Геотермальний тепловий насос

Через постійне зростання цін на паливні енергоносії, а також їхній шкідливий вплив на екологію, активно впроваджуються технології з використанням альтернативних джерел енергії, таких як внутрішнє тепло Землі. Сучасні технології дають змогу використовувати його навіть там, де немає відкритих геотермальних джерел. Для цього розроблені спеціальні геотермальні теплові насоси, які поглинають із землі або води накопичену в них теплову енергію. Потім отримане тепло подається в систему опалення будинку.

На глибині кількох метрів температура ґрунту практично постійна. Узимку вона вища, ніж на поверхні, а влітку — нижча. Тому тепловий насос можна використовувати як опалювач, так і кондиціонер.

Геотермальний тепловий насос має нескладну конструкцію, при цьому він економічний і здатний ефективно опалювати приміщення. Він може нагріти теплоносій до 65°С. Для ефективнішого обігріву систему опалення з тепловим насосом комбінують з обігрівом сонячним колектором. Цього достатньо для підігріву теплої підлоги та радіаторів. До того ж гарячу воду можна використовувати для побутових потреб.

Принцип дії геотермального насоса.

Геотермальний тепловий насос перетворює низькотемпературне тепло від джерела, що має постійну температуру вище нуля, на високотемпературне. Джерелом тепла можуть бути глибинний незамерзаючий ґрунт, вода у водоймі, а також ґрунтові води.

Геотермальна система опалення складається з таких основних компонентів:

• зовнішній контур;
• тепловий насос;
• система опалення.

У середовищі з відносно теплою температурою встановлюється трубопровід, заповнений теплоносієм (пропіленгліколем). Цей замкнений контур відбору тепла повинен мати велику протяжність. Робоча рідина приводиться в рух насосом. Проходячи контуром, вона нагрівається до температури зовнішнього середовища — до +5-6°С. У теплообміннику теплового насоса теплоносій віддає тепло холодоагенту (фреону), що циркулює в іншому контурі.

Холодоагент закипає за температури вище -5°С. У неробочому стані системи він зберігає рідкий стан. Потім, нагріваючись від теплоносія, фреон починає випаровуватися й перетворюється на газ температурою близько +5°С. У такому стані фреон потрапляє в компресор, де відбувається його стиснення. При цьому виділяється теплова енергія. У результаті на виході з компресора фреон має температуру 35-65°С. Потім він подається в наступний теплообмінник, де віддає тепло системі опалення.

Далі фреон потрапляє в скидний клапан, де за різкого зниження тиску відбувається його охолодження та зрідження. Після цього рідкий холодоагент знову надходить у випарник. Таким чином цикл повторюється знову.

Переваги та недоліки теплового насоса

Недоліками геотермального насоса є:

• Високі нормативні вимоги до території встановлення станції. Її не можна розмістити в будь-якій місцевості. Щоб оцінити доцільність встановлення системи, необхідно провести геологорозвідку.
• Висока вартість проєкту. • Через рік експлуатації системи необхідно проводити перевірку первинного контуру через можливе просідання трубопроводу. Незважаючи на недоліки, тепловий насос має низку значних переваг: • Економічність. Витрати на придбання та встановлення системи окупаються протягом 4-5 років.
• Функціональність. Станція дає змогу як обігрівати, так і охолоджувати приміщення.
• Тривалий термін експлуатації насоса та вузлів системи. Успішний досвід експлуатації геотермальних теплових насосів у Європі та США вказує на економічну вигоду й доцільність використання установок такого типу.