Оборудование для геотермального отопления

Чтобы преобразовать тепло земли или воды в тепло, подходящее для отопления дома, нужен тепловой насос. Этот довольно компактный аппарат внешне напоминает небольшой холодильник, да и работает по схожему принципу. Если в холодильнике тепло выкачивается из морозильной камеры и отдается радиатору на задней стенке корпуса, то тепловой насос делает то же самое с теплом земли или воды. Получается, что и холодильник, и насос передают тепло из одного места в другое. Только насос, соответственно, мощнее и функциональнее.

Конструктивно насос состоит из внешнего и внутреннего контура, по которым циркулирует теплоноситель и фреон, а также из компрессора, конденсатора, испарителя, редукционного клапана и блока управления. Все внутренние рабочие узлы насоса звукоизолированы, а потому он работает бесшумно и может быть установлен в доме, а не отдельном здании.

Для передачи низкопотенциального тепла к насосу используется так называемый коллектор, который устанавливают несколькими способами. В зависимости от типа оборудования и особенностей конкретного участка.

Способ 1. Вертикальная установка геотермического зонда. Возможна за счет бурения скважины на глубину не менее 100 метров. Применяется зонт для передачи тепла грунта к тепловому насосу.

Способ 2. Наклонная установка нескольких геотермических грунтовых зондов. Актуальна, если не удается пробурить скважину на большую глубину. Количество зондов рассчитывает инженер-проектировщик с учетом площади дома, мощности насоса и прочих характеристик.

Вертикальная установка допустима на готовых участках. Такой способ не предполагает ландшафтных изменений и не вносит существенных корректировок на уже обустроенном участке.

Способ 3. Горизонтальная установка трубопровода. Гибкие трубы прокладывают змейкой на глубине ниже промерзания грунта и на территории не меньше 600 квадратных метров. Получается большое коллекторное поле, которое должно быть внесено в проект дома и придомового участка. Укладывается на этапе строительства. Важно знать, что коллекторное поле не позволит выращивать плодоносные растения, в этом месте можно организовать лужайку.

Способ 4. При наличии грунтовых вод устанавливают вертикальные колодезные установки. В этом случае во внешнем контуре насоса будет циркулировать грунтовая вода, а не теплоноситель.

Способ 5. Для переноса тепла из воздуха на поверхности земли устанавливают специальный аппарат, который транспортирует воздух к насосу

Принцип работы теплового насоса:

• Внутри коллектора — во внешнем контуре насоса — циркулирует охлажденный теплоноситель. Это может быть вода или антифриз.
• Теплоноситель нагревается на несколько градусов за счет источника низкопотенциальной энергии (земли, воды и т.д.)
• Теплоноситель попадает внутрь насоса и проходит через испаритель, где отдает собранное тепло во внутренний контур
• Во внутреннем контуре циркулирует фреон (хладагент), который в испарителе превращается в газ при низком давлении и температуре -5 °C
• Газ направляется в компрессор и сжимается там до высокого давления и температуры
• Уже горячий газ проходит через конденсатор, где смешивается с теплоносителем из отопительной системы
• Газообразный хладагент отдает свой тепло теплоносителю и возвращается в жидкое состояние
• Нагретый теплоноситель попадает в систему отопления и горячего водоснабжения дома
• Редукционный клапан понижает давление хладагента, он вновь попадает в испаритель и цикл повторяется

Так работает тепловой насос в режиме «Зима». Предусмотрен в оборудовании и режим «Лето». В этом случае насос подключают к системе кондиционирования, откуда выкачивается тепло и отдается в скважину. А холод используется для создания комфортной атмосферы в доме в жаркое время года.

Существует ряд условий для повышения эффективности геотермального отопления

• Качественная теплоизоляция дома
• Уровень теплопотерь — не выше 100 Вт на квадратный метр
• Применение для обогрева систем теплого пола и теплых стен
• Выбор модели теплового насоса с автоматикой и удаленным управлением

Несмотря на первоначальные большие затраты, связанные с покупкой и установкой геотермального оборудования, оно все равно относится к классу энергоэффективного и высокоэкономичного. При подключении к электросети тепловой насос потребляет на 80% меньше ресурса, чем электрический котел. Энергия в тепловом насосе тратится не на прямой нагрев теплоносителя в системе, а на перекачку тепла из земли, воды или воздуха в дом. Отмечается, что при потреблении 1кВт электроэнергии насос отдает 4-5 кВт энергии тепловой. При грамотном расчете затрат и будущей выгоды геотермальное отопление имеет все шансы стать единственно верным решением для оснащения дома, жить в котором комфортно и безопасно.