Геотермальная энергия

 

Тепловой насос - использование альтернативных источников тепла.

 

 
По прогнозам Мирового Энергетического Комитета к 2020 году доля геотермальных тепловых насосов в отоплении составит 75%.
 
На сегодняшний день геотермальный тепловой насос является наиболее эффективной энергосберегающей системой отопления и кондиционирования. Реальных альтернатив, применению тепловых насосов, с возможностью широкого использования в отоплении, горячем водоснабжении и кондиционировании, на сегодняшний день не существует. Цена на тепловые насосы, оставаясь высокой, продолжает снижаться.

 

 Принцип действия теплового насоса с грунтовыми зондами

Основное преимущество теплового насоса - получение 4-5 кВт тепловой энергии, расходуя 1 кВт электрической энергии на обеспечение работы теплового насоса.
Источником тепла для тепловых насосов могут использоваться воздух, вода и земля. Наиболее приемлемым вариантом являются тепловые насосы, использующие теплоту грунта (отбор тепла земли грунтовыми зондами). Тепловой насос с грунтовыми зондами наиболее часто используется в наших условиях и хорошо себя зарекомендовала на действующих объектах.
     Почему применяем тепловые насосы с отбором тепла земли именно грунтовыми зондами:
- высокая эффективность и максимально стабильная тепловая мощность (вне зависимости от погоды и времени года);
- обеспечение высокого уровня комфорта и качества воздуха, с возможностью обеспечения отопления и охлаждения одним и тем оборудованием; (как правило, это отопление теплым полом или фанкойлами)
- отсутствие температурного влияния на поверхностные грунты, отсутствие ограничений на озеленение и ландшафтный дизайн;
- низкие эксплуатационные затраты;
- требует минимальной свободной площади участка, для размещения грунтовых скважин, и отсутствие наружных блоков;
- использование полностью укомплектованных на заводе агрегатов;
- долговечность;
- относительно небольшая потребность в электроэнергии;
- экологическая чистота.


     Принцип действия теплового насоса с отбором тепла грунтовыми зондами.
Аккумулированное грунтом тепло передается вместе со смесью из воды и антифриза (рассолом) через вертикально расположенные теплообменники (грунтовые зонды) и подается в испаритель теплообменника теплового насоса. В испарителе хладоген теплового насоса, нагреваясь от рассола до температуры 6-8 °С, закипает и испаряется, забирая тепло от рассола. Охлажденный рассол, закачиваемый насосом, поступает в грунтовый зонд, где нагревается забирая тепло от грунта. Образовавшийся пар из испарителя засасывается компрессором и сжимается. При росте давления, температура пара подымается до 35-70 °С. Эта температура в теплообменнике конденсатора передается рабочей жидкости отопительного контура, и хладоген при этом обратно конденсируется. Проходя через збростной клапан, сбрасывающий давление, хлодоген попадает в испаритель, замыкая цикл. Рабочая жидкость, нагретая в теплообменнике испарителя, поступает в тепловой аккумулятор необходимый для накопления тепловой энергии и стабилизации работы теплового насоса (уменьшается частота включений). Далее нагретая рабочая жидкость используется в отопительных контурах. Для приготовления санитарной воды контура горячего водоснабжения используется высокоэффективный бойлер косвенного нагрева.
Тепловой насос в летний период может использоваться для решения вопросов кондиционирования, (отдавая тепло контуру грунтовых зондов, и охлаждая рабочую жидкость)

Эффективность тепловых насосов.

Эффективность теплового насоса характеризует его коэффициент преобразования, представляющий собой отношение тепла в кВт, полученного в тепловом насосе, к затратам мощности на привод теплового насоса. Этот коэффициент для тепловых насосов может быть от 4 до 5.
Таким образом, при подводе к тепловому насосу например 1 кВт тепловой энергии, в зависимости от условий работы и конструкции, обеспечивается получение 4-5 кВт тепловой энергии.
Как общее правило можно отметить, чем меньше разница между температурой горячего источника и температурой в системе отопления, тем больше коэффициент полезного действия теплового насоса. Вывод:
Тепловые насосы идеально подходят для низкотемпературных отопительных систем (отопление теплым полом, теплыми стенами)
Тепловые насосы рассол/вода могут работать в моновалентном режиме круглый год, т.к. температура грунтовых вод и почвы (глубина 60-100 м) колеблется в пределах +5 ... +12°C


Тепловой насос рассол-вода


Коэффициент эффективности: 4,36...4,61 (рассол 0°С, вода 35°С)
Теплопроизводительность
одноступенчатый режим: 4,8...16,3 кВт
двухступенчатый режим: 9,6...32,6 кВт
Хладопроизводительность : 3,7...25,4 кВт
Температура подачи: Vitocal 300 - до 55°С, Vitocal 350 - до 65°С.
Температура рассола: мин. -5°С, макс. 25°С
Электрическая мощность : от 1,1 до 7,2 кВт
Регулятор: CD 60 (управление двумя контурами отопления)
Вес: от 105 до 310 кг
Габаритные размеры LxBxH
650 x 600 x 945 (одноступенчатый)
650 x 780 x 1245 (двухступенчатый)

Основные компоненты теплового насоса:
1. Плата регулятора с системой соединений PRO E
2. Регулятор
3. Переключающий клапан ГВ
4. Дополнительный электроподогрев
5. Прессостат
6. Циркуляционный насос системы отопления
7. Конденсатор
8. Спиральный компрессор (Copeland ZH)
9. Расширительный клапан
10. Циркуляционный насос рассольного контура (контура грунтовых зондов)
11. Испаритель
12. Гибкие шланги
13. Электрические соединения