Применение теплового насоса типа «земля-вода» позволяет эффективно использовать энергию грунта, передавая её внутридомовой системе отопления. Принцип его работы основан прежде всего на том, что температура слоёв, расположенных ниже уровня промерзания остаётся примерно одинаковой в течение всего года независимо от климатических, погодных условий. Это позволяет пользоваться теплом земли в зимний сезон, а летом применять геотермальную установку для охлаждения комнат.
Такая система отопления состоит из трёх основных элементов
- наружного контура, прокладываемого в земле
- внутренней разводки, монтируемой в доме
- теплового насоса, являющегося основным элементом комплекса. В нём протекают все преобразовательные и обменные процессы
Получение энергии из земли осуществляется в несколько этапов
- Первичный теплоноситель – незамерзающий рассол или антифриз, поднимается из-под земли насосом и поступает в испаритель. Там полученная от грунта энергия передаётся фреону.
- Температура последнего повышается, за счёт чего он переходит в газообразное состояние. В таком виде вещество переходит в следующую камеру теплового насоса.
- В конденсаторе фреон сжимается под действием повышенного давления и превращается в жидкость с высвобождением энергии. Выделившееся тепло идёт на подогрев воды, циркулирующей по трубам внутридомовой системы отопления.
Геотермальный комплекс «земля-вода» признан специалистами одним из самых эффективных в области использования альтернативных источников энергии. Он общедоступен, нуждается в минимальном техобслуживании, может бесперебойно функционировать в течение всего года. Главные его недостатки – высокая стоимость оборудования и сложность организации.
Система «земля-вода» может быть обустроена двумя способами
- Горизонтальный. Разводка труб здесь несколько напоминает тёплый пол. С участка возле дома снимается верхний пласт земли. На освобождённой площадке укладываются трубы, глубина их залегания должна быть ниже уровня промерзания. Контуры подключаются к основному агрегату, после чего грунт засыпается обратно и утрамбовывается. Размер отводимой под трубную разводку территории определяется из примерного соотношения 25-30 м2 на 1 кВт мощности насоса.
- Вертикальный. В этом случае в земле необходимо пробурить одну или несколько глубоких скважин. В них опускаются термальные зонды, по которым будет циркулировать теплоноситель, переносящий энергию из грунта. Эти трубы подсоединяются к коллекторному колодцу, от которого к центральному насосу проводятся две линии. Первая - подающая для поступления нагретой рабочей среды, вторая - обратная для слива остывшей жидкости.
Горизонтальный способ проще в монтаже и может быть выполнен без привлечения специализированной техники. Реализация вертикальной системы «земля-вода» возможна только с применением бурильной установки, так как глубина скважины может составлять от 20 до 160 м. Зато этот комплекс занимает гораздо меньше места на участке в отличие от горизонтальной разводки, под которую отводится территория от 250 м2. После обустройства отопительных коммуникаций она подходит только для разведения цветов или выращивания газона.
В плане эффективности вертикальные геотермальные системы работают с более высоким КПД. Они залегают гораздо глубже, что позволяет использовать энергию грунта, который прогревается от земного ядра.
