Геотермальные тепловые насосы

Для того, чтобы геотермальный тепловой насос, геотермальное отопление в просторечии работал без проблем, коллектор геотермального теплового насоса устанавливается на глубине 1–1,2 метра. Если грунтовый коллектор установлен слишком глубоко, есть риск, что грунт не сможет «восстановиться» после отопительного сезона в более теплые периоды. Солнечная энергия нагревает только верхний слой почвы, поэтому при установке грунтового коллектора важно точно следить за тем, насколько глубоко установлен коллектор.

В дополнение к глубине установки чрезвычайно важно следить за типом почвы при определении длины коллектора. Геотермальное отопление не может работать эффективно, если не учитывать длину коллектора, предназначенного для эффективной работы системы.

Для установки наземного коллектора используется пластиковая труба 40 × 2,4 PN 8. Счетчик тока соответствующей трубы вмещает примерно один литр хладагента.

Расстояние между грунтовым коллектором должно быть не менее 1 метра. Если расстояния между собой оставить короче, есть риск, что грунт «выдохнет тепло в отопительный сезон» и тепловой насос будет вынужден использовать дополнительную электроэнергию. Однако это означает значительные дополнительные расходы для владельца теплового насоса.

Требуемый размер участка зависит от нескольких факторов. Согласно эмпирическому правилу, 3-метровому сборщику земли требуется около 3,6 квадратных метров земли. При расчете количества погонных метров наземного коллектора следует учитывать и характер грунта. Например, в случае сухой и песчаной поверхности мы получаем около 10 Вт на погонный метр. А вот в случае водяного песка, например, мы получаем около 20 ватт тепла на метр. Конечно, количество погонных метров грунтового коллектора также зависит от отопительной нагрузки дома и мощности соответствующего геотермального теплового насоса, который планируется установить.

В случае более крупных объектов, где погонные метры контура достигают тысяч метров, к наземному контуру следует добавить коллекторный колодец. Коллекторный колодец соединяется с тепловым насосом, использующим грунт, через сеть, и колодец как можно более равномерно делит контур заземления на несколько различных контуров. Не рекомендуется делать один контурный круг длиннее 400 метров, так как сопротивление контура может стать слишком большим.

Длина одной линии наземного коллектора не должна превышать 450 метров во избежание чрезмерной загроможденности. Если длина одной линии грунтового коллектора слишком велика, возникает ситуация, когда тепловой насос, использующий грунт (в частности, циркуляционный насос в тепловом насосе, может остаться слабым и его необходимо заменить циркуляционным насосом большей мощности). Однако это опять-таки дополнительные затраты с точки зрения как инвестиций, так и текущих затрат на электроэнергию, а запланированное геотермальное отопление не даст ожидаемой эффективности.

Во избежание чрезмерного увеличения препятствия целесообразно при необходимости разбить контур на несколько контурных линий равной длины. Линии соединяются друг с другом (в зависимости от количества линий контур должен быть разделен) специальными коллекторами и коллекторными колодцами. AIT-Nord OÜ использует продукцию немецкого производителя FRANK GMBH.

Мы предлагаем решения от двух контурных окружностей до нескольких десятков. Мы используем коллекторы, оснащенные высококачественными пластиковыми ротаметрами и коллекторными колодцами. Это чрезвычайно удобные и практичные решения, которые набирают все большую популярность.

Коллекторы и коллекторные колодцы чрезвычайно легко подсоединяются к системе, нет необходимости в отдельной изоляции, а расход различных контурных линий можно легко сбалансировать.

Характеристики грунта в первую очередь влияют на длину устанавливаемого грунтового коллектора. Чем влажнее грунт, тем на меньшее количество погонных метров необходимо установить грунтовый коллектор. Например, в случае сухой песчаной почвы не следует учитывать более 10 Вт на погонный метр. Однако, если мы имеем дело с чрезвычайно влажной песчаной почвой, мы можем получить до 20 Вт на погонный метр. Так что разница может быть двойной. Поэтому мы всегда рекомендуем проконсультироваться со специалистами перед заказом геотермального теплового насоса и связанных с ним работ, и материалов.

Температуры в земной коре довольно постоянны. Например, на глубине примерно от 1 до 1,5 м круглый год тепло 4–12 градусов тепла. С помощью коллектора, установленного в земле (горизонтальный коллектор, но почему бы не подумать о коллекторе, установленном вертикально), мы извлекаем тепловую энергию из земли за счет циркуляции спиртового раствора (теплоносителя) через коллектор.
Нагретый теплоноситель циркулирует в испарителе теплового насоса, в результате чего нагретый теплоноситель передает свою тепловую энергию хладагенту, циркулирующему в тепловом насосе. В результате хладагент испаряется и поступает в компрессор. Компрессор повышает давление хладагента, и в то же время повышается температура хладагента.

Затем хладагент под повышенным давлением передает свою тепловую энергию в конденсаторе теплового насоса в систему отопления самого отапливаемого здания в результате охлаждения. Затем цикл переходит к расширительному клапану, который снижает давление хладагента и в то же время снижает температуру хладагента. Хладагент сжижается и готов к повторению вышеуказанного рабочего цикла.

Таким образом, геотермальный тепловой насос подает тепловую энергию земной коры в систему отопления здания, используя чередующиеся циклы испарения и конденсации. Геотермальный тепловой насос работает аналогично холодильнику. В случае с холодильником мы просто доставляем тепловую энергию изнутри холодильника (используя для охлаждения специальные теплообменники).

Несомненно, теплые полы — лучший выбор при подключении теплового насоса к системе отопления. Однако миф о том, что геотермальный тепловой насос неэффективен для радиаторного отопления, ошибочен. В принципе, теплые полы эффективны именно потому, что поверхность, через которую прогревается здание, чрезвычайно велика (в основном весь пол — это один большой радиатор). Благодаря большой площади поверхности нагревателя (в данном случае весь пол) нам не нужна очень горячая температура отопительной воды для обеспечения необходимой внутренней температуры.

В случае с радиаторным отоплением важно выбирать радиаторы с большой массой воды. Это также поддерживает достаточно низкую температуру отопительной воды (например, не более 50 градусов в холодные периоды) и, как следствие, эффективную работу геотермального теплового насоса. Например, в случае небольших частных домов (геотермальный тепловой насос мощностью до 10 кВт) геотермальный тепловой насос Alpha-innoTec может работать с тепловым коэффициентом (COP) до 3,8!

Геотермальный тепловой насос работает в соответствии с приоритетами, установленными автоматикой. Как правило, первоочередной задачей является подогрев воды для бытовых нужд. В то же время вы можете установить приоритеты в автоматизации и применить тепловой насос в соответствии со своими предпочтениями. Таким образом, при подаче команды на нагрев бассейна к нагреву бассейна подключается геотермальный тепловой насос.

Для обогрева бассейна также требуется теплообменник, размеры которого должны соответствовать тепловой нагрузке бассейна и мощности нагрева теплового насоса. Разумная дельта Т должна составлять 5 Кельвинов на стороне теплового насоса.

Геотермальный тепловой насос также отлично работает в сочетании с дровяным котлом. Один из очень распространенных вопросов среди клиентов заключается в том, могу ли я использовать существующий накопительный бак с тепловым насосом или мне следует также купить отдельный накопительный бак. Здесь нет единого ответа. Все зависит от того, насколько большой существующий резервуар для хранения и насколько мощный существующий дровяной котел.

Если накопительный бак слишком мал, и мы подключаем к баку геотермальный тепловой насос в дополнение к дровяному котлу, может возникнуть ситуация, когда тепловой насос может начать подавать сигнал тревоги избыточного давления (особенно в более холодные периоды, когда температура отопительной воды уже относительно высоки). Почему это так?

Геотермальный тепловой насос получает инструкции по эксплуатации исключительно от системы автоматического управления Автоматика работает реактивно, так сказать. Геотермальный тепловой насос работает в соответствии с установленным режимом. Если вы внезапно потушите огонь в дровяном котле, возможно, что температура в накопительном баке поднимается слишком быстро, и резкое повышение температуры отопительной воды, поступающей в тепловой насос, может привести к избыточному давлению в тепловом насосе.

Однако, если накопительный бак достаточно большой, тепловой насос можно также подключить к существующему накопительному баку.
Если существующий накопительный бак недостаточно велик и есть сомнения относительно возможных нарушений избыточного давления в будущем, целесообразно добавить к тепловому насосу отдельный накопительный бак вместе с тепловым насосом. Гидравлически сложного здесь ничего нет, да и старый деревянный котел с накопительной емкостью тоже остается, так сказать, альтернативным запасным выходом.

При отдельном баке-аккумуляторе система работает таким образом, что, когда огонь сводится к котлу и температура в старом баке-аккумуляторе поднимается до заданной в автоматике температуры, геотермальный тепловой насос выключает свой компрессор и продолжает циркулировать через старый резервуар для хранения. Когда свет в котле начинает гаснуть, и температура падает, датчик сообщает об этом нашей автоматике, которая в свою очередь сигнализирует тепловому насосу о начале нового рабочего цикла.

Грунтовый коллектор должен быть в обязательном порядке изолирован вовремя и в непосредственной близости от дома, чтобы предотвратить промерзание в непосредственной близости от фундамента, которое может привести к повреждению от мороза. Грунтовый коллектор должен быть изолирован примерно в двух метрах от фундамента.

Разумная средняя продолжительность рабочего цикла может составлять, например, 30 минут. Получаем среднюю продолжительность рабочего цикла исходя из годового периода. Проделав соответствующие расчеты, получим среднюю продолжительность одного рабочего цикла. Разумные рабочие циклы могут быть достигнуты за счет использования накопительного бака, который мы всегда рекомендуем нашим клиентам.

Большим недостатком горизонтального коллектора является то, что для него требуется довольно большой участок земли. На участке, где установлен горизонтальный коллектор, нельзя планировать высокое озеленение. Участок, на котором устанавливается горизонтальный коллектор, должен быть зеленым участком, с которого зимой не убирают снег. Поскольку слой снега является отличным изолятором, он помогает сохранять тепловую энергию в земле.

Следует учитывать ряд ограничений:

Высокое озеленение нельзя устраивать на участке, загруженном коллектором;
Перед установкой горизонтального коллектора следует рассмотреть планы на будущее по расширению дома. Расширение площади, загруженной коллектором, не может быть запланировано;
После установки коллектора грунт должен осесть на срок до 2 лет перед окончательным озеленением.

При слишком глубокой установке существует риск того, что в более теплый период солнце, осадки и нагретый наружный воздух не смогут должным образом подготовить грунт к новому отопительному периоду, и, как следствие, геотермальный тепловой насос не будет работать. способны обеспечить желаемую эффективность.

В отопительный период геотермальная энергия использует тепловые коллекторы для извлечения тепла из земной коры. Геотермальное отопление также должно соответствовать законам физики, согласно которым тепловая энергия должна каким-то образом «вернуться» в землю. Однако, если грунтовый коллектор слишком глубок, тепло солнца, окружающего воздуха и осадков не будет доходить до коллектора, и грунт не восстановится в достаточной мере к началу нового отопительного сезона (пеллеты и т. д.)

Это зависит от того, сколько по времени займет установка земляного коллектора. Например, для геотермального теплового насоса мощностью 6 кВт обычно требуется от 350 до 450 метров грунтового коллектора. При таком объеме монтаж грунтового коллектора занимает до 2 дней. Мы рекомендуем вам связаться с отделом продаж AIT-Nord для получения более подробной информации.

Если места для горизонтального коллектора недостаточно или нет желания перекапывать весь огород, мы бы предложили в качестве альтернативы вертикальные энергетические колодцы.

Геотермальное отопление и энергетические скважины — энергетические скважины рассчитаны в соответствии с тепловой нагрузкой дома. Получаем около 40–50 Вт тепловой энергии на пробуренный метр (что примерно в 3–4 раза больше, чем у горизонтального коллектора). Для бурения энергетических скважин вам необходимо получить разрешение от местных властей, с чем мы, безусловно, можем вам помочь.
.
В соответствии с геологическими характеристиками местности определяется, насколько глубоко можно бурить (помимо того, какая глубина бурения глубоких энергетических скважин разрешена муниципалитетом) и сколько энергетических скважин необходимо пробурить.
Внутри энергетического колодца установлена пластиковая труба диаметром 40 мм, которая погружена в нижний колодец. Внутренняя часть энергетического колодца либо бетонируется, либо используются специальные швы для разделения разных горизонтов грунтовых вод, чтобы гарантировать, что разные слои воды не смешиваются.

Энергетическая скважина имеет диаметр примерно до 160 мм. Пластиковые трубы в колодцах сводятся вместе с помощью специальных коллекторов, а собранные контуры (проще говоря, магистральные) уже подводятся к тепловому насосу.
Геотермальное отопление с помощью энергетических скважин, несомненно, более доступно (по сравнению с горизонтальным коллектором), но первоначальные вложения дороже.

Стоимость бурения очень сильно зависит от геологических особенностей местности (например, как долго можно засыпать рыхлый грунт).

Мы рекомендуем сделать небольшие дополнительные инвестиции (около 120 евро) и установить реле повышенного и пониженного напряжения для защиты теплового насоса от колебаний тока. Повреждения, вызванные колебаниями тока, как правило, не покрываются гарантией, поэтому для клиента было бы разумно защитить себя от рисков, связанных с колебаниями тока. В противном случае ваше тщательно установленное геотермальное отопление может неожиданно закончиться.