Геотермальные тепловые насосы – это технология, которая сейчас выступает альтернативой традиционным способам отопления и кондиционирования загородных домов. В данном случае источником бесплатной энергии является «бесконечный» тепловой аккумулятор – сама Земля. Температура грунта ниже точки промерзания всегда положительная, в любое время года и при любой погоде. Используя для преобразования этой бесплатной энергии геоконтуры для теплового насоса, можно обеспечить обогрев дома зимой и кондиционирование летом. При этом особенностью технологии является её полная безопасность для окружающей среды.
Содержание:
- Основные преимущества тепловых насосов
- Принцип работы теплового насоса: взаимодействие двух контуров
- От чего зависит эффективность геотермальной системы отопления?
- Виды геотермальных контуров
- Выбор системы ТН: основные критерии
- DXplast: уникальный контур прямого испарения из пластика
В последние 50 лет локомотивом развития технологий преобразования геотермальной энергии являются страны Запада, в частности, север Европы (Исландия, Швеция и Норвегия). В этих странах высокие цены на энергоносители традиционно сочетаются с последовательным продвижением «зелёной» повестки. В СССР метод контура для теплового насоса не был востребован из-за высоких социальных стандартов – стоимость газа для населения была крайне низкой, а его подведение к жилым домам и вовсе было бесплатным.
Сейчас ситуация кардинально изменилась. Бесплатный, нескончаемый источник энергии сейчас интересен как частным лицам, так и владельцам различных предприятий. Растущий спрос стал драйвером развития технологии – сейчас само насосное оборудование и все необходимые компоненты для теплового насоса стоят дешевле и имеют более высокий КПД, чем 20 лет назад.
Основные преимущества тепловых насосов
- Энергия полностью бесплатна и никогда не кончается. Для работы насоса не нужно топливо (дрова, газ, мазут, уголь или какое-либо другое), источник энергии стабилен в любое время года. Расходуется только электричество;
- Высокая энергоэффективность насоса. На каждый израсходованный киловатт электроэнергии система ТН генерирует до 5 кВт тепла;
- 100% экологичность. Для отопления и кондиционирования используется низкопотенциальная «вечная» энергия, при этом насосы и геотермальный контур не выделяют никаких токсичных веществ и не вредят окружающей среде;
- Отказоустойчивость системы. Теплонасосы почти не требуют обслуживания и обладают большим рабочим ресурсом (в среднем 50 лет).
Принцип работы теплового насоса: взаимодействие двух контуров
Работа ТН основана на законе сохранения энергии. Для работы системы нужно два контура. Первый заполняется рабочей жидкостью (чаще всего пропиленгликолем) и укладывается в землю, ниже глубины промерзания грунта. Тепло, полученное им от грунта, передаётся в теплообменник насоса. После того, как обменник тепла по мере движения нагретой рабочей жидкости разогревается до +8 C°, он передаёт энергию тепла второму контуру.
Под влиянием переданного тепла, жидкий фреон, который циркулирует в трубах, становится газообразным и поступает в компрессор, создавая тем самым давление. Благодаря растущему давлению газ разогревается до +65 C°, затем он поступает в конденсатор и преобразуется в жидкость с высокой температурой. Так обеспечивается процесс теплообмена с системой отопления помещения.
От чего зависит эффективность геотермальной системы отопления?
В данной технологии способ укладки подземного контура определяет эффективность работы всей системы. Тут играют роль два фактора – площадь контакта контура с грунтом и тип грунта. Чем больше влаги будет содержаться в грунте, тем выше будет коэффициент теплоотдачи от одного погонного метра геотермального контура (10Вт/м и выше). Наихудший результат показывает грунт в засушливых местах и почва с высоким содержанием песка.
Важно! Чем выше коэффициент теплоотдачи грунта, тем меньше может быть протяженность подземного контура и ниже будет общая стоимость геотермальной отопительной системы.
Виды геотермальных контуров
Для получения энергии из грунта в системе ТН могут быть использованы теплообменники разных типов: зонды (вертикальная установка) и коллекторы (горизонтальная установка). Для зондов в грунте бурятся скважины, а для коллекторов роются траншеи или котлованы.
Выбор системы ТН: основные критерии
Материал контура. Некоторое время назад для геоконтуров использовали металлические трубы, так как металл хорошо передаёт тепло и с каждого погонного метра можно получить больше тепловой энергии. Между тем у такого решения есть ряд критичных недостатков – низкая надежность соединения, неизбежная коррозия швов и быстрое вымораживание грунта.
Альтернативный материал для контура – пластик. Трубы из полиэтилена низкого давления способны выдерживать давление до 10 атмосфер и обладают хорошей теплопроводностью. Необходимо отметить, что давление грунта частично компенсирует давление внутри труб, поэтому давление на разрыв магистрали на глубине 50 метров не будет превышать 2 атмосфер.
Тут нужно упомянуть об уникальной технологии - DXplast, первом пластиковом контуре для насоса прямого испарения. С этим ноу-хау отпадает необходимость в дорогостоящих медных трубах, припоях, горелках, газовых баллонах и значительных расходах на труд высококвалифицированных рабочих, что снижает стоимость проекта в целом.
Тип контура. Они могут быть горизонтальными (одноэтажными, многоэтажными) и вертикальными (2-трубными, 4-трубными). Горизонтальный геоконтур для теплового насоса эффективнее и проще в монтаже, но при этом для него требуется большая свободная площадь участка. Вертикальные занимают минимум места, но обходятся дороже из-за стоимости буровых работ.
Длина контура. Зависит от характеристик грунта и площади отопления. Пример – для отопления дома в 150 м3 нужен будет геоконтур не менее 800 метров длиной.
DXplast: уникальный контур прямого испарения из пластика
Эта технология является авторской разработкой конструкторского бюро ООО «Геотермал», ТОО "SUNDUE", при поддержке фонда «Сколково». DXplast – это первый полностью пластиковый контур прямого испарения. До геоконтура DXplast ряд компаний неоднократно пытались разработать пластиковый испаритель, однако все эти попытки заканчивались неудачей. Это принципиально новое решение, полностью заменяющее дорогостоящий DX контур из меди, который на текущий момент устарел как технически, так и морально. В ближайшее время эта разработка станет причиной значительных изменений на рынке геотермальных тепловых насосов.
Затопленный испаритель DXplast на 100% изготавливается из пластика со специальными добавками, которые делают этот материал непроницаемым для газов, повышают адгезию и теплопроводность. Это ноу-хау вобрало в себя все лучшее, что было разработано в данной области. Срок службы геоконтура – 50 лет и более.
Характеристики. Пластиковый контур для насоса обеспечивает отъём тепла из грунта (глина, супесь, суглинки) с мощностью 10-13 Вт с 1 погонного метра трубы. Система поставляется комплектом, полностью готовым для установки. Для монтажа 24 элементов системы DXplast используется аппарат для раструбной сварки труб ПНД.
Сравнение dx геоконтура и аналога из меди. Традиционный DX испаритель изготавливается из медной (либо нержавеющей) трубы и обходится в 750 рублей за один погонный метр контура. Комплект медного геотермального контура включает в себя более 60 элементов и соединений для пайки. Для установки такой системы нужно дорогостоящее газобаллонное оборудование и труб высококвалифицированных специалистов, обладающих навыками в пайке меди.
Кроме самих медных труб также потребуются расходные материалы – флюсы и припои, электроды. Стоимость такого проекта «под ключ» составляет 700 тысяч рублей. К его преимуществам можно отнести отсутствие необходимости в обслуживании и высокий КПД.
Главные недостатки медного геотермального контура:
- высокая стоимость материалов и работ;
- трудоёмкий монтаж;
- электрическая коррозия;
- высокая стоимость самого контура (обходится дороже стоимости теплового насоса, для которого он используется);
- короткий срок эксплуатации системы – 20 лет.
В сравнении с ним пластиковый Xplast геоконтур имеет ряд достоинств.
- стоимость такого проекта «под ключ» в 2 раза ниже – (350 тысяч рублей);
- в качестве рабочей жидкости используется фреон;
- обслуживание системы не требуется;
- монтаж контура значительно проще, он поставляется готовым комплектом;
- пластиковый Xplast не подвержен коррозии;
- срок службы в 2,5 раза выше – 50 лет.
