Геотермальные тепловые насосы: принцип работы и виды

Геотермальный тепловой насос – целый комплекс устройств и технологий, направленных на получения тепла. Эта тепловая энергия впоследствии может быть использована как угодно – для отопления жилого дома, технологических процессов, сельскохозяйственных потребностей.

Применить такое устройство — значит получить безлимитный доступ к тепловой энергии в любое время и в любых количествах. Все зависит от параметров применяемого оборудования. Насколько близко к реальности применение метода, мы узнаем после рассмотрения важных моментов, которые помогут понять принцип работы и способы внедрения его в жизнь.


Точнее, хладоносителя, который циркулирует внутри системы. Теперь представьте, что мы вывернули холодильник наизнанку. Все. Источник тепла получен за счет холода. Предельно просто. Поскольку запасы холодной воды или воздуха в почве неиссякаемы, то напрашивается вопрос – как преобразовать постоянный источник холода в постоянный источник низкотемпературного тепла. Для этого и применяют геотермальный тепловой насос. 

Тепловой насос работает в широком температурном режиме – от -30 до +40°С. По принципу транспортировки тепловой энергии их разделяют на:
- адсорбционные;
- парокомпрессорные;
- абсорбционные.

По источникам тепла геотермальные тепловые насосы делятся на:
- грунтовые воды;
- грунт: скважина или горизонтальный коллектор;
- водоем.

Мы рассмотрим геотермальные тепловые насосы, как более перспективные и близкие к реализации в жизни. Сам тепловой насос, не считая всей системы, занимает места, как электрическая духовка. Экономическая эффективность его работы можно рассмотреть только в сравнении с похожим устройством – кондиционером. 

Для получения тепла в количестве 5 кВт геотермальный насос расходует всего 1 кВт электроэнергии, в то время как кондиционер использует 6 кВт.

	Горизонтальный теплообменник
Условия для установки	Теплообменник помещают в почву на глубину, гораздо превосходящую глубину промерзания.
Особенности	У такой системы есть один существенный недостаток. Площадь. Для того, чтобы полноценно отопить средний жилой дом, нужно расположить теплообменник на площади, в три раза большей, чем отапливаемая.
Заключение	Если вы не крупный помещик, то такая схема, скорее всего вам не подойдет.
	Вертикальный теплообменник
Условия для установки	Компактнее, но с большими затратами теплообменник может быть расположен вертикально. Потребуются скважины 30-50 м глубиной каждая в зависимости от типа грунта.
Особенности	Площадь он займет гораздо меньшую, но для реализации такой системы необходимо применить буровую установку, что само по себе не является проблемой, но стоимость работ будет достаточно высока.
Заключение	Такая система хороша тем, что не нарушит ландшафт приусадебного участка и прослужит минимум лет сто, в зависимости от качества применяемых материалов.
	Водный теплообменник
Условия для установки	Это очень экономичная конструкция и актуальна в первую очередь для тех домов, которые расположены на берегу водоема или не дальше, чем 150 м от него. Трубы теплообменника погружают на трехметровую глубину.
Особенности	Площадь водоема должна быть не меньше 200 м.
Заключение	Но все равно такой метод окупается очень быстро. В среднем, срок окупаемости около двух лет. Это зависит от способа расположения теплообменника и применяемых конструктивных материалов.

Весь мир, напуганный топливным кризисом середины прошлого века, стал постепенно внедрять в жизнь этот метод отопления жилых домов.

Швеция использует тепловые насосы различных типов в 70% частных домовладений.

Несмотря на все преимущества, есть серьезные проблемы по внедрению таких систем в наших условиях:
- дороговизна оборудования и масштабы работ;
- необходимость моментального капиталовложения со сроком окупаемости в 2-7 лет при доступном подключении магистрального газа.

Какая будет экономическая выгода от внедрения таких систем, посмотрим через 2-3 года, а пока будем готовиться к очередному подорожанию энергоресурсов.