Отопление на тепловом насосе, что за чудо техники. ;-)⁠⁠

Добрый день. Как и просили расскажу немного о тепловых насосах. Немного своими словами, немного из документации.

   Геотермальный тепловой насос не является чем-то сверхъестественным, а его принцип работы подчиняется основным законам термодинамики. Первая идея устройства геотермального теплового насоса принадлежит лорду Кельвину, который выдвинул ее еще в 1852 году, назвав данное устройство «умножителем тепла». Геотермальные тепловые насосы состоят из компрессора, это самая важная деталь этого оборудования. Компрессор сжимает низко потенциальное тепло. В общем случае, происходит отбор теплоты из грунта или воды и передача его отапливаемому зданию. Кроме этого, в состав теплового насоса входят испаритель (теплообменник) и конденсатор. Отбор тепла происходит за счет специальных теплообменников, которые располагаются в земле или воде, имеющие постоянную температуру на протяжении всего года. Теплообменники представляют собой трубы, по которым течет специальная жидкость или газ. Компрессор отбирает тепло у данной жидкости и передает его конденсатору, который накапливает и передает тепло системе отопления. Охлажденная жидкость поступает обратно к испарителю, где нагревается до определенной температуры. Ну и внешне это ничем не примечательные устройства, можно спутать с обычным котлом отопления.

Низко потенциальной энергией обладает любое вещество, температура которого выше температуры абсолютного нуля (-273ºС), поэтому в качестве источников тепла для теплового насоса можно использовать любые объекты в виде грунта, водоема, скал, льда и т.п. Геотермальные тепловые насосы, используемые зимой в качестве отопления, летом можно использовать для охлаждения или кондиционирования помещения, когда насос работает в обратном направлении, отбирая тепло из помещения и сбрасывая его в грунт или водоем.

Геотермальные тепловые насосы обмениваются теплом с внешней средой различными способами. 

уществуют такие основные способы отбора тепла из источника низко потенциальной энергии:

открытые системы – источником данной системы является подземная вода, которая транспортируется в тепловой насос, отдает свое тепло и возвращается обратно в недра земли на некотором расстоянии от точки сбора. При таком способе отопления помещения одновременно можно использовать данную систему для водоснабжения потребителей. Учитывая то, что подземные воды обладают постоянной относительно высокой температурой на протяжении всего года. Открытые системы не наносят вред окружающей среде, сохраняя постоянный состав грунтовых вод. Такой удобно поставить там где я живу, в пойме реки, грунтовые воды уже с трех метров начинаются.

- закрытые системы с погруженными в воду теплообменниками – в таких системах теплоноситель циркулирует по размещенным в водоеме коллекторам, отдавая или забирая тепло у воды. Строительство таких систем сопряжено с некоторыми условиями, согласно которых отапливаемое здание должно находиться на расстоянии не дальше ста метров от открытого водоема, глубина и берега которого позволяют проложить коллекторы. Данные системы имеют относительно низкую цену.

   закрытые системы с горизонтальными теплообменниками, размещенные в грунте – коллекторы с теплоносителем размещаются на малой глубине горизонтально. Большим минусом таких систем является наличие большой площади для прокладки теплообменника и возможное повреждение при проведении любых земляных работ. А также нужно обеспечить нужную глубину, я сталкивался с клиентом которой решил сэкономить и зарыл теплообменник не слишком глубоки, в результате и зимой на обогрев большой расход энергии и летом над теплообменником все плохо растет. При правильной организации данной системы, во время эксплуатации не происходит негативное влияние на ближайшую растительность и другие экологические условия. 

   закрытые системы с вертикальными теплообменниками – в таком случае теплообменник имеет вертикальную ориентацию и размещается на большой глубине, которая может достигать двухсот метров. Не обязательно конечно бурить одну скважину на 200 метров, можно двадцать скважин по 10 метров. Такие системы очень эффективны и экономичны. Это объясняется тем, что под землей на глубине около двадцати метров температура не изменяется в течение всего года и достигает примерно 10ºС. Температура грунта растет с ростом глубины расположения теплообменников. В таком случае отопление помещения обеспечивается при малых затратах электроэнергии и относительно малых первоначальных капиталовложений.

закрытые системы с вертикальными теплообменниками – в таком случае теплообменник имеет вертикальную ориентацию и размещается на большой глубине, которая может достигать двухсот метров. Не обязательно конечно бурить одну скважину на 200 метров, можно двадцать скважин по 10 метров. Такие системы очень эффективны и экономичны. Это объясняется тем, что под землей на глубине около двадцати метров температура не изменяется в течение всего года и достигает примерно 10ºС. Температура грунта растет с ростом глубины расположения теплообменников. В таком случае отопление помещения обеспечивается при малых затратах электроэнергии и относительно малых первоначальных капиталовложений.

  Геотермальный тепловой насос состоит из конденсатора, капилляра, испарителя, компрессора. Кроме основных устройств в составе теплового насоса еще присутствуют контроллер, управляющий устройством, и хладагент – это вещество, которое циркулирует в системе и имеет определенные физические и химические свойства.

Таким образом, геотермальные тепловые насосы являются отличным решением в организации теплоснабжения любых объектов, так как отличаются низкой стоимостью по сравнению с другими системами использования альтернативной энергии, достаточно надежны, могут использоваться в любой местности и не загрязняют окружающую среду.

Так что если присмотреться к местности повнимательнее то можно найти способом относительно дешевого отопления. Допустим у моего коллеги по работе появилась идея, он живет в частном доме, в черте города, метрах в двадцати от дома проходит городская канализация. Так вот когда он делал дома ванну и туалет, врезался в канализацию, все законно с документацией и т. д. обнаружил что канализационная труба постоянно горячая, теперь вот думает как бы эту трубу обмотать трубкой с теплоносителем и подключить к тепловому насосу ;)