Геотермальные тепловые насосы

Геотермальные тепловые насосы, применяемые прежде всего для отопления, широко распространены в Северной Америке, в Северной Европе, Швейцарии (до 80% домов оборудованы геотермальными тепловыми насосами).






















Это связано с высокими тарифами на газ и дешевой электрической энергией.

Солнечная энергия, поступающая к планете Земля, распределяется следующим образом:

Геотермальный тепловой насос использует природное тепло, сохраняющееся в земле и в подземных водах и используется для эффективного отопления и горячего водоснабжения Вашего дома.

Принцип относительно постоянной температуры для теплого и холодного периода года на глубине более 1,5 м возможен для практически любого региона Украины и постоянно растущая стоимость газа делает геотермальные подземные тепловые насосы перспективным направлением.

Воздушные тепловые насосы, которые сейчас применяются повсеместно имеют большой недостаток - при окружающей температуре ниже – 10 град. Ц независимо от производителя, Энергоэффективность уменьшается примерно в 2 раза., а для земляных тепловых насосов Энергоэффективность стабильна в любое время года.

Если принять, что для Украины и Канады погодные условия примерно одинаковы, то можно с определенной вероятностью полагать, что на Украине график распределения температуры следующий:
Среднегодовое помесячное температурное распределение на глубине 2 м для Канады, г. Квебек:















Зависимость температуры, глубины и влажности грунта представлены здесь:















Преимущества геотермальных систем.
1. Нет зависимости от газа, т.е. нет необходимости согласовывать, подводить газ к дому, получать разрешение на установку геотермальной отопительной системы, как для газовой системы.

2. При проектировании системы возможно и нужно перейти на тариф, предполагающий электрическое отопление, так по сути и есть, геотермальная система отопления потребляет только электричество.

3. Нет побочных продуктов выделения при производстве тепла. У газовых систем есть- это СО, NH3, требуется кислород для горения. У геотермальных систем внутри основного блока используется экологически безопасный фреон – R407C, снаружи – вода или смесь воды с нетоксичным пропиленгликолем.

4. Стоимость газа на Украине сейчас опережает и в перспективе будет опережать рост стоимости 1 кВтч и стремиться к общеевропейским ценам и общеевропейским пропорциям со стоимостью кВтч электроэнергии.

5. Геотермальный тепловой насос имеет функцию охлаждения при небольшом увеличении стоимости системы.

6. Безопасность! Газовые системы иногда взрываются и последствия могут быть катастрофические. С тепловыми насосами этих проблем нет, т.к. основной внешний элемент – ПЭТ труба, закопанная в землю, и в случае ее повреждения из системы вытекает смесь воды с не токсичным пропиленгликолем.

На сегодня стоимость топлива, т.е. электроэнергии (тариф 0,2436 грн/кВтч) для теплового насоса с энергоэффективностью СОР=4,7 и стоимость топлива для газовых отопительных систем, т.е. газа для стандартных котлов с КПД=92% примерна одинакова.

При дальнейшем увеличении стоимости газа при отставании роста электроэнергии применение тепловых насосов будет оправданно и при более низком СОР.

Предлагаемая система состоит из основного блока, в который входит теплообменник первичного контура: вода- фреон, вторичный теплообменник: фреон-вода, два циркуляционных насоса, система фильтров, датчиков температуры, расширительный бак, 3-х ходовой клапан, бойлер горячего водоснабжения.

В первичный контур заливается водяной раствор на основе воды и 10% этиленгликоля или 10% нетоксичного пропиленгликоля. Во вторичный контур заливается дистиллированная вода или 10% пропиленгликоля. Подключается вторичный контур с домашней системе теплых полов или батарей, фанкойлов.


Также к бойлеру подключается холодная вода и выходной порт по горячему водоснабжению. Предлагаемые тепловые насосы имеют один из самых высоких коэффициентов энергоэффективности – 5,5!
Схема установки геотермального теплового насоса.














Внешний вид основного блока системы земляного теплового насоса:









Стандартная схема подключения к земляному контуру:


















Особенности дизайна.
Существует несколько вариантов инсталляции геотермальных систем теплового насоса.

Рассматриваем самую недорогую систему инсталляции, предполагающую организацию рва, глубиной около 2м, в который укладывается PET труба с внутренним диаметром 32/40/50 мм., и длиной, пропорционально выбранной мощности системы.

Диаметр трубы зависит от тепловой мощности системы и необходимой площади инсталляции.
Применяя горизонтальную систему теплообменника необходимо учесть относительно большую длину трубопровода.

Расстояние между соседними рвами должна быть не менее 1,5..2 м и реально определяетяс геометричекими размерами экскаватора. Необходимая площадь для земляного теплообменника – примерно 250 м2 на 3,5 кВт теплопроизводительности системы.

Кроме обыкновенного 2-х трубного горизонтального дизайна земляного теплообменника возможно применения дизайна типа «слинки», представляющий укладку трубы в ров кольцами, с частотой 4/6/10 колец длиной 1м на 1 м длины рва. При этом достигается уменьшение длины рва, но увеличение длины трубы.
Надежность.
Надежность системы определяется применением качественных комплектующих, их стандартность, опыт применения в Северной Америке, Европе – до 30..40 лет, а также применение программного обеспечения для проектировании параметров рва для укладки теплообменника., учитывающее состав грунта, мощность теплообменника, температуру земли на выбранной широте.

Для расчета длины рва, глубины, дизайна компания «Мекон» применяет программное обеспечение Retscreen4 от канадского агентства природных ресурсов.
Выводы.
Геотермальная система отопления – ориентация на низкотемпературную систему типа «Теплый пол», предполагающий более сложную и дорогую инсталляцию, чем батареи, но «Теплый пол» есть наиболее комфортный тип отопления по сравнению со всеми существующими, включая воздушное.

Вывод по применению геотермальных тепловых насосов серии:
• если необходимо отопление, то необходимо применять систему «теплый пол»- это самое эффективное применение тепловых насосов!!;

• если необходимо отопление и охлаждение, то можно применять «теплый пол» и Фан-койлы на охлаждение-это самое дорогое предложение;

• если необходимо отопление и охлаждение, то можно применять только Фан-койлы на охлаждение или отопление при меньшей цене на систему, чем предыдущее предложение;

• применение компоновки Свободное охлаждение, применяя Фан-койлы на охлаждение и теплый пол на отопление – это самое лучшее решение по эксплуатационным расходам.

Возможно применение тепловых насосов серии и при других способах инсталляции, таких, как закладка теплообменника в вертикальную скважину соответствующей длины, заглубление теплообменника в открытый водоем (море), применение колодцев для подачи и слива воды, применение артезианских скважин.

Можна также поставить модульную систему вплоть до 600 кВт.(60 кВт на модуль)
Возможна поставка фан-койлов Daikin следующих типов:

Сегодняшние тарифы стимулируют применять в качестве отопительных и охлаждающих систем Геотермальные Тепловые Насосы. Тарифы же на газ в 2010 году будут изменяться в сторону Европейских! Живем Мы в Европе!








Рост стоимости газа всегда будет опережать стоимость кВтч электричества! Думайте и Выбирайте!
Выбор конкретного варианта зависит от площади дома, его степени теплоизоляции, а так же возможностью прилегающего участка по размещению земляного контура.