Как работает геотермальный тепловой насос

Инновационные технологии предлагают эффективные разработки, помогающие снизить загрязнение воздуха. Важно то, что функционируют они на базе природных источниках энергии. Один их таких — геотермальный теплонасос. Это комплекс, который позволяет использовать для терморегуляции энергию почвы или подземных вод. В осенне-зимний сезон в такой системе источник теплоэнергии — почва. Из-за разницы температуры воздуха снаружи и подземного грунта возможно увеличить производительность работы комплекса, существенно снизить затраты на эксплуатацию. Рассмотрим, из чего состоит и как он работает.

Принцип геотермального теплового насоса 

Прибор функционирует по механизму тепловой инерции: температура грунта на глубине ниже уровня промерзания в течение года сохраняет положительную температуру, показатель практически не меняется. Агрегат получает энергию из земли, преобразовывает ее и расходует для нагрева теплоносителя. Имеет геотермальный тепловой насос принцип работы следующий:

1. Чтобы «забрать» тепло, в грунт или воду помещается геотермальный контур (похож на трубопровод), заполненный специальным раствором (пропиленгликолем).

2. Контур соединяется с зондами, расположенными вертикально на глубину до 100 метров. Другой вариант — соединение с коллектором, размещенным на глубину больше метра.

3. В контуре по циклическому кругу перемещается рабочая жидкость. После того как она достигает температуры 6 °С, подается в приемник теплонасоса.

Работа геотермального теплового насоса имеет такой же принцип, как у холодильника, но с обратным действием: домашняя техника перерабатывает холодный поток, а во внешнюю среду излучает тепло. В геотермальном приборе обратный принцип: теплый воздух проникает в устройство, а холодный выбрасывается наружу. В насосах для утилизации тепла предусмотрен испаритель, а конденсатор направляет тепло для отопления в работу.

Устройство геотермального теплонасоса

К основным элементам теплового агрегата относят:

• замкнутый контур — фреон, циркулирующий в трубочках, переходит из жидкой формы в газообразную;

• испаритель — емкость, соединенная с приемником. Здесь испаряется фреон, от теплого пропиленгликоля происходит поглощение тепла;

• фреон — вещество попадает в компрессор, под воздействием высокого давления газ достигает температуры +65°С, затем поступает в конденсат;

• конденсатор — часть, в которой фреон преобразовывается в жидкую консистенцию. Через его стенки осуществляется теплообмен. В результате теплоноситель нагревается.

Непрерывный нагрев до оптимальной температуры благодаря одновременной работе элементов теплового насоса и многократного повторения цикла термодинамики.

Виды геотермальных установок

Насосы тепловые геотермальные могут быть оборудованы разными видами теплоносителей. Исходя из этого выделяют такие типы:

• «земля-вода» — оптимальное оборудование для обогрева жилья. Чтобы обеспечить одинаковый объем теплоэнергии, для работы компрессора нужно затратить в четыре раза больше электричества, чем поступает из почвы в отопительную систему. Тепловая энергия забирается из земли пропиленгликолем, затем поступает в водяную систему;

• «вода-вода» — система работает от энергии, поступающей из воды. Это возможно из-за того, что на большой глубине температура воды остается неизменной весь год;

• «воздух-вода» — источником энергии выступает воздух, доступный природный ресурс. Состоит из комплекса испарителей, вентиляторов. Хорошо работает при температуре воздуха не ниже -15°C. Установить геотермальный тепловой насос указанного типа просто, спецоборудование не нужно.

Геотермальные насосы всех видов обеспечивают высокую производительность. Их устанавливают не только в домах, но и на производстве. При выборе важно учитывать условия эксплуатации.