Druhy geotermálních tepelných čerpadel pro vytápění domu a jejich fungování

V poslední době jsou stále více populární systémy vytápění provozované pomocí alternativních zdrojů energie.Taková popularita je spojena s významnými úsporami a nestálostí systému.Geotermální tepelné čerpadlo může vytápět budovu libovolné velikosti.Zařízení s jednoduchým designem je schopno ohřát chladivo na + 65 ° C.To je dost pro topný systém radiátorů a podlahové vytápění.Čerpadlo může také ohřívat vodu pro zásobování horkou vodou doma.

Obsah

Geotermální čerpadlo a co je to?

Geotermální čerpadla se nazývají autonomní tepelné stanice, které k vytápění domu využívají teplo s nízkým potenciálem ze spodní vody nebo z půdy.Zemní čerpadlo se aktivně používá v zemích Asie, Ameriky a Evropy.

V zásadě je čerpací zařízení klimatizace, která pracuje pro vytápění.Na rozdíl od zařízení pro ohřev vzduchu však tepelná čerpadla nepotřebují pozitivní okolní teplotu.Kolektor pro sběr tepelné energie je umístěn pod bodem mrazu půdy, takže zařízení lze použít i v severních šířkách.

Pro efektivní vytápění domácností se používá geotermální čerpací zařízení ve spojení se solárními kolektory.V důsledku tepladostatek energie k vytápění domu a uspokojení potřeb teplé vody.

Výhody a nevýhody čerpadel

Geotermální tepelné čerpadlo pro vytápění domácností poskytuje majitelům tyto výhody:

  1. Nákladová efektivita zařízení- jeho hlavní výhoda.Porovnáme-li náklady na jiné nosiče energie (plyn, pevná paliva nebo elektřina), úspory jsou značné.Náklady na nákup a instalaci zařízení se navíc vyplatí maximálně do 5 let.
  2. Geotermální zařízení lze nazvat univerzální, protože je vhodné nejen pro vytápění místností, ale také pro jejich chlazení.Pokud v létě funguje čerpadlo jako klimatizace, jsou zajištěny významné úspory energie.
  3. Životnost čerpací jednotky je další výhodou.Samotné vybavení může trvat až 100 let, ale některé součásti je třeba opravit jednou za 30-50 let.

Za nevýhody tepelných jednotek se považují:

  • Určité regulační požadavky se ukládají na sousední území a na samotné zařízení.Stanice nelze instalovat ve všech oblastech.Před instalací je nutné provést geologické průzkumy území a vyvozovat závěry o proveditelnosti použití tepelných čerpadel.
  • Za nákup zařízení a jeho instalaci by mělo být zaplaceno přibližně 5400–7700 $ (350–500 tisíc rublů).Ne všichni majitelé soukromých domů takové prostředky mají.Ale někdy můžete využít zvýhodněného úvěrového programu nebo pomoci státu.
  • Běhemprvní rok po instalaci se cirkulace chladicího média zhoršuje kvůli poklesu potrubí do geotermálního okruhu.To pomáhá omezit přenos tepla.Proto je po roce nutné provést audit systému, který nutí majitele, aby po práci znovu zvýšili území.

Princip činnosti geotermálního čerpadla

Systém tepelných čerpadel využívá při své činnosti geotermální procesy.Pod bodem mrazu půdy se půda neochladí na teplotu pod nulou.Navíc, jak se hloubka prohlubuje, roste teplota půdy.

Stanice přijímá a přeměňuje teplo Země, aby zahřívá chladivo v topném systému domu.

Provoz zařízení je následující:

  1. Je namontován geotermální obvod, který vybírá tepelnou energii.Je naplněn propylenglykolem.
  2. Samotný obvod je připojen k vertikálním sondám, které jsou umístěny v jímkách o délce 60–100 m. Místo sond lze použít horizontální kolektory, které jsou položeny hlouběji než jeden metr od povrchu.
  3. Kapalina cirkuluje v uzavřeném okruhu mezi sondami a zahřívá se na teplotu 5–6 stupňů.Poté vstoupí do přijímače čerpacího zařízení.
  4. Nyní začíná tepelné čerpadlo fungovat jako jiné akumulátory tepelné energie.

Čerpáníjednotka se skládá z následujících prvků:

  • V uzavřeném okruhu cirkuluje freon z trubek, které se přeměňují z kapaliny do plynného stavu.
  • Modul připojující se k přijímači čerpadla se nazývá výparník.Freon se zde odpařuje a absorbuje teplo, které přenáší zahřátý propylenglykol.
  • Plynný freon vstupuje do kompresoru čerpacího zařízení.Za vysokého tlaku se plyn zahřívá na teplotu + 65 ° C a vstřikuje se do kondenzátoru.
  • V kondenzátoru se freon mění z plynného na kapalný.V tomto případě se kapalina zahřeje na vysokou teplotu.Stěnami kondenzátoru se tepelná energie přenáší na kapalné chladivo v topném systému.

Důležité!Geotermální čerpadla vám umožní udržovat příjemnou teplotu v místnosti do + 23 ... + 25 ° C i v chladném období.V létě pracuje stanice na chlazení domu.

Zemní voda

Čerpadla zemní vody se mohou lišit v tepelné účinnosti v závislosti na typu konstrukce obvodu.Vodorovný tepelný výměník je umístěn pod bodem mrazu půdy, proto není nutná jeho instalace, vrtací zařízení, konstrukce a pečlivé plánování.Trubky jsou pokládány v hloubce více než jeden metr.Nevýhodou této možnosti je značná délka obvodu.Například k vytápění domu o rozloze 220 čtverečních budete muset položit potrubí na ploše 600 m².Tato varianta je vhodná pro velké domyúzemí.

Vertikální tepelný výměník zahrnuje instalaci geotermálních sond s vrtnými vrty o průměru 15 cm a hloubce 200 m. Výhodou metody je stabilní teplota do + 18 ° C v hloubce studny.Nevýhody zahrnují vysoké náklady na práci.

Poznámka!Čerpadla zemní vody nejsou příliš oblíbená kvůli potřebě rozsáhlých zemních prací.

Voda-voda

Existují dva typy zařízení pro čerpání termální vody:

  • Nejoblíbenějším řešením je tepelný výměník položený hluboko v jezírku.V tomto případě nebudou nutné vysoké náklady a práce ve velkém měřítku.Potrubí je položeno na dně rybníka, jezera nebo jiné přírodní nádrže umístěné v blízkosti domu.Potrubí lze do řeky položit až po získání povolení.Hloubka nádrže by měla být alespoň 3 metry.Měl by být umístěn v maximální vzdálenosti 100 m od vytápěného domu.
  • Lze použít artéskou studnu.Evakuovaná voda je vedena tepelným čerpadlem.Ale k vypuštění použité vody musíte udělat druhou studnu.Tím bude udržován konstantní tlak a rovnováha ve zemských vrstvách.

Pravidla pro výběr geotermálního čerpadla

Při výběru správného čerpacího zařízení zvažte následujícíparametry:

  1. Poměr ziskovosti zařízení ke spotřebě energie.Například COP 3 znamená, že když se vytvoří 3 kW tepla, spotřebuje se 1 kW elektřiny.V moderních agregátech dosahuje COP 5.
  2. Náklady na položení geotermálního okruhu.Výkon systému závisí na délce položeného potrubí.Pro rychlé nalezení požadované plochy pokládky se vyhřívaná plocha vynásobí třemi.
  3. Aby čerpadlo mohlo v zimě dům nejen vytápět, ale v létě také chladit, budete si muset zakoupit split systém.

Důležité!Účinnost geotermálního čerpadla je několikrát vyšší než u jiných zařízení pro vytápění domu.

Výpočet výkonu

Při výpočtu výkonu zařízení se bere v úvahu, že pro každý metr čtvereční vytápěné plochy je vyžadována kapacita tepelného čerpadla asi 0,7 kW.Při určování parametrů obrysu se bere v úvahu vlhkost půdy a její typ, jakož i bod tuhnutí půdy.Aby bylo možné vytvořit 1 kW tepelné energie, musí být do země položeno 40–60 m obrysu.

Geotermální čerpadlo je poháněno elektrickou sítí.Také pro nucený oběh chladiva v primárním okruhu, jakož i pro nucený tlak na freon, je nutné nainstalovat oběhové čerpadlo, které také spotřebovává elektřinu.Návratnost tepelného čerpadla se zrychlí a náklady na elektřinu se sníží se zvýšením COP.

Nejlepší výrobci

Nejoblíbenější jsou produkty následujících výrobců tepelného čerpadla.vybavení:

  1. Čerpadla Viessmannmohou vyvíjet výkon až 290 kW, ohřívat chladicí kapalinu na 60 stupňů.Stanice tohoto výrobce jsou vybaveny vestavěnými akumulačními nádržemi různých objemů, které mohou vyhovovat potřebám zásobování horkou vodou.
  2. Buderusvyrábí bytové jednotky s kapacitou nejvýše 60 kW.Zahřívají chladicí kapalinu na 65 ° C.Stanice má dobrou zvukovou izolaci a činí hluk nejvýše 40 dB.Výběr čerpacího zařízení od tohoto výrobce je malý, ale výkon jednotek dosahuje 46 kW.
  3. Čerpadla Stiebel Eltronnejen dodávají domu teplo, ale také jej chladí v letní sezóně, protože jsou zabudována do ventilačního systému.Produktivita zařízení dosahuje 98 kW.

Náklady na instalaci a vybavení

Při výpočtu nákladů na instalaci geotermální stanice se berou v úvahu náklady na pořízení zařízení, uspořádání geotermálních polí a instalační práce.Stanici lze zakoupit za 1230 - 18400 $ (80 - 1200 tisíc rublů).

Nejlevnější by bylo zařízení s horizontální smyčkou.Chcete-li snížit náklady na práci o polovinu, lze výkopy kopat samostatně.Instalace geotermálního čerpacího zařízení by měla být svěřena odborníkům.Instalace stanice na klíč k vytápění domu o rozloze 80 čtverců bude stát přibližně 7 700 $ (500 tisíc rublů).