Принцип работы Теплового насоса
Принцип работы теплового насоса
Технология переноса тепла родилась в середине 19-ого столетия, когда лорд Кельвин, эксперементируя с холодильной машиной, обжегся об одну из трубок. Тогда он решил использовать это тепло для обогрева и очень скоро отказался от угольных печей в своем доме. Кельвин назвал свое изобретение “тепловым усилителем”, в современной же терминологии это “тепловой насос”.
К концу 20-ого века тепловые насосы получили очень широкое распространение в Европе и Америке. Согласно планам Евросоюза, к 2020 году все жилища будут отапливаться только за счет тепловых насосов.
Геотермальная система отопления на основе теплового насоса является наиболее экономичной и эффективной из представленных на рынке систем обогрева и кондиционирования, при этом сводит к минимуму уровень загрязнения окружающей среды.
Технология основана на использовании свойства верхнего слоя земли сохранять относительно постоянную температуру на протяжении года, аккумулируя солнечную энергию в теплый период.
При помощи теплового насоса накопленную землей, водой или воздухом энергию можно очень эффективно использовать для отопления дома. Тепловая энергия поставляется к насосу посредством морозоустойчивой жидкости, циркулирующей в наружном (холодном) контуре отопительной системы по долговечным пластиковым трубам. Тепловой насос охлаждает нагретую землей жидкость, передавая полученную энергию теплоносителю внутреннего (теплого) контура, согревающего дом.
С наступлением лета, геотермальную систему возможно использовать для кондиционирования воздуха в доме, путем передачи излишков тепла от внутреннего контура к наружному, так как в толще земли, даже в самую неистовую жару, температура не поднимается выше +8 С. Процесс охлаждения воздуха внутри дома обеспечивается лишь циркуляционными насосами, тепловой насос при этом работает только на поддержание температуры горячей воды.
Основные методы сбора тепловой энергии
Горизонтальный земляной контур
Контур укладывается на свободных от строений участках на глубину непромерзания грунта (для Московской области - 1,5 м). Величина шага по осям труб: 0,8-1 м при диаметре трубы 40 мм. Для получения 10 кВт тепла из одноярусного контура требуется не более 5 соток земли.
- средняя эффективность 20 Вт/м.п.
- относительная простота монтажа
- возможность устройства двухъярусного контура
- широкая география применения
Вертикальный земляной контур
Система вертикальных U-образных или коаксиальных зондов, соединенных между собой на глубине непромерзания грунта. Минимальный рекомендуемый шаг зондов - 5 м. Количество скважин расчитывается исходя из потребности в тепловой энергии. В теплый период рекомендуется обратное пополнение коллектора теплом из дома.
- средняя эффективность 150 Вт/м.п.
- небольшая площадь обустройства
- широкая география применения
Охлаждение грунтовых вод и подводный контур
Метод с перекачкой грунтовой воды предполагает забор воды из одной скважины и сброс охлажденной в другую. Необходимо предусмотреть расстояние между приемной и возвратной скважинами 5-10 м. Для отопления 100-150 м2 необходимый дебет скважины: 3-4,5 м3/час. Подводный контур предполагает укладку дополнительно пригруженного коллектора на дне водоема или в донном грунте. Применение спиральных коллекторов позволяет дополнительно повысить эффективность.
- средняя эффективность 40 Вт/м.п.
- относительная простота монтажа
- отсутствие земляных работ
Тепло атмосферы
Потребуется установка воздухоохладителя. Применение низкотемпературных фреонов позволяет дополнительно повысить эффективность. Малоприменим для регионов с нижним порогом температуры воздуха менее -10 С ввиду резкого падения коэффициента преобразования.
- не требуется обустройство контура
- эффективен в южных широтах
