У попередніх статтях ми вже говорили геотермальне опалення. У ньому ми згадуємо, що одним із необхідних компонентів для використання цього виду опалення є геотермальний тепловий насос, робота якого схожа на роботу звичайного теплового насоса. Однак ключовою відмінністю є те, що він використовує для своєї роботи теплову енергію, витягнуту із землі.
Бажаєте детальніше дізнатися, як працює геотермальний тепловий насос і які його характеристики? Ця інформація буде дуже корисною, якщо ви плануєте встановити такий тип системи у своєму домі.
Геотермальний тепловий насос
Щоб детально зрозуміти, що таке геотермальний тепловий насос, необхідно спочатку згадати, що таке геотермальне опалення. Ця технологія використовує для обігріву будівлі тепло, яке видобувається з-під землі, або з каменів, або з ґрунтових вод. Тепло транспортується гарячою водою, яка циркулює по системі спеціально встановлених підземних труб.
Геотермальний тепловий насос є ключовим елементом цієї системи. Насправді його використання розширилося до того, що Ринок теплових насосів щорічно зростає на 20%. в останні роки. Якщо ви коли-небудь помічали тепло, яке випромінюють задні труби холодильника, ви вже маєте загальне уявлення про те, як це працює: холодильник виводить тепло зсередини назовні. Геотермальний тепловий насос робить щось подібне, але в протилежному напрямку; Тобто він забирає тепло ззовні (під землею) і передає його всередину будинку.
Робота геотермального теплового насоса
Принцип роботи геотермального теплового насоса подібний до будь-якої холодильної системи, наприклад, холодильника або кондиціонера. Ключовим моментом в обох системах є використання холодоагенту, який циркулює через систему труб. Ця рідина має властивість нагріватися при стисненні і остигати при розширенні.
Взимку холодоагент, який був стиснутий і нагрітий, циркулює через теплообмінник, який передає цю енергію в систему опалення будинку. Потім рідина охолоджується та розширюється, у процесі якого вона знову контактує з геотермальне джерело (тепло з надр) для підживлення тепловою енергією. Цей цикл постійно повторюється, щоб підтримувати в будинку комфортну температуру.
Хоча тепловий насос використовує електрику для переміщення рідини через систему, його ефективність надзвичайно висока. Сучасні системи геотермальних теплових насосів можуть генерувати до 4 кВт тепла на кожен кВт спожитої електроенергії. Така ефективність можлива завдяки тому, що не потрібно генерувати тепло, а просто добувати його з землі, де температура завжди більш стабільна, ніж на поверхні.
Крім того, існують реверсивні насоси, які також можуть охолоджувати будинок влітку. Ці насоси працюють у зворотному напрямку, викидаючи тепло зсередини будинку в підпілля. Це досягається за допомогою клапана, який контролює напрямок теплового потоку.
Способи видобутку геотермальної енергії
Існують різні способи використання геотермальної енергії за допомогою теплових насосів. Користувачі зазвичай знайомі з використанням зовнішнього повітря для обігріву, але у випадку геотермальних насосів джерелом енергії є тепло, яке зберігається під землею. Цей вид енергії розглядається поновлювані y практично нескінченна, яка забезпечує опалення протягом року ефективним та екологічним способом.
Цей тип системи має очевидну перевагу перед іншими методами опалення, які залежать від зовнішнього клімату, такими як аеротермальна енергія. У той час як звичайний тепловий насос знижує свою ефективність, коли зовнішня температура занадто низька, геотермальний насос ніколи не втрачає ефективності, оскільки надра зберігають стабільну температуру незалежно від погодних умов на поверхні.
Види геотермальних теплових насосів: вертикальні та горизонтальні
Існує два основних типи геотермальних теплових насосів, які відрізняються способом встановлення труб, що відбирають тепло з надр:
- Вертикальні геотермальні теплові насоси: Вони є найпопулярнішими і встановлюються на глибині від 150 до 200 футів під поверхнею. У цій конфігурації трубки вставляються у вертикальні отвори в землі, через які циркулює антифриз, який передає тепло рідині, що охолоджує систему.
- Горизонтальні геотермальні теплові насоси: У цьому випадку труби розташовують ближче до поверхні, приблизно на 6 футів у глибину, розподіляючи горизонтально. Цей тип установки вимагає більше місця, що робить його ідеальним для великих земельних ділянок. Хоча він дешевший, ніж вертикальний насос, він також може бути менш ефективним з точки зору теплопередачі.
В обох системах обмінні зонди можна встановити на землі поблизу водойм, таких як річки, озера або лагуни, без впливу на ефективність системи.
Геотермальне захоплення у воді
Цікавим варіантом геотермальних систем є збір геотермальної води, коли труби вводять безпосередньо у водойму, наприклад, в озера чи річки. Ця система є простішою та дешевшою з точки зору встановлення та забезпечує високу ефективність, якщо є водний ресурс.
Початкові інвестиції та економічна віддача
Однією з основних перешкод, з якою стикаються ті, хто розглядає можливість встановлення геотермального теплового насоса, є його початкова вартість. Геотермальні системи вимагають значних інвестицій на початку, оскільки необхідно провести попередні дослідження місцевості, буріння та придбати спеціалізоване обладнання.
У сімейному будинку, наприклад, встановлення геотермальної системи може коштувати від 6.000 та 13.000 євро. Однак важливо підкреслити, що, незважаючи на високі початкові інвестиції, системи геотермальних теплових насосів дозволяють значно заощадити в довгостроковій перспективі. За оцінками, користувачі можуть зменшити споживання енергії на опалення від 30% до 70%, а у випадку охолодження – від 20% до 50%. Залежно від використання ці заощадження дозволяють амортизувати початкові інвестиції протягом періоду від 5 до 10 років.
Використання цієї технології приносить користь не тільки власнику системи, але й навколишньому середовищу, оскільки споживання невідновлюваних джерел енергії різко скорочується, а разом з ним і викиди парникових газів.
Геотермальні теплові насоси є ідеальним варіантом для тих, хто прагне мінімізувати свій довгостроковий вплив на навколишнє середовище, одночасно забезпечуючи ефективну та економічну систему опалення та охолодження.