Принцип роботи теплового насоса ґрунт-вода

30.04.2021

У цій статті ми розглянемо принцип роботи теплового насоса ґрунт-вода та особливості його монтажу. Теплові насоси ґрунт-вода (ще називають геотермального типу) використовують теплову енергію ґрунту для опалення, гарячого водопостачання, нагрівання води в басейні та охолодження повітря в приміщенні. Для видобутку тепла із землі використовують зонди, які відрізняються за видами, способами та вартістю монтажу.

Різновиди зондів геотермальних насосів

Температура ґрунту змінюється залежно від глибини, але залишається стабільною нижче за рівень промерзання протягом року. Так, на глибині від 15 м температура ґрунту дорівнює 17-18°С. Саме з цим пов’язана висока ефективність роботи ґрунтового насоса з вертикальними свердловинами, в які закладають труби U-подібної форми з циркулюючим теплоносієм – з розсолом, рідше з водою.

Зависимость температуры грунта от глубины — Залежність температури ґрунту від глубини

Свердловини бувають різної глибини, що обумовлено особливостями ґрунту та теплопотребами системи опалення будинку – в середньому їх глибина сягає від 30 до 150 метрів. Найскладніша і найбільш дороговартісна частина процесу встановлення теплового насоса з вертикальним зондом – буріння свердловин, на яке впливає глибина залягання водоносного шару, склад ґрунту і ще низка факторів. Однак цей спосіб найбільш доцільний для присадибних ділянок невеликої площі.

Геополе

Якщо ж площа земельної ділянки достатньо велика – встановлюють горизонтальні теплові колектори. Глибина занурення ґрунтового контуру нижче рівня промерзання від 2 до 3 метрів, як правило. У траншеї різної ширини прокладають труби паралельно чи спірально. При цьому важливо дотримувати оптимальної довжини колектора та враховувати гідравлічний опір системи.

Грунтовий колектор ТН — Горизонтальний ґрунтовий колектор ТН

Геозонди

Вертикально-горизонтальні зонди мають вигляд широких неглибоких свердловин зі спіральними зондами, також практикують буріння скісних (похилих) свердловин. Оскільки інженерні розрахунки зондів для ТН – складний процес, який потребує глибоких знань та практики – цю справу краще доручити професіоналам з досвідом.

Обустройство первичного источника теплового насоса — Распределительный коллектор

Принцип роботи теплового насоса ґрунт-вода

Колектори для отримання теплової енергії землі є важливою складовою опалювальної системи з тепловим насосом, оскільки розсіл, який циркулює в первинному контурі, віддає своє тепло холодоагенту агрегата, а він уже нагріває теплоносій в системі обігріву.

Принцип роботи теплового насосу грунт-вода — Принцип роботи теплового насосу ґрунт-вода

Нагрітий розсіл подається на випарник теплового насоса, в якому міститься рідкий охолоджений фреон – холодагент нагрівається від розсолу і переходить у газоподібний стан.
Компресор цей газ стискає, від чого зростає його температура, і направляє на конденсатор.
В конденсаторі фреон віддає тепло опалювальному і водонагрівальному контурам та переходить знову в рідкий стан.
Далі холодагент проходить через розширювальний клапан у випаровувач і цикл починається спочатку.

Глибина свердловин і їх кількість визначаються на підставі даних про тип грунтів, а також згідно з розрахунком необхідної потужності теплового насоса.