Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

19.07.2015

Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

Велика частина народонаселення СНД поки не знайома з поняттям «тепловий насос», але безперервно вживають термонасосы у звичайних холодильниках і кондиціонерах. Холодильники та спеціальні установки стали настільки надійними, комфортними і звичайними, що ми припинили звертати увагу на їх роботу. Таким же звичайним, як для нас кондиціонери, для, наприклад швейцарців, є опалення будівель геотермальними тепловими насосами. Геотермальний тепловий насос за принципом роботи схожий c буденним кондиціонером реверсивного типу (вони здатні опалювати і остуджувати), але має розширені функції і, на відміну від установок кондиціювання, адаптований для роботи при всіх погодних умовах і мінусових температурах. Основна проблема кондиціонерів — зменшення продуктивності та зупинка їх при мінусових температурах (коли опалення більш важливо) — вирішена в геотермальних теплових насосах.

Термонасосы не є якимись чудернацькими пристроями, існування яких осмислюють лише торговці і установники теплових насосів. Тепловий насос потрібно сприймати як будь-яке інше опалювальне обладнання, яке використовується для виробництва тепла і щодо якого діють усі закони збереження енергії. Теплотехнічні розрахунки у всіх способів отримання тепла одноманітні. Термодинаміка діє як при дров’яному пічному опаленні, так і при керованої через Інтернет геотермальної теплонасосної установки.

Технічні подробиці теплових насосів

Принцип роботи теплового насоса відображений в циклі Карно, опублікованому в його дисертації, і вивчається в шкільному курсі фізики. Практичну теплонасосну систему запропонував лорд Кельвін у 1852 році під назвою «помножувач тепла». купити каву київ від Fragrant Coffee

Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

У відповідності із зображеним принципом роботи, тепловий насос бере теплову енергію, перекачує її, та передає в інше місце. Наприклад, у звичайному холодильнику тепло відбирається морозильною камерою з холодильника і викидається в кухню, при цьому задня стіна холодильника стає гарячою.

У реверсивних кондиціонерах, що працюють на опалення, розташований зовні будівлі блок забирає тепло з повітря і дає внутрішнього блоку в будівлю. Але, при температурах близько плюс 5 градусів, зовнішній блок установки починає покрыватся інеєм і льодом конденсату повітря, що зменшує ефективність теплопередачі. Для видалення льоду кондиціонер починає часом опалювати зовнішній блок електрикою, при цьому потужність опалення падає, витрата електроенергії зростає. При подальшому зниженні температури у підсумку ефективність опалення на таких установках стає рівною нулю, опалення припиняється.

опаленні геотермальними теплонасосами. зовнішній блок вкопується в землю або поринає в озеро поруч з будівлею. При цьому, незалежно від температури повітря у дворі, зовнішній блок залишається вільним від льоду, ефективність теплопередачі залишається високою.

Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

Принцип опалення з геотермальними тепловими насосами заснований на зборі тепла з землі або води, і передачі зібраного тепла опалення будови. Для збору тепла незамерзаюча рідина тече по трубі, розташованій в грунті або водоймі, до теплового насосу. Тепловий насос, сходственно холодильника, відбирає близько 8 °С у незамерзаючої води, при цьому рідина охолоджується. Рідина знову тече по трубі, відновлює свою температуру і надходить до теплового насосу. Відібрані тепловим насосом градуси передаються системі опалення та/або на обігрів гарячої води.

Теплова енергія є хоч якогось предмета з температурою вище мінус 273 градуси Цельсія — так званий «абсолютний нуль». Тобто тепловий насос може відібрати тепло у хоч якогось предмета — землі, водойми, льоду, підземної гори, пливуна і т. д.

Обмін теплом з навколишнім середовищем геотермальні термонасосы виконують такими головними методами:

— насос з відкритим циклом — з підземного потоку підземна вода забирається, подається розміщений всередині будови тепловий насос, вода віддає/забирає тепло у теплового насоса, і повертається в підземний потік на деякій відстані від місця забору. Плюсом такого методу є можливість відразу отримати воду для водопостачання будинку. Відкриті системи є надзвичайно дієвими, так як температура підземної води є умовно найвищою і щорічно стабільною. Впровадження води з свердловини не завдає збитку грунтовим водам, не змінює рівень грунтових вод у аквагоризонте, так як відкриту систему можна сприймати як сполучені судини, де вода, відбираєма з 1-го колодязя, прямує назад під землю через 2-ї колодязь, не змінюючи загальний рівень води. Коректно, в узгодженні з нормативами споруджені свердловини забезпечують безпечну для навколишнього природи стабільну роботу системи опалення.

Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

— насос з закритим циклом і водорозташованим теплообмінником — особлива рідина (теплової носій) прокачується по колекторам (трубок), що знаходяться у водоймі, і віддає/забирає тепло з води. Будови цілеспрямовано опалювати енергією відкритого водоймища в тому випадку, якщо будинок знаходиться від водойми ближче 100 метрів, і глибина водойми, а також берегова лінія підходять умовам, необхідним для прокладання колектора. Плюсом такого методу є його відносна дешевизна.

Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

— насос з закритим циклом і горизонтальним теплообмінником. розташованим в землі — трубки (колектори), в яких прокачується теплової носій, розташовані горизонтально на глибині не менше метра від поверхні землі. Головною загрозою є необережність при проведенні землекопних робіт в зоні знаходження ґрунтового колектора. Для сучасно житлового будинку з опалювальною площею до 200 м2 під основу колектора потрібно близько 500 м2 поверхні грунту. При прокладанні колектора поблизу дерев трубу колектора не потрібно укладати ближче, ніж 1,5 м. від крони. Вірно вибраний за розмірами і вірно покладений ґрунтовий колектор не погано впливає на ріст рослин, екологічні умови.

Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

— насос з закритим циклом і вертикальним теплообмінником — трубки, в яких прокачується теплової носій, розташовані вертикально в землю і йдуть у глибину землі до 200 метрів. Як відомо, на глибині 15-20 метрів від поверхні, земля має стабільну температуру 10-12 градусів Цельсія незалежно від пори року. Із збільшенням глибини температура землі збільшується. Цей метод забезпечує найвищу ефективність роботи теплонасосу, мала витрата електроенергії і доступне тепло — на 1 кВт електроенергії отримують до 5 кВт теплової енергії, але цей метод просить чималих початкових финансовложений.

Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

Термонасосы, які забирають/віддають тепло з землі або води, в Європейських країнах традиційно іменують «геотермальні термо насоси «, або по-англійськи «geothermal heat pumps » — «GHP».

Короткий опис статті: геотермальне опалення Велика частина жителів СНД поки не знайома з поняттям — геотермальний тепловий насос. Але не варто забувати, що ми постійно вживаємо термонасосы у звичайних холодильниках і кондиціонерах опалення, насос, теплової, тепло, будови, наприклад, системи, опалення, тепла, роботи, ефективність, електроенергії, теплових, насоси, є, повітря, кондюков, близько, може, землі

Джерело: Геотермальні теплові насоси: принцип роботи.

Також ви можете прочитати