- Чому грунт ефективний
- Пристрій грунтового теплового насоса
- Приховані витоку тепла в приватному будинку
- Коли виправдано геотермальне опалення
- висновки
Геотермальний тепловий насос - вид теплового насоса , Який в якості джерела енергії використовує тепло землі. З усіх насосів у нього найвищий і стабільний ККД, що не залежить від вуличної температури. Тому, його можна використовувати в якості альтернативи газового котла .
Далі в статті розберемо принцип геотермального опалення: як працює грунтовий тепловий насос вода-вода, з чого складається і коли його краще застосовувати.
Чому грунт ефективний
Будь-тепловий насос в першу чергу використовує електроенергію, яку в подальшому за допомогою природного тепла (з землі, води, повітря і т.п.) перетворює в тепло. Співвідношення спожитої електроенергії до отриманого тепла називається коефіцієнтом перетворення - СОР.
Детальніше див. У статтях: принцип роботи теплового насоса і опалення тепловим насосом .
Геотермальне опалення одне з найбільш ефективних, так як у земляних теплових насосів дуже високий СОР (ККД) = 1: 3,5-5, який не залежить від вуличної температури або пори року. На кожен вкладений 1кВт електричної енергії він видає від 3,5-5кВт теплової.
Це відбувається тому, що грунт - хороший і надійний джерело тепла: він накопичує в собі сонячну енергію і його температура стабільна протягом року. Це дозволяє грунтовому теплового насосу постійно витягати з землі достатню кількість тепла необхідне для покриття його опалювальної потужності.
Пристрій грунтового теплового насоса
Він складається з двох основних блоків:
- Внутрішній - основний блок, який встановлюється в котельні і перетворює тепло отримується з землі;
- Зовнішній блок - труби, закопані в землю. Усередині них постійно циркулює теплоносій, який відбирає тепло у грунту. Укладання труби може здійснюватися горизонтально і вертикально.
Тому геотермальний насос також називають вода-вода або вода-повітря. Перше слово означає в якому вигляді насос отримує тепло - в рідкому, а друге - у що він її перетворює. «Вода-вода» означає, що насос отримує теплову енергію за допомогою рідини і перетворює її в також в рідину (гріє воду в системі опалення). Якщо ж насос типу вода-повітря, це означає, що він гріє повітря в приміщенні через фанкойли (внутрішні блоки кондиціонерів).
горизонтальний колектор
Труби укладаються паралельно землі в спеціально підготовлених траншеях нижче рівня промерзання грунту - 0,8-1,5 метра. Відстань між траншеями має бути не менше 1,5 метрів, а ширина самої траншеї - 50-70см. Це робиться з метою запобігти переохолодженню грунту. Інакше геотермальний тепловий насос не зможе отримувати достатню кількість енергії.
Довжина труб і площа траншеї залежать від:
- Потужності теплового насоса - чим вище потужність насоса, тим більше повинна бути площа ділянки землі
- Тепловіддачі ґрунту. Всі грунти мають різну тепловіддачу. В середньому для горизонтальному укладанні труб тепловіддача грунту дорівнює 15-35Вт / м2.
Головний недолік грунтового колектора - потрібна велика територія для укладання труби. Причому, цю територію не можна буде використовувати під забудову або посадку дерев.
вертикальний зонд
У свердловину глибиною від 10 до 100м опускається спеціальна U-образна труба. Таке укладання забезпечує більш високу ефективність роботи грунтового теплового насоса - 1: 4-5 за рахунок того, що температура грунту на глибині завжди більше, ніж у поверхні.
Для вертикального зонда потрібно набагато менше місця, ніж для горизонтального колектора. Відстань між двома сусідніми свердловинами повинна бути не менше 5-6 метрів і тому такий спосіб монтажу може використовуватися на невеликих ділянках. З іншого боку буріння свердловини коштує дорожче риття траншеї і часто вимагає спеціальних дозволів (при бурінні більше певної глибини).
Порівняння необхідної площі землі для колектора і зонда
Проведемо простий розрахунок. Припустимо, що потрібно встановити геотермальний тепловий насос потужністю 10 кВт. Середня теплова потужність грунту для горизонтального колектора - 25Вт / м2, для свердловини - 50Вт / м глибини свердловини.
- Грунтовий колектор: 10 000/25 = 400м2 необхідна площа відбору тепла. Важливо врахувати, що на кожен 1м2 площі відбору повинно бути укладено 1,4-2 погонних метра труби. Тому необхідна довжина труби дорівнює 400 × 1,43 = 572м. Тобто, щоб отримати необхідну теплову потужність в землю потрібно закопати 572 метра труби. Це можуть бути 6 рівних гілок довжиною по 95м з шириною траншеї 50см. Для цього знадобиться ділянку землі розміром 95х12м і площею 1140м2.
- Вертикальний зонд: 10 000/50 = 200м необхідна довжина труби. Тобто, в землю досить укласти 2 гілки труби довжиною по 100 м з відстанню між собою 5-6 метрів.
Для візуального порівняння нижче наведено зображення ділянок зі збереженням пропорцій.
Приховані витоку тепла в приватному будинку
- 15 прихованих витоків тепла в приватному будинку , Про які ви не здогадуєтесь
- 7 помилок монтажу в вікнах , Які утворюють протяги і збільшують теплові втрати
- Як ваш будинок охолоджується через вентиляційні канали
Коли виправдано геотермальне опалення
Грунтовий тепловий насос вода-вода дозволяє економити газ. Але важливо не забувати і про термін окупності, який може бути дуже і дуже великим. Якщо ж вибирати між газовим котлом і насосом, то ось коли найбільш доцільно буде використовувати останній:
- Ділянка не підключений до газу. Тоді краще заплатити за монтаж теплового насоса, ніж газифікацію ділянки (якщо така можливість взагалі є).
- У вас є вільні гроші, які ви хочете вдало вкласти і зберегти. Грунтовий тепловий насос вода вода послужить своєрідною інвестицією.
- Ви отримали насос безкоштовно і є бажаючі за безцінь виконати земляні роботи
Ставити насос заради економії газу з урахуванням поточних тарифів і вартості обладнання недоцільно. Для цих цілей слід розглянути такі варіанти як сонячні колектори , камін з водяним контуром або зробити ряд енергозберігаючих заходів.
висновки
Головна особливість грунтового теплового насоса - висока ефективність незалежно від вуличної температури і часу доби. Він може постійно забезпечувати будівлю тепло і є повноцінною заміною газового котла.
Існує 2 способи укладання труби в землю: горизонтальний і вертикальний.
- Горизонтальний колектор дешевше і простіше в монтажі, проте він вимагає велику вільну територію для укладання труби;
- Вертикальний зонд займає набагато менше місця на ділянці і працює з більшим ККД. Однак через високу вартість, його установка може не окупитися.
Геотермальний тепловий насос найкраще використовувати якщо ділянка не підключений до газу. У всіх інших випадках, витрати на покупку і установку всього необхідного обладнання можуть не окупитися і економічний ефект не буде досягнутий.