до 600 футов, в зависимости от местных условий на площадке, включая теплопроводность почвы и наличие оборудования. Из-за такой конфигурации вертикальные скважины требуют относительно небольших участков земли по сравнению с горизонтальными траншеями.

Горизонтальные скважины обычно требуют наибольшей площади земли и могут быть разделены на три подгруппы: однотрубные, многотрубные и спирально-обтяжные.Однотрубные горизонтальные тепловые насосы, подключенные к земле, обычно устанавливаются в одной траншее на глубину от 4 до 6 футов и требуют большей площади земли из трех. В то время как требуемая площадь земли, необходимая для нескольких труб, состоящих из двух-шести труб, помещенных в одну траншею, может быть уменьшена, общая длина трубы должна быть увеличена, чтобы преодолеть помехи от соседних труб. Рекомендуемая длина траншеи для спиральной трубы может составлять от 20% до 30% длины траншеи для одной трубы, но может быть увеличена для достижения более высоких тепловых характеристик.

Вертикальная конфигурация системы теплового насоса с заземлением

Горизонтальная конфигурация системы теплового насоса с заземлением

Хотя конфигурация вертикальной скважины может обеспечить наиболее эффективную работу теплового насоса с заземлением, из-за уменьшения изменчивости температуры почвы и тепловых свойств, а также меньшего количества трубопроводов и связанной с этим энергии насоса, затраты, связанные с вертикальными скважинами, обычно выше. Стоимость оборудования, необходимого для бурения скважин, наряду с ограниченным количеством квалифицированных подрядчиков, также способствует увеличению затрат.Из-за снижения затрат на установку горизонтальные траншеи широко используются в жилых домах. Однако эти системы обычно работают с пониженной эффективностью из-за воздействия сезонных колебаний свойств почвы и более высоких требований к перекачиваемой энергии. Вертикальные системы обычно устанавливают в больших зданиях с ограниченной площадью земли.

Системы тепловых насосов для грунтовых вод

Конфигурация системы теплового насоса грунтовых вод

До появления систем тепловых насосов, подключенных к грунту, системы тепловых насосов грунтовых вод были наиболее широко используемым типом геотермальных тепловых насосных систем.В системах этого типа в качестве теплоносителя используется вода из колодца или с поверхности тела, которая циркулирует непосредственно через систему теплового насоса. Как только вода циркулирует по системе, она возвращается в землю через колодец, колодец подпитки или поверхностный сток.

Типовая конструкция системы теплового насоса грунтовых вод состоит из центрального водо-водяного теплообменника между грунтовыми водами и замкнутым водяным контуром, который соединен с тепловыми насосами вода-воздух, расположенными в здании. Альтернативная стратегия заключается в циркуляции грунтовых вод через охладитель с рекуперацией тепла, который изолирован теплообменником и используется для обогрева и охлаждения здания через распределенный гидравлический контур.

Многие объекты по всей территории Соединенных Штатов хорошо подходят для прямого предварительного кондиционирования с использованием тепловых насосов грунтовых вод. Температура грунтовых вод ниже 60 ° F может циркулировать через водяные змеевики последовательно или параллельно с тепловыми насосами, тем самым компенсируя энергию, которая в противном случае должна была бы вырабатываться с помощью механического холодильного оборудования. При правильных условиях системы теплового насоса с грунтовыми водами могут стоить меньше, чем системы с тепловым насосом с заземлением. Это, наряду с требованиями к компактному пространству для водозаборной скважины и наличием подрядчиков по производству водозаборных скважин, сделало эту технологию популярной в крупных коммерческих приложениях и использовалась десятилетиями.

Обратите внимание, что потенциальные проблемы с коррозией могут потребовать установки промежуточного пластинчатого теплообменника для защиты блока теплового насоса. Эта проблема специфична для сайта и должна быть оценена там, где рассматривается эта технология. Этот вариант применим только при наличии достаточного количества относительно чистой воды и соблюдении всех местных норм и правил, касающихся сброса грунтовых вод.

Системы поверхностных водяных тепловых насосов

Конфигурация системы теплового насоса исходной воды

Хотя тепловые свойства поверхностных водоемов сильно отличаются от других технологий геотермальных тепловых насосов, их применения и стратегии аналогичны.Системы тепловых насосов для поверхностных вод могут быть либо системами с замкнутым контуром, подобными тепловым насосам с заземлением, либо системами с открытым контуром, подобными тепловым насосам для грунтовых вод.

Тепловые насосы на поверхности воды с замкнутым контуром состоят из тепловых насосов типа вода-воздух или вода-вода, подключенных к контурам трубопроводов, расположенным непосредственно в озере, реке или другом открытом водоеме. Насос обеспечивает циркуляцию воды или раствора воды и антифриза через теплообменник вода-хладагент теплового насоса и подводный трубопровод, передающий тепло в водоем или из него.

Тепловые насосы с открытым контуром для поверхностных вод могут использовать поверхностные водные объекты так же, как и градирни, но без энергии вентилятора и необходимого обслуживания. Воду из озера можно перекачивать непосредственно в тепловые насосы типа вода-воздух или вода-вода.

Благодаря снижению затрат на земляные работы, поверхностные водяные тепловые насосы с замкнутым контуром могут стоить меньше, чем обычные системы тепловых насосов с заземлением. Несмотря на то, что эти системы снизили энергию перекачивания и эксплуатационные расходы наряду с низкими требованиями к техническому обслуживанию, существует возможность повреждения змеевика в общественных озерах и нестабильная производительность в небольших и неглубоких водоемах в результате значительных колебаний температуры воды.

Приложение

Геотермальные системы с тепловыми насосами обеспечивают гибкость конструкции и могут быть установлены как в новых, так и в модернизированных условиях. Поскольку для оборудования требуется меньше места, чем требуется для обычных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, помещения с оборудованием можно значительно уменьшить в размерах, освобождая место для продуктивного использования. Системы геотермальных тепловых насосов также обеспечивают отличное зональное кондиционирование пространства, позволяя обогревать или охлаждать различные части дома до разных температур.

Для нагрева воды вы можете добавить пароохладитель в систему геотермального теплового насоса. Пароохладитель — это дополнительный теплообменник, в котором для нагрева воды используются перегретые газы компрессора теплового насоса. Затем эта горячая вода циркулирует по трубе в водонагреватель дома. Летом пароохладитель использует избыточное тепло, которое иначе было бы отведено на землю. Поэтому, когда геотермальный тепловой насос часто работает летом, он может обеспечить значительную мощность нагрева воды.Осенью, зимой и весной, когда пароохладитель не производит столько избыточного тепла, предприятию придется больше полагаться на традиционные методы нагрева воды. Некоторые производители также предлагают тройные геотермальные тепловые насосы, которые обеспечивают отопление, охлаждение и горячую воду. Следует отметить, что когда в проекте используется геотермальный тепловой насос, обычно более экономично нагревать воду с помощью теплового насоса, а нагрев воды с помощью солнечной энергии может быть неэкономичным.

Экономика

В отрасли геотермальных тепловых насосов принято относиться к затратам на наземную часть системы в расчете на тонну.В приведенной ниже таблице основное внимание уделяется системам для жилых помещений. Фактическая стоимость установленных систем геотермальных тепловых насосов отражена в обзоре 2008 г. программы скидок на геотермальные тепловые насосы в штате Индиана.

Стоимость геотермальной системы теплового насоса типа
Тонны	Всего систем	Только тепловой насос
2	12 285 долларов США	$ 8 400
2,5	$ 13 483	7922 долл. США
3	$ 13 719	$ 9 465
3.5	13 297 долларов США	9 959 долл. США
4	$ 13 969	$ 9 765
5	$ 16 865	$ 11 188
Итого	$ 14 278	9 990 долларов США

Информация от Управления развития энергетики и обороны штата Индиана.

Кроме того, согласно отчету Конгрессу о грунтовых тепловых насосах на объектах Министерства обороны за 2007 год, затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M) геотермальных тепловых насосов на оборонных объектах оцениваются в 7 долларов.67 за тонну в год. Жизненный цикл части системы с тепловым насосом такой же, как и у других тепловых насосов, но подземная часть рассчитана на работу не менее 50 лет.

Оценка доступности ресурсов

Геотермальные тепловые насосы можно установить в любой точке США, поскольку они используют почти постоянную температуру мелководья. Они улучшают контроль влажности, поддерживая относительную влажность в помещении около 50%, что делает их очень рентабельными во влажных помещениях.Оценка ресурсов геотермальных тепловых насосных систем зависит от масштабов проекта.

Для небольших проектов с замкнутым контуром, таких как отдельные дома или предприятия, где размер установки составляет примерно менее 6 тонн (21 кВт), обычно не проводятся предварительные исследования. Обычно требуется только местный опыт проектировщиков и монтажников, а также любая доступная геологическая или почвенная информация.

Для более крупных проектов обычно выполняется тест теплопроводности.Это включает установку петли в типичную скважину, ее заливку, а затем подсоединение подающей и обратной трубы к машине, которая вводит тепло в циркулирующую воду, а затем измеряет расход и разницу температур. Тест обычно длится от 36 до 48 часов и стоит около 10 000 долларов. Количество тестов для большого проекта будет зависеть от изменчивости условий почвы и горных пород. Для систем с открытым контуром, использующих воду из скважины, скважина перекачивается для определения расхода и температуры.Обычно на каждую тонну (3,5 кВт) нагрузки требуется около трех галлонов в минуту.

Эксплуатация и обслуживание

Поскольку системы геотермальных тепловых насосов имеют относительно мало движущихся частей и поскольку эти части находятся внутри здания, они долговечны и очень надежны. Гарантия на подземные трубопроводы часто составляет от 25 до 50 лет, а на тепловые насосы — 20 лет и более. Поскольку в них обычно нет наружных компрессоров, они не подвержены вандализму.Компоненты жилого помещения легко доступны, что увеличивает фактор удобства и помогает обеспечить своевременное обслуживание.

Особые соображения

Особые требования к геотермальным тепловым насосным системам включают соответствующие нормы и стандарты.

Стандарты проектирования геотермальных систем прямого использования обычно включают два компонента:

1. Подземная установка, такая как бурение скважин, обсадные трубы и насосы
2. Наземные установки, такие как трубопроводы, насосы, клапаны, теплообменники, тепловые конвекторы внутри зданий, холодильное оборудование и низкотемпературные компоненты, такие как тепловые насосы.

Стандарты подземного оборудования обычно устанавливаются для ресурсов с высокими температурами (выше 100 ° C) государственными и национальными нормативными актами и стандартами, которые требуют специальных значений, таких как противовыбросовые превенторы и буровые растворы. Обычно они регулируются и проверяются отделами геологии и горнодобывающей промышленности или организациями местного уровня. Ресурсы с низкой температурой (ниже 100 ° C) обычно регулируются как стандартные водозаборные скважины под надзором отделов водных ресурсов или аналогичных ведомств.

Стандарты оборудования для наземной установки обычно не регулируются геотермальными требованиями, а являются стандартным стандартным оборудованием. Эти стандарты установлены такими агентствами, как Американское общество испытаний и материалов и Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха в США. Местные строительные нормы и правила также могут контролировать спецификации и установки. Большинство штатов не приняли конкретных кодексов или стандартов для большинства систем с замкнутым контуром.

Дополнительные ресурсы

Сайты

Организации

Обучение

.

Стоимость геотермального теплового насоса с установкой 2020

Сколько стоит геотермальный тепловой насос? Каковы преимущества и недостатки геотермального теплового насоса? Эти и другие вопросы рассматриваются в нашем справочнике по ценам на геотермальные тепловые насосы. Мы подробно рассмотрим:

Подробные цены на геотермальные тепловые насосы для установки и установки можно найти здесь. Мы предоставляем детали, которых вы больше нигде не найдете, поэтому эта информация позволит вам составить точную оценку стоимости геотермальной системы, прежде чем вы начнете обсуждать свой проект с подрядчиками. Примечание: Геотермальные тепловые насосы часто обозначают аббревиатурой «GHP».

3 Распространенные заблуждения

Геотермальная энергия нужна только для обогрева — неправильно!

Другим насосам необходимо усердно работать, чтобы отводить тепло из холодного воздуха и отводить тепло в теплый воздух. Не так с геотермальным насосом. Благодаря постоянной природе подземной температуры, грунтовый насос может легко отбирать тепло, когда воздух холодный, и отводить тепло, когда воздух теплый.Это идеальная установка для системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Чтобы окупить вложения, требуется много времени — не всегда!

Это не всегда так. Конечно, время, необходимое для возврата первоначальных инвестиций, зависит от затрат на установку, которые могут варьироваться в зависимости от типа почвы и других факторов, характерных для вашей местной среды. Это также зависит от стоимости коммунальных услуг, таких как электричество. На возмещение затрат может уйти от четырех до пятнадцати лет.

Первоначальные затраты огромны — не обязательно!

Хотя первоначальные затраты значительно выше, чем у более традиционных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, есть много полезного в виде налоговых льгот. Согласно Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии , установка в жилых домах системы геотермального теплового насоса позволяет домовладельцу получить налоговую скидку на возобновляемые источники энергии в размере 30%. Если вы живете в сельской местности или на земле племени, вы даже можете иметь право на грант или гарантированный заем.

Части геотермальной системы

Геотермальный тепловой насос состоит из трех основных частей.

1. Наземный теплообменник — это матрица труб, часто называемая петлей, предназначенная для обмена теплом с подземной средой. По этим трубам жидкость на водной основе буквально закачивается в землю. Обмен тепла осуществляется под землей. После обмена жидкость готова для обогрева или охлаждения дома.
2. Тепловой насос — это устройство, которое перекачивает жидкость через контур.Движущаяся жидкость — это в первую очередь то, что позволяет системе работать, поэтому это жизненно важная часть всей системы.
3. Система подачи воздуха — это воздуховод, распределяющий очищенный воздух по всему зданию. Этот конец системы не особо отличается от других решений HVAC.

Типы контуров

Существуют два основных типа систем тепловых насосов с грунтовым источником. Один является замкнутым контуром, другой — открытым. Системы с открытым контуром могут использоваться только при определенных обстоятельствах, поэтому системы с обратной связью гораздо более распространены.

Геотермальные системы с замкнутым контуром бывают нескольких разновидностей, но здесь указаны основные типы.

Горизонтальная система — Петля (см. Части геотермальной системы) размещается на глубине шести футов в траншеях. В этом варианте замкнутой системы используется доступная недвижимость за счет распределения трубопроводов по территории. Относительно неглубокие траншеи помогают снизить стоимость установки, но негативно влияют на ландшафтный дизайн.

Вертикальная система — Для небольших объектов, где просто недостаточно места для горизонтальной системы, устанавливается вертикальная петля. Это включает в себя размещение петли глубоко в земле с трубами, идущими на глубину до 400 футов в нескольких местах. Этот вариант замкнутой системы сложнее установить. Отрезки вертикальных труб должны быть соединены внизу, на 400 футов вниз.

Озерная система — В этом варианте замкнутой системы, вместо прокладки труб под землей, система использует естественный водоем.Петлю скручивают и помещают на десять футов или более ниже поверхности воды. У него самые низкие затраты на установку, но могут возникнуть проблемы с окружающей средой. Перед планированием системы такого типа необходимо изучить постановления о зонировании, местные законы, законы штата и федеральные законы.

На самом деле существует только одна разновидность разомкнутой системы. Это похоже на озерный вариант системы с замкнутым контуром, но в этом случае для работы используется реальная вода озера. Вода комнатной температуры закачивается в здание для отопления или охлаждения.Когда вода прошла через систему, она вытесняется обратно в водоем из водоприемника. Этот тип системы не очень распространен, потому что не так много подходящих участков, где выполняются все условия: достаточно большой водоем, достаточно близко расположенный и подходящей глубины. Как и в системе озер, описанной выше, перед установкой необходимо изучить экологические проблемы, а исходная вода должна быть достаточно чистой, чтобы проходить через систему без особой фильтрации. Всегда существует риск попадания посторонних предметов и зараженной воды, которые могут вызвать нежелательное накопление ила внутри замкнутых труб.

Плюсы и минусы геотермального теплового насоса

Почему вы должны рассматривать геотермальную энергию и какие опасения по поводу нее остаются?

Плюсы геотермального теплового насоса:

• Снижение затрат на отопление на 50% и охлаждение на 35% по сравнению с традиционной печью, а кондиционер — главная причина выбора геотермальной печи
• Эксплуатационные расходы только колеблются с тарифами на электроэнергию, поэтому существует большая согласованность, чем при отоплении на природном газе или пропане
• Снижение воздействия на окружающую среду — связанный с этим фактор, привлекательный для многих покупателей геотермальных систем
• Геотермальная энергия является возобновляемой и устойчивой
• Геотермальная энергия является стабильным источником по сравнению с ветровой и солнечной энергией
• Скидки и кредиты помогают компенсировать затраты на оборудование GHP

Минусы геотермального теплового насоса:

• Стоимость оборудования и установки намного выше по сравнению с недорогими сплит-системами печи / переменного тока
• Модернизация дома без Воздуховоды или соответствующие воздуховоды могут добавить к стоимости от 3000 до 10 000 долларов
90 041 Установка горизонтальных систем контура заземления радикально влияет на существующий ландшафт и может потребовать удаления спринклерной системы под землей.
• Квалифицированных монтажников меньше, чем для стандартных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. может стоить столько же, сколько первоначальная установка.

Если плюсы перевешивают минусы в вашем уме, как это делают многие потребители, то давайте продолжим!

Геотермальные тепловые насосы и тепловые насосы с воздушным источником

Более высокая стоимость установки это часто требует значительных раскопок.

Выпуск	Геотермальные источники	Расходы на установку с воздушным источником
Более низкие затраты на покупку и установку, особенно по сравнению с геотермальной системой с обширными земляными работами.
Энергоэффективность	Очень эффективные системы с КПД до 600% и превосходят системы с воздушным питанием даже в самых суровых климатических условиях.	Достаточно эффективные системы, измеряющие пик при КПД около 300%. Новые двигатели насосов с регулируемой скоростью могут улучшить этот рейтинг в будущем.
Техническое обслуживание	По большей части система остается защищенной под землей или внутри помещений и может прослужить до 25 лет.	Части системы находятся на открытом воздухе, подвержены воздействию элементов и возможны механические повреждения. Эти системы служат целых 15 лет.
Требуемое пространство	Для установки петли необходимы обширные земляные работы, независимо от того, установлена ​​ли вертикальная или горизонтальная система.	Небольшие размеры, аналогичные традиционной системе кондиционирования воздуха.
Налоговые льготы	Геотермальные системы с тепловыми насосами имеют право на 30% федеральный налоговый кредит без ограничений, зависящих от стоимости системы.	Федеральный налоговый кредит ограничен 300 долларами.

Выбор геотермального теплового насоса для ваших целей

Размеры всех систем HVAC должны соответствовать дому или зданию, которое они обслуживают. Хотя при расчете нагрузки необходимо учитывать множество факторов, мы разработали быстрый способ определить, какой размер геотермального теплового насоса вам может понадобиться.

Сначала найдите свой дом или строение на этой карте климатической зоны США.

Во-вторых, найдите свою зону на этой диаграмме и измерьте квадратные футы пространства по количеству БТЕ, необходимых для обогрева и охлаждения:

• Зоны 1 и 2 (горячие): 26-30 БТЕ / кв.футов
• Зона 3 (теплая): 22-25 БТЕ / кв. футов
• Зона 4 (умеренная): +/- 20 БТЕ / кв. футов
• Зона 5 (прохладная): 22-25 БТЕ / кв. футов
• Зона 6 и 7 (холодная): 26-30 БТЕ / кв. ft.

Как видите, чем более экстремальными являются климатические температуры, жаркие или холодные, тем больше должна быть ваша геотермальная тепловая система.

А теперь давайте посмотрим, что это означает для среднего дома, например, площадью 2 000 квадратных футов. Вот насколько большой должна быть геотермальная система в каждой зоне:

• Зоны 1 и 2 (горячие): 52 000-60 000 (5 тонн)
• Зона 3 (теплые): 44 000-50 000 БТЕ (4 тонны)
• Зона 4 (средний): 40 000 британских тепловых единиц (3.5 тонн)
• Зона 5 (холодная): 44,000-50,000 БТЕ (4 тонны)
• Зона 6 и 7 (холодная): 52,000-60,000 (5 тонн)

Коэффициенты затрат на геотермальный тепловой насос

Стоимость установки нового геотермального теплового насоса зависит от ряда факторов. Их можно разделить на внутренние и внешние части системы.

Внутренняя часть

• Модернизация существующей конструкции означает, что существующие воздуховоды можно либо использовать, либо их необходимо заменить.К счастью, существующие воздуховоды часто подходят для геотермальных тепловых насосов. Если он устанавливается в новом строительстве, то необходимы воздуховоды независимо от типа используемого обогрева и охлаждающего раствора.
• Размер здания будет иметь большое влияние на стоимость. Очевидно, что более крупное здание требует большей мощности обогрева и охлаждения, чем меньшее здание. Использование нескольких зон (например, для верхнего и нижнего этажа) увеличит сложность и стоимость системы.Для более крупного здания потребуется более крупный тепловой насос или дополнительные тепловые насосы при построении нескольких зон.
• Изоляция также играет важную роль. Дома на юго-западе часто строят так, чтобы выдерживать сильную летнюю жару, располагая окна подальше от южной стороны. Старые дома в некоторых частях страны имеют недостаточную теплоизоляцию, что увеличивает потребность в энергии для поддержания в здании контролируемой температуры. Все это влияет на детали необходимой системы и, таким образом, влияет на стоимость.

Наружная часть

• Размер поля цикла — это только один аспект, который может повлиять на стоимость. Очевидно, что для более крупного здания потребуется большее поле подземных петлевых труб, но климат также может повлиять на стоимость. В таких областях, как Северная Миннесота, где температура может опускаться до минусовых значений в течение нескольких дней, потребуется более крупное поле, чем в таких местах, как Джорджия, где климат более мягкий. То же самое и с жарким климатом, например в Фениксе, где высокая температура значительно превышает 100 градусов в течение нескольких месяцев.
• Другие факторы включают тип почвы. Ваша собственность находится на богатой суглинистой почве, которую легко перемещать, или подрядчикам приходится пробивать бетонный слой каличи? С типом почвы связана ориентация поля петель. Горизонтальная петля требует траншеи высотой шесть футов. Вертикальные петли требуют выкапывания на глубину до 400 футов в землю, что может оказаться трудным, если необходимо копать через слой породы.
• Геотермальная система с открытым контуром, добываемая и опускающаяся из озера или реки, особенно для крупного коммерческого или промышленного здания, может даже включать отчет о воздействии на окружающую среду и другие взаимодействия с властями штата и федеральными властями.
• Последний фактор — доступность подрядчиков для выполнения работ. Если в вашем районе широко распространена геотермальная энергия, для выполнения этой работы должно быть много подрядчиков. Если это необычно, выбор может быть невелик, а это значит, что подрядчики могут взимать надбавку и иметь длинный список ожидания.

Стоимость и бренды геотермальных тепловых насосов

Эти марки делятся на две ценовые категории: умеренную и высокую (дешевых ГТН нет).Стоимость установки GHP подробно описана ниже. Цены на некоторые бренды имеют более широкий диапазон, и это связано с более широким спектром продуктов в базовых / лучших / лучших

Бренды среднего качества и средние затраты:

• Bosch: от 3100 до 4700 долларов
• Century: 2700 долларов до 4200 долларов
• Daikin / McQuay International: от 3200 до 5400 долларов
• Первая компания: от 2400 до 3500 долларов
• GeoCool: от 2500 до 7000 долларов
• Geostar: от 2300 до 3900 долларов
• Geomax: от 2700 до 4600 долларов США
• Nordic: от 2300 до 4000 долларов

Бренды премиум-качества и средняя стоимость:

• Bard: от 5000 до 7500 долларов
• Carrier / Bryant: от 4000 до 6600 долларов
• ClimateMaster: от 4000 до 6500 долларов
• Hydron Module до 7600 долларов
• MARS / Comfort-Aire: от 3200 до 5000 долларов
• Miami HP: от 2600 до 7300 долларов
• Modine: от 3000 до 6200 долларов
• Spectrum: от 3600 до 6500 долларов
• Trane / American Standard: 4200-6300 долларов
• Водяная печь: от 4400 до 7000 долларов

Расходы на поставку и установку

Установка геотермального теплового насоса составляет наибольшую часть расходов из-за двух факторов:

1. Стоимость монтажных комплектов / расходные материалы, включая циркуляционный насос для водо-водяных конструкций
2. Обширные земляные работы и / или бурение, необходимые для проходки петли

Монтажный комплект или собранные материалы включают трубопровод для создания петли, коллектор / коллектор для подключения трубопровода к системе, антифриз и химикаты для предотвращения коррозии системы:

• Расходные материалы для установки: от 1250 до 2800 долларов

Стоимость работ по установке геотермального теплового насоса включает использование землеройного оборудования или грузовика для бурения скважин, а также затраты на рабочую силу бригада, выполняющая работу:

• Затраты на монтажные работы и оборудование: от 6500 до 15000 долларов

Общая средняя стоимость системы геотермального теплового насоса

Средняя стоимость установленного геотермального теплового насоса составляет: от 11000 до 25 500 долларов США

Найти квалифицированного и опытного установщика геотермальных источников

Нельзя упускать из виду важность правильной установки .Слишком много всего может пойти не так, если команда неопытна. Устройство может работать неэффективно или подвержено механическим сбоям. Петля может выйти из строя и привести к дорогостоящему ремонту или, по крайней мере, к большим хлопотам, даже если он будет исправлен по гарантии. Мы рекомендуем получить оценки у нескольких специалистов по установке геотермальных тепловых насосов в вашем районе. Проверьте их рекомендации и узнайте об их опыте, прежде чем принимать решение, кого нанять.

Стоимость и отзывы посетителей

Стоимость	Марка, модель и размер	Расположение дома		20000 долларов	Carrier	Детройт, Мичиган	2440 кв. Футов
Мы с женой решили изучить более дешевые способы обогрева и охлаждения нашего нового дома в Мичигане после получения счета за отопление и электричество за первый месяц.Изучив наиболее жизнеспособные варианты, мы наткнулись на геотермальные тепловые насосы и после долгих размышлений решили попробовать 3-тонный домашний геотермальный тепловой насос Carrier. Наши первоначальные колебания были в основном из-за огромной платы за установку, которую нам указали наши установщики HVAC (более 20000 долларов), но после того, как он потратил несколько минут, убеждая нас, как вся система в основном окупится через несколько лет, мы пошли для этого. После 4 дней установки тепловой насос заработал, и мы уже почувствовали разницу. Он был намного менее шумным, чем мы ожидали, работал без сучка и задоринки и в основном легко позаботился обо всех наших потребностях в отоплении и охлаждении. Мы поняли, что сделали хорошее вложение, когда поняли, что теперь тратим почти четверть первоначального счета за электричество как на отопление, так и на охлаждение! С тех пор я заказал еще одну квартиру для дома моих родителей в Юте и намерен рекомендовать ее всем, кого знаю.
18 500 $	Climatemaster	Орландо, Флорида	2500 квадратных футов
Стоимость установки моего 2-ступенчатого 3-тонного геотермального теплового насоса Climatemaster была непомерно высокой.Тем не менее, спустя два месяца я все еще очень впечатлен эффективностью устройства, тем, как хорошо он работает и сколько денег мне удалось сэкономить. Мой дом во Флориде ежегодно обходился мне в тысячи долларов на охлаждение, а теперь все, о чем мне нужно беспокоиться, — это несколько сотен долларов, которые я должен платить за электричество. Что касается самого устройства, то оно было установлено достаточно хорошо и в значительной степени работает, не нуждаясь в постоянном уходе, что мне нравится, поскольку я занятой человек. Пока я не уверен, что рекомендовал бы его, в основном потому, что его установка требует рук и ног, но я уверен, что после того, как счет за электричество в этом месяце покажет мне, сколько денег я тратил раньше, я буду петь об этом на улицах.Отличная покупка!
17000 $	Bosch геотермальные модели DX и SM	Southport, NC	N / A
Мы установили геотермальные системы Bosch DX и SM в новом доме 5 лет назад. Мы прошли в общей сложности 6 катушек с тех пор, как переехали с 4 катушками в один блок и 2 катушками в другой системе. Это в дополнение к замене панелей управления, разделенных медных трубок и множества других деталей и компонентов. Это обошлось нам в 1000 долларов и 1000 долларов на запасные части, фреон и рабочую силу.У нас было два профилактических осмотра каждые 5 лет. Наш местный HVAC позаботился о устранении всех проблем. Мы несколько раз звонили в компанию Bosch geothermal, абсолютно БЕЗ ПОМОЩИ и ОТКАЗА от какой-либо ответственности, как и их региональный оптовый торговец. Мягко сказать, что мы НАЧИНАЮЩИЕ — это преуменьшение. Как международная фирма, Bosch со своим геотермальным подразделением должна быть полностью смущена их полным отказом от какой-либо ответственности и уклонением от помощи, включая отказ даже послать представителя компании для проверки систем и записей об обслуживании.Это ПОЛНАЯ НЕОТВЕТСТВЕННОСТЬ перед нами, как пользователями. Мы попросили помощи у Босха, и они отрицают любую помощь. Рейтинг должен быть равен «0», но это не вариант. Полностью ПРЕДУПРЕЖДАЙТЕ всех, кто рассматривает геотермальную систему Bosch, НЕ СЧИТАЙТЕ ГЕОТЕРМИЧЕСКИЕ системы BOSCH. Это геотермальная система, рекомендованная ZERO. Их ГАРАНТИЯ не стоит бумажных отпечатанных страниц.
21 950 долл. США	GeoCool	Springdale Arizona	3,800 кв. Футов
Наш 4-тонный геотермальный тепловой насос GeoCool был установлен более года назад, и пока не на что жаловаться.Нам пришлось только один раз вызвать наших технических специалистов по ОВК для проведения работ по техническому обслуживанию, когда из насоса раздался странный шум. Оказывается, некоторые части компрессора вышли из строя, что свидетельствовало либо о некачественной установке, либо о плохом качестве сборки (мы надеемся, что это первая деталь. С тех пор у нас не было никаких проблем.
$ 19 550	Carrier	Кливленд, Огайо	3400 кв. Футов
После того, как мы преодолели высокие затраты на установку (мы установили нашу вертикальную систему, которая значительно дороже, но и гораздо более эффективна), система работает Как колдовство.С момента покупки прошло 7 месяцев, и у него не было серьезных неисправностей ни в системе, ни в каких-либо ее компонентах. Мы с нетерпением ждем возможности порекомендовать его нашим друзьям, поскольку в долгосрочной перспективе это очень рентабельно.
$ 15,800	Carrier	Michigan	2200 квадратных футов
Наш дом площадью 2200 футов находится прямо рядом с озером Верхнее, поэтому мы решили установить на озере установку для нашего Carrier 17.1 Seer. геотермальная система теплового насоса.С тех пор мы никогда не оглядывались назад, особенно потому, что она более эффективна, чем наша предыдущая система HVAC, не говоря уже о гораздо более рентабельной. Ремонт проводился редко и редко в течение 8 месяцев с момента его установки, и только потому, что возникли некоторые проблемы с установкой труб. В настоящее время мы изучаем другие модели для нашего второго дома в Иллинойсе, но мы рекомендуем их всем, кто ищет более дешевые способы обогрева и охлаждения своих домов.

Как получить лучшие цены на геотермальные тепловые насосы?

• Во-первых, имейте в виду, что качество монтажа всегда является самым важным для жилищного проекта HVAC.Поэтому никогда не жертвуйте качеством подрядчика ради более низкой цены.
• Во-вторых, не забудьте посмотреть последние налоговые льготы и скидки, как мы говорили выше.
• В-третьих, запросите как минимум 3 предложения, прежде чем принимать решение. Вы можете щелкнуть здесь, чтобы получить 3 бесплатные оценки для вашего местного подрядчика, и эта оценка уже учитывает скидки и налоговые льготы и автоматически фильтрует неквалифицированных подрядчиков.

Наконец, как только вы выбрали подходящего подрядчика, не забудьте использовать тактику из этого руководства: Тактика домовладельцев при переговорах с дилером HVAC для получения окончательной лучшей цены.

Другие ресурсы

Для получения дополнительной информации о геотермальных тепловых насосах посетите любую из следующих страниц.

1. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии — Хорошая информация о федеральной политике, включая налоговые льготы и право на гранты и ссуды. Кроме того, в таблице перечислены государственные политики . Используйте эту страницу , чтобы определить, доступна ли в вашем штате дополнительная экономия на геотермальных решениях.На странице также есть информация о других источниках энергии, таких как солнечная и ветровая энергия.
2. S. Министерство энергетики — Этот сайт является хорошим руководством по основам геотермальных тепловых насосов.
3. Energy Star — На этом сайте представлен обзор геотермальных тепловых насосов, технические характеристики и руководство по покупке. Информацию о требованиях для получения федерального налогового кредита можно найти здесь .
4. Подробный отчет Агентства по охране окружающей среды о передовых технологиях кондиционирования жилых помещений (включая геотермальные) находится здесь, , и его можно экспортировать в документ PDF.

Заинтересованы в других эффективных системах? Прочтите наши самые эффективные системы отопления и самые эффективные инструкции по кондиционированию воздуха здесь.

.

Производство геотермальных тепловых насосов

Обзор

Отгрузка геотермальных тепловых насосов снизилась почти на 5 процентов в 2009 году до 115 442 единиц по сравнению с прошлым годом (Таблица 4.1), в то время как отгруженная мощность снизилась всего на 2 процента до 407 093 тонн ³¹ (Рисунок 4.1 и Таблица 4.2). Это стало первым сокращением поставок геотермальных тепловых насосов (GHP) с 2003 года.

17 февраля 2009 г. был подписан Закон о восстановлении и реинвестициях Америки от 2009 г. (ARRA).Этот закон предусматривает значительное новое федеральное финансирование, гарантии по кредитам и налоговые льготы для стимулирования инвестиций в энергоэффективность и возобновляемые источники энергии.

данные диаграммы

Статус отрасли

В 2009 г. насчитывалось 27 известных отечественных производителей геотермальных тепловых насосов (Таблица 4.16), в том числе фирменные производители ³² , которые поставляли геотермальные тепловые насосы сторонних производителей по контрактам.

Почти все производители проходят испытания и сертификацию своих геотермальных тепловых насосов Институтом кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения (AHRI) на их холодопроизводительность и эффективность работы.Как правило, геотермальные тепловые насосы оцениваются на основе одного из четырех стандартов AHRI. Четыре классификации геотермальных тепловых насосов следующие:

• ARI-320, Водяные тепловые насосы (WSHP). Эти системы устанавливаются в коммерческих зданиях, где центральный чиллер или бойлер подает охлажденную или нагретую воду, соответственно, к тепловым насосам, установленным последовательно. Тепловые насосы отводят тепло здания в охлажденную воду в течение сезона охлаждения, а в течение отопительного сезона забирают тепло из котловой воды

• ARI-325, Тепловые насосы из подземных источников воды (GWHP).GWHP — это система с открытым контуром, которая напрямую использует воду из колодца или водоема, прокачивает ее по трубе для использования в качестве теплообменника и возвращает обратно в окружающую среду

• ARI-330, Тепловые насосы с замкнутым контуром заземления (GSHP). Вода или раствор вода / гликоль (антифриз) непрерывно течет через замкнутый контур трубы, проложенной под землей. Тепло грунта поглощается или отводится от раствора, протекающего в замкнутом контуре.В тепловом насосе тепло отбирается из раствора с замкнутым контуром или сбрасывается в него посредством передачи тепла через теплообменник, который передает тепло хладагенту или отводит тепло от него в тепловом насосе
.

• ARI-870, Тепловые насосы с прямым геообменом (DXHP). Система геотермального теплового насоса, использующая хладагент в замкнутом трубопроводе в качестве теплообменника. Хладагент в контуре никогда не покидает систему. Система прямого расширения представляет собой наземную систему с замкнутым контуром, в которой для теплообмена используется хладагент по всей системе, а не раствор воды / гликоля

Из 115 442 геотермальных тепловых насосов, поставленных в 2009 году, в общей сложности 22 009 были агрегатами WSHP (с рейтингом ARI-320), 87 717 — с агрегатами GWHP или GSHP (с рейтингом ARI-325 или ARI-330) и 759 — с агрегатами DXHP (ARI -870 баллов).Отгрузки с рейтингом ARI снизились до 110 485 единиц в 2009 году, в то время как количество других отгруженных единиц без рейтинга ARI снизилось до 4 957 в 2009 году (Таблица 4.1).

Из 27 производителей, сообщивших о поставках GHP в 2009 году, многие производители также сообщили о своем участии в одном или нескольких из следующих видов деятельности, связанных с геотермальными тепловыми насосами (Таблица 4.15):

• 17 разработанных геотермальных тепловых насосов или систем
• 13 разработано прототипов геотермальных тепловых насосов только
• 7 разработанных прототипов систем, которые включают геотермальные тепловые насосы и другие компоненты
• 18 занимались оптовой торговлей
• 3 занимались розничной торговлей
• 3 установленных продукта GHP
• 4 изготовленных системных компонента

Кроме того, несколько производителей планируют представить новые продукты, связанные с геотермальными тепловыми насосами в следующем календарном году (Таблица 4.13):

• 10 план по внедрению новых водяных тепловых насосов класса ARI-320
• 13 план внедрения новых тепловых насосов для грунтовых вод класса ARI-325
• 11 план по внедрению новых геотермальных тепловых насосов с замкнутым контуром с номиналом ARI-330
• 2 планируют ввести новые тепловые насосы прямого геообменного обмена с номиналом ARI-870
• 4 планируют внедрить новые тепловые насосы, не отвечающие требованиям ARI в 2010 г.13)

В 2009 году прямая занятость в отрасли производителей геотермальных тепловых насосов составляла 1832 человеко-года ³³ (таблица 4.14). Из 27 производителей у 12 было 90 или более процентов общей выручки компании от деятельности, связанной с геотермальными тепловыми насосами, у 3 — от 50 до 89 процентов, у 4 — от 10 до 49 процентов, а у 8 производителей — менее 10 процентов (Таблица 4.16).

Отгрузка геотермальных тепловых насосов

Общая установленная мощность геотермальных тепловых насосов, отгруженных в 2009 году, составила 407 093 тонны, что примерно на 2 процента меньше, чем в 2008 году, когда было поставлено 416 105 тонн (Таблица 4.2). Средний размер единицы груза, отгруженной в 2009 году, составил 3,53 тонны по сравнению со средним размером единицы груза в 3,43 тонны в 2008 году (Таблица 4.1 и Таблица 4.2).

В 2009 году отгрузка водогрейных тепловых насосов (рейтинг ARI-320) снизилась до 56 181 тонна (рисунок 4.2 и таблица 4.2). Эта категория менялась в последние несколько лет, в основном из-за того, что один производитель каждый год классифицирует свое оборудование по-разному.

Отгрузки тепловых насосов с грунтовым источником воды и тепловых насосов с замкнутым контуром с грунтовым источником (с рейтингом ARI-325/330) продолжали доминировать в отрасли GHP в 2009 году, составляя более 73 процентов от общего объема поставок (Рисунок 4.2 и Таблица 4.2). Отгрузка ARI-325 и ARI-330 составила 298 209 тонн, что почти на 2,8 процента меньше, чем в 2008 году.

Отгрузка тепловых насосов прямого геообменного типа (рейтинг ARI-870) в 2009 году составила 3 ​​103 тонны (рисунок 4.2 и таблица 4.2).

Несмотря на снижение общего объема отгрузок, мощность отгрузок тепловых насосов без учета требований ARI в 2009 году увеличилась более чем на 5,6 процента (49 600 тонн) по сравнению с отгрузками в 2008 году (Рисунок 4.2 и Таблица 4.2).

данные диаграммы

Общая выручка и средняя цена

Общая выручка от поставок геотермальных тепловых насосов в 2009 году составила приблизительно 319,5 миллионов долларов, что почти так же, как и в 2008 году (Таблица 4.5). Выручка включает расходы на совместную рекламу и гарантии, но не включает акцизы и стоимость фрахта или транспортировки.

Средняя цена (долларов за тонну) на тепловые насосы, работающие на воде (рейтинг ARI-320), составляла 590 долларов.38. В 2009 году стоимость тепловых насосов с грунтовым источником воды и тепловых насосов с замкнутым контуром (с рейтингом ARI-325/330) составляла 835,21 доллара США, с тепловыми насосами с прямым геообменом (с рейтингом ARI-870) — 957,10 доллара США, а с тепловыми насосами без класса ARI — 691,54 доллара США (таблица 4.5).

Внутренние перевозки

В течение 2009 года внутренние перевозки незначительно снизились, с проектной мощностью 338 689 тонн, что на 2 процента меньше, чем 346 622 тонны в 2008 году (Таблица 4.6).

В течение 2009 года поставки GHP отечественным оптовым дистрибьюторам, крупнейшей категории клиентов, составили 173 065 тонн производственных мощностей или 51 процент доли внутреннего рынка.Поставки второй по величине категории клиентов — монтажников — составили 154 321 тонну, или почти 46 процентов доли внутреннего рынка (Таблица 4.10).

В 2009 году внутренние поставки в жилищный сектор составили 172 559 тонн мощности или почти 51 процент внутреннего рынка. Из внутренних поставок в жилищный сектор 4,8% имели рейтинг ARI-320, 88% — рейтинг ARI-325/330, 1,5% — рейтинг ARI-870 и 5,6% не имели рейтинга ARI (Таблица 4.11). Коммерческий сектор был вторым по величине внутренним рынком в Соединенных Штатах в 2009 году, на него приходилось 156 533 тонны производственных мощностей или 46 процентов доли внутреннего рынка. Почти 27 процентов закупок для этого сектора приходились на GHP с рейтингом ARI-320, на 61 процент с GHP с рейтингом ARI-325/330, чуть более 0,01 процента с рейтингом GHP с рейтингом ARI-870 и на 12,5 процента без GHP с рейтингом ARI. Промышленный сектор, на долю которого приходилось немногим менее 3 процентов внутренних поставок, был самым маленьким внутренним сектором.

Комплексные системы

Как правило, геотермальные системы отопления / охлаждения обеспечивают обогрев и охлаждение помещений, а также нагрев воды.Полная геотермальная система отопления / охлаждения определяется как блок со всеми необходимыми функциональными компонентами, за исключением монтажных материалов. Система включает три основных компонента (перечисленных ниже) и устройство, называемое «пароохладитель», который может быть добавлен для производства горячей воды, когда система обеспечивает тепло или кондиционирование воздуха.

Основные компоненты:

• Подсистема геотермального заземления : Эта подсистема, использующая землю в качестве источника тепла и теплоотвода, состоит из серии труб, которые обычно называют «петлей».”Они несут жидкость, используемую для соединения теплового насоса геотермальной системы с землей возле кондиционируемого здания

• Подсистема геотермального теплового насоса : Электрический тепловой насос, который обменивается теплом между жидкостью и воздухом, который кондиционирует здание

• Подсистема распределения геотермального тепла : Система подачи воздуха, которая подает кондиционированный воздух в здание

Из производителей, сообщивших о поставках в 2009 году, большинство этих производителей продают только подсистемы геотермальных тепловых насосов (блоки геотермальных тепловых насосов), а три производителя сообщили о продаже комплектных систем.На комплектные системы приходилось 19 598 тонн, или 5 процентов от общего объема (включая экспорт) GHP, поставленного в 2009 году (Таблица 4.6 и Таблица 4.12).

Источник отгрузки

Из 407 093 тонны ГТС, отгруженных в 2009 году, 250 тонн были импортированы из Китая. Остальные 406 843 тонны отгруженных мощностей GHP были произведены в США. В первую пятерку производственных штатов вошли: Флорида, Индиана, Оклахома, Южная Дакота и Техас, с почти 57 процентами (231 471 тонна) от общего объема поставок из Индианы и Оклахомы (Таблица 4.8).

Пункт назначения

В 2009 году экспортные отгрузки

ГТС составили 68 404 тонны. На экспортный рынок приходилось почти 17 процентов от общего объема поставок, и преобладали продажи в Канаду, с более чем 83 процентами (56 845 тонн) от общего объема экспорта (Таблица 4.7).

В 2009 году внутренние поставки GHP общим объемом 338 689 тонн были отправлены во все 50 штатов и округ Колумбия (Таблица 4.6). Около 52 процентов внутренних поставок GHP (176 162 тонны мощности) было отправлено в десять штатов: Флорида, Иллинойс, Индиана, Мичиган, Миннесота, Миссури, Нью-Йорк, Огайо, Пенсильвания и Техас, причем более 13 процентов (44 705 тонн мощности) ) от общего количества отправленных в Огайо и Пенсильванию.

Геотермальное прямое использование энергии и тепловые насосы

EIA не собирает данные о неэлектрических применениях геотермальной энергии, таких как сушка сельскохозяйственных культур и тепловые насосы для грунтовых вод. Анализ, проведенный Центром геотермального тепла Орегонского технологического института, показал, что неэлектрическое использование геотермальной энергии составило почти 53,7 триллиона британских тепловых единиц в 2009 году, увеличившись более чем на 16 процентов по сравнению с прошлым годом (таблица 4.17) ³⁴ . Почти 84 процента этой энергии было произведено геотермальными тепловыми насосами.

Контакты:

.

10 мифов о геотермальном отоплении и охлаждении

Иллюстрация геотермальной системы отопления и охлаждения, которая справляется с несколькими нагрузками для сообщества. Иллюстрация Сары Чейни.

Иллюстрация Сары Чейни.

Представьте себе дом, в котором всегда комфортно, а система отопления и охлаждения находится вне поля зрения. Эта система работает эффективно, но не требует обширного обслуживания или знаний со стороны владельцев.

В воздухе пахнет свежестью; Вы можете слышать щебетание птиц и ленивое шелестение ветра сквозь деревья.Дом делится энергией с землей, подобно тому, как корни деревьев обменивают жизненно важные элементы на свои листья и ветви. Звучит комфортно, не правда ли?

Геотермальное отопление и охлаждение делает эту мечту реальностью. Геотермальное ОВКВ (отопление, вентиляция и кондиционирование) приводит здание в гармонию с землей под землей, используя преимущества подземных температур для обеспечения отопления зимой и охлаждения летом.

Как работает геотермальное отопление и охлаждение

Наружная температура колеблется в зависимости от сезона, но температура под землей меняется не так сильно, благодаря изоляционным свойствам земли.На глубине 4–6 футов под землей температура остается относительно постоянной круглый год. Геотермальная система, которая обычно состоит из внутреннего блока обработки и заглубленной системы труб, называемой контуром заземления, и / или насоса для обратной закачки, использует эти постоянные температуры для обеспечения «бесплатной» энергии.

(Обратите внимание, что геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не следует путать с «геотермальной энергией», процессом, при котором электричество вырабатывается непосредственно из тепла внутри земли. Это происходит в масштабах коммунальных предприятий и использует различные процессы, обычно путем нагрева воды до кипения. .)

Трубы, образующие контур заземления, обычно изготавливаются из полиэтилена и могут закапываться под землей горизонтально или вертикально, в зависимости от характеристик участка. Если водоносный горизонт доступен, инженеры могут предпочесть разработать систему «разомкнутого цикла», в которой скважина пробурена в подземных водах. Вода закачивается, проходит мимо теплообменника, а затем возвращается в тот же водоносный горизонт посредством «обратной закачки».

Схема работы геотермальных систем HVAC.

Иллюстрация из Modern Geothermal HVAC.

Зимой жидкость, циркулирующая через контур заземления или колодец системы, поглощает накопленное тепло от земли и переносит его в помещение.Внутренний блок сжимает тепло до более высокой температуры и распределяет его по всему зданию, как если бы это был кондиционер, работающий в обратном направлении. Летом геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха забирает тепло из здания и переносит его через контур заземления / насос в скважину обратной закачки, где оно передает тепло в более холодную землю / водоносный горизонт.

В отличие от обычных систем отопления и охлаждения, геотермальные системы HVAC не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла; они просто передают тепло к Земле и от нее.Обычно электроэнергия используется только для работы вентилятора, компрессора и насоса агрегата.

Геотермальная система охлаждения и отопления состоит из трех основных компонентов: теплового насоса, жидкого теплоносителя (открытого или закрытого контура), системы подачи воздуха (воздуховод) и / или лучистого отопления (в полу). или где-нибудь еще).

Геотермальные тепловые насосы, как и все другие типы тепловых насосов, имеют КПД, определяемую их коэффициентом полезного действия, или COP. Это научный способ определить, сколько энергии перемещает система по сравнению с тем, сколько она потребляет.Большинство геотермальных тепловых насосных систем имеют КПД от 3,0 до 5,0. Это означает, что на каждую единицу энергии, используемую для питания системы, от трех до пяти единиц выдается в виде тепла.

Геотермальные системы не требуют особого обслуживания. При правильной установке, что очень важно, скрытый контур может прослужить несколько поколений. Вентилятор, компрессор и насос агрегата размещены в помещении, защищены от суровых погодных условий, поэтому они, как правило, служат в течение многих лет, а зачастую и десятилетий. Обычно единственное необходимое обслуживание — это периодические проверки и замена фильтров, а также ежегодная очистка змеевика.

Геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

используются более 60 лет в США и за их пределами.

Они работают с природой, а не против нее, и они не выделяют парниковых газов. (Как упоминалось ранее, они потребляют меньшее количество электроэнергии для работы, потому что они связаны со средней температурой Земли.)

Геотермальные системы HVAC становятся обычным явлением в экологически чистых домах в рамках растущего движения за экологичное строительство.В прошлом году на зеленые проекты приходилось 20 процентов всех новостроек в США. К 2016 году в статье Wall Street Journal предсказывалось, что экологическое жилье вырастет с 36 миллиардов долларов в год до 114 миллиардов долларов. Это приближается к 30-40 процентам всего рынка жилья.

Но большая часть информации о геотермальном отоплении и охлаждении основана на устаревшей информации или на явных мифах. В нашей новой книге « Modern Geothermal HVAC Engineering and Control Applications » (Egg / Cunniff / Orio -McGraw-Hill 2013) соавторы Грег Каннифф, Карл Орио и я развенчиваем многие из этих мифов.

Разрушенные мифы о геотермальных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

1. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не считаются возобновляемой технологией, поскольку они используют электричество.

Факт: геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют только одну единицу электроэнергии для перемещения до пяти единиц охлаждения или обогрева с земли в здание.

2. Фотоэлектрическая и ветровая энергия являются более предпочтительными возобновляемыми технологиями по сравнению с геотермальными системами HVAC.

Факт: геотермальные системы HVAC удаляют в четыре раза больше киловатт-часов потребления из электрической сети на каждый потраченный доллар, чем фотоэлектрическая и ветровая энергия добавляют в электрическую сеть.Эти другие технологии, безусловно, могут сыграть важную роль, но геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто является наиболее экономичным способом снижения воздействия кондиционирования помещений на окружающую среду.

3. Геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха требует много двора или недвижимости для размещения контуров заземления полиэтиленовых трубопроводов.

Факт: В зависимости от характеристик участка контур заземления может быть заглублен вертикально, что означает, что надземной поверхности не требуется. Или, если есть доступный водоносный горизонт, который можно использовать, потребуется всего несколько квадратных футов недвижимости.Помните, что вода возвращается в водоносный горизонт, откуда она попала после прохождения теплообменника, поэтому она не «используется» или не подвергается иным негативным воздействиям.

4. Геотермальные тепловые насосы HVAC издают шум.

Факт: системы работают очень тихо, и на улице нет оборудования, которое могло бы беспокоить соседей.

Техник осматривает геотермальный кондиционер для ОВК.

Фото любезно предоставлено Джей Эггом.

5. Геотермальные системы со временем «изнашиваются».

Факт: петли заземления могут существовать в течение нескольких поколений.Теплообменное оборудование обычно служит десятилетиями, так как оно защищено в помещении. Когда его все же нужно заменить, затраты будут намного меньше, чем установка всей новой геотермальной системы, поскольку установка петли или колодца является наиболее дорогой в установке. Новые технические рекомендации устраняют проблему удержания тепла в земле, поэтому тепло может передаваться с ней бесконечно. В прошлом некоторые системы ненадлежащего размера действительно перегревали или переохлаждали землю с течением времени до такой степени, что у системы больше не было достаточного температурного градиента для функционирования.

6. Геотермальные системы HVAC работают только в режиме отопления.

Факт: они так же эффективно работают при охлаждении и могут быть спроектированы так, чтобы при желании не требовать дополнительного резервного источника тепла, хотя некоторые клиенты решают, что более экономично иметь небольшую резервную систему только на самые холодные дни, если это означает их контур может быть меньше.

7. Геотермальные системы HVAC не могут одновременно нагревать воду, бассейн и дом. Факт: системы могут быть разработаны для одновременной обработки нескольких нагрузок.

8. Геотермальные системы HVAC прокладывают трубопроводы хладагента в землю.

Факт: в большинстве систем в контурах или линиях используется только вода.

9. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют много воды.

Факт: Геотермальные системы фактически не потребляют воду. Если водоносный горизонт используется для обмена теплом с землей, вся вода возвращается в тот же водоносный горизонт. В прошлом проводились некоторые операции «насос-сброс», при которых вода после прохождения через теплообменник тратилась впустую, но сейчас они чрезвычайно редки.При коммерческом применении геотермальные системы HVAC фактически устраняют миллионы галлонов воды, которые в противном случае испарились бы в градирнях традиционных систем.

10. Геотермальная технология HVAC финансово неосуществима без федеральных и местных налоговых льгот.

Факт: Федеральные и местные льготы обычно составляют от 30 до 60 процентов от общей стоимости геотермальной системы, что часто может сделать начальную цену системы конкурентоспособной по сравнению с обычным оборудованием.Стандартные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха стоят около 3000 долларов за тонну обогрева или охлаждения при новом строительстве (дома обычно используют от одной до пяти тонн). Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха начинаются от 5000 долларов за тонну и могут доходить до 8000 или 9000 долларов за тонну. Однако новые методы установки снижают затраты до такой степени, что цена приближается к обычным системам при правильных условиях.

Факторы, способствующие снижению затрат, включают экономию от масштаба для общественных, коммерческих или даже крупных жилых помещений и растущую конкуренцию за геотермальное оборудование (особенно со стороны таких крупных брендов, как Bosch, Carrier и Trane).Открытые контуры с использованием насоса и скважины для обратной закачки дешевле установить, чем закрытые.

Спасибо за тысячи лайков и сотни комментариев! National Geographic закрыл комментарии для этого блога. Пожалуйста, продолжите разговор и получите ответы, которые вам нужны для геотермального отопления и охлаждения, в блоге Джея Эгга «Геотермальное отопление и охлаждение: вопросы и ответы»

Джей Эгг — соавтор новой книги Современные геотермальные системы HVAC Engineering и Control Applications (McGraw-Hill 2013), с Грегом Канниффом и Карлом Орио.Он был соавтором книги Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования, экологичное отопление и охлаждение в 2010 году с Брайаном Кларком Ховардом из National Geographic. Джей консультируется с геотермальной отраслью HVAC. Ранее он выполнял функции установщика технологии через свою компанию EggGeothermal.

.