Геотермальний насос - беремо енергію у землі

Подбати про навколишнє середовище, а заодно і заощадити на енергоносіях можна різними способами. Наприклад, добувати тепло прямо з надр землі, встановивши автономний геотермальний насос.

Коли говорять про незалежність від енергоносіїв, то зазвичай мають на увазі перехід на сонячні батареї і вітрогенератори. Однак для опалення котеджу або приватного будинку можна використовувати ще одну установку - більш складну і оригінальну, але не менш продуктивну. Мова йде про геотермальному тепловому насосі, здатному працювати за рахунок перепаду температур в глибині грунту і на його поверхні.

Як працює геотермальний насос?

У спрощеному вигляді принцип роботи геотермального насоса такий же, як у кондиціонера або холодильника. Відмінність полягає в тому, що він забирає тепло з зовнішнього середовища і направляє його в опалювальне приміщення.

Зовнішній контур теплового насоса відбирає тепло у навколишнього середовища. При цьому насос не обов`язково повинен розташовуватися в землі. Його можна встановити і під водою, і просто на відкритому повітрі. Правда, максимальна ефективність все ж досягається при установці геотермального контуру в грунт, нижче рівня промерзання землі.

Теплоносієм, тобто переносником тепла по контуру, зазвичай виступає фреон, але можна використовувати воду або розсіл. Рідина-теплоносій нагрівається, накопичуючи тепло із зовнішнього середовища, а після цього вона надходить в випарник, або теплообмінник.  

У випарнику знаходиться холодоагент, який досить швидко закипає. Він випаровується, а вийшов газ потрапляє в компресійну установку. У компресорі газ стискається, його температура збільшується і він потрапляє в конденсатор. Останній з`єднаний з внутрішнім контуром установки, який забезпечує теплообмін. Газ розігріває теплоносій, циркулює у внутрішньому контурі, і направляє його в опалювальну систему. Після охолодження газ конденсується і рідина знову повертається у випарник.  

Види теплових насосів

Найпростішою градацією є поділ геотермальних установок в залежності від джерела, з якого вони отримують тепло. Їх всього три: грунт, вода і повітря. Попутно виділяють дві системи опалення, до яких підключається насос - водяну і повітряну. Таким чином, можна виділити п`ять основних типів геотермальних насосів:

• "Грунт-вода" (зовнішній контур, занурений грунт в поєднанні з водяною системою опалення)-
• "Повітря-вода" (зовнішній контур забирає тепло з навколишнього повітря в поєднанні з водяною системою опалення)-
• "Повітря-повітря" (зовнішній контур забирає тепло з навколишнього повітря в поєднанні з повітряною системою опалення)-
• "Вода-вода" (зовнішній контур занурений у воду або використовує водяну свердловину в поєднанні з водною системою опалення)-
• "Вода-повітря" (зовнішній контур занурений у воду, а для опалення використовується повітряна система).

Найбільш неефективними, особливо в широтах помірного поясу, є повітряні насоси - ті, які витягують тепло з навколишнього повітря. Успішно вони працюють тільки в жарких і посушливих регіонах, але там і негативні температури велика рідкість.

Найкращими для помірних зон, довговічними і простими в обслуговуванні є насоси "грунт-вода". Вони не залежать від температури навколишнього середовища, оскільки беруть необхідне тепло з надр грунту.

Переваги та недоліки теплових насосів

Геотермальні установки мають ряд переваг, особливо в порівнянні з традиційними "зеленими" джерелами енергії:

• геотермальний насос служить і опалювальною системою, і котлом для підігріву води, і навіть здатний частково забезпечувати себе електроенергією-
• йому не потрібна постійна інсоляція (Сонячне світло) або вітер. Досить, щоб просто було тепло-
• ефективність роботи геотермальних установок не залежить від часу доби або пори року-
• якщо морози не дуже сильні, тепловий насос постійно знаходиться в області позитивних температур і стабільно працює-

Недоліки в основному зводяться до дорожнечі, необхідності відвести для насоса певну площу ділянки і деяких складнощів з монтажем. Однак простий геотермальний насос можна спорудити самостійно.

Що потрібно для складання теплового насоса?

Для складання теплового насоса знадобиться ряд деталей, які доведеться придбати:

• випарник - можна використовувати пластикову пляшку або ємність будь-якої форми. Літраж підбирається в залежності від обсягу і типу насоса-
• компресор - для насоса підійде установка від холодильника або кондиціонера. Бажано брати версію потужніший-
• мідний змійовик - мідні трубки знайти досить просто, головне вибрати правильний крок під час намотування змійовика-
• конденсатор - без цієї деталі ніяк не обійтися - потрібна ємність з нержавіючої сталі (товщиною не менше 1 мм).

Як зібрати тепловий насос самому?

Збірка теплового насоса зажадає від вас навичок зварника, монтажника і електрика. Можливо, вам доведеться вдатися до допомоги фахівців або навіть придбати готовий варіант, ми ж опишемо загальний алгоритм установки геотермального насоса.

• Для початку перевірте лічильник - 20-амперного однофазного лічильника явно не вистачить. Потрібен мінімум 40-45-приміщення повинна бути захищена.
• Можна зібрати геотермальний насос з двох однофазних компресорів з потужністю охолодження 25 000-26 000 БТЕ (Британських теплових одиниць) для кожного. Загальна теплова потужність в цьому випадку становить близько 18 кВт при споживанні електрики не більше 4,5 кВт / ч. Такий варіант хороший для поступового підключення опалення.
• Після цього придбайте компресор від спліт-системи потужністю, скажімо,: 25 500 БТЕ, що становить 7,5 кВт "по холоду" і 9,5 "по теплу". Компресор прикріпіть до стіни за допомогою кронштейнів.

• Потім вам потрібно роздобути бак з нержавійки на 120 л. Розріжте його на дві частини, а всередину вставте мідний змійовик фреоновода. Після цього заваріть бак. Вийде близько 2 кв.м. площі теплообміну.
• Використовуйте мідну трубу діаметром 12,7 мм (по зовнішній стороні). Фреоновод входить в конденсатор зверху, а виходить знизу. Кінці виведіть назовні за допомогою сантехнічних переходів.

• Занурте теплообмінник в земляну шахту або грунтові води.
• Для монтажу випарника потрібна пластикова ємність (об`ємом 120-130 л), близько 25 метрів труби і терморегулюючий вентиль (ТРВ). Після приваріть трубку лінії вирівнювання до вентиля. Потім запаяти всю установку з подальшою ретельною герметизацією всіх вузлів.
• Після цього її потрібно вакуумувати, тобто позбутися від залишків повітря і наповнити фреоном. Потім почекайте пару днів і перевірте рівень тиску. Якщо воно залишилося колишнім, значить, витоків немає. На місця з`єднань нанесіть мильну піну, по бульбашок можна буде визначити, чи пропускають вони повітря.

• Для автоматизації необхідно однофазное пусковий реле з пусковим струмом до 40 А. Датчики дозволять контролювати температуру води "на вході" і "на виході".
• Залишається зробити пробний запуск і перевірити працездатність системи.

Установка простого геотермального насоса дозволить знизити частку витрат на опалення і обзавестися власною автономною установкою. При цьому тепло з надр самої землі постійно буде надходити в ваш будинок.