Геотермальная вентиляция для коттеджа
Энергия ветра и воды, солнечные батареи и геотермальная энергия из недр земли постоянно привлекают внимание людей. И этот интерес все растет, отчасти благодаря росту цен на энергоносители. Геотермальная вентиляция применяется и для жилых, и для общественных зданий, оптимизируется и развивается с технической и практической стороны.
Наша Земля – огромный живой организм. Одно из свойств Земли – она гигантский теплоаккумулятор. Верхние слои почвы находятся под влиянием погоды и солнечной радиации, их температура, влажность, плотность и прочие свойства крайне изменчивы. Но под почвой, в глубине от поверхности всего несколько метров – от двух до трех – ситуация другая. Температура там постоянна и находится в пределах примерно + 8⁰С зимой и + 12⁰С летом, эта температура сравнима со среднегодовой атмосферной температурой.
Константа подземных температур послужила отправной точкой идее – устроить возле дома теплообменную систему на глубине 2-3 метра (ниже глубины промерзания), и, пропуская через этот теплообменник, охлаждать приточный воздух летом, а зимой – наоборот, подогревать его. Получается тепловой насос, но не классический концентратор тепла, поскольку ни фреона, ни другого подобного теплоносителя в нем нет. Теплоносителем работает сам воздух, который идет по трубам. Природное тепло грунта, имеющего практически стабильную температуру ниже уровня промерзания — совершенно бесплатный вечный ресурс. И все материальные затраты на устройство геотермальной вентиляции имеют целью этот бесплатный ресурс использовать, для обеспечения человеку комфорта при неплохой экономии крайне небесплатных энергоресурсов.
Летом наружный воздух, перед тем, как попадет в воздуховоды системы вентиляции, пройдет по трубам грунтового теплообменника, и при циркуляции будет охлаждаться. Насколько охладится теплый воздух — это будет зависеть от длины и сечения труб подземного теплообменника, от разницы температур «жаркого» летнего воздуха и почвы на глубине, и от связанной с этими факторами и мощностью канальных вентиляторов скорости воздушной циркуляции. Возможно, приточно-вытяжной системе при этом больше не нужны будут ни охладители, ни компрессорные установки. Экономия, таким образом, сложится из упрощения конструкции вентиляционной системы и из экономии по ее эксплуатации.
Зимняя вентиляция будет работать по-другому. На улице воздух минус 30⁰С, и это не предел, а нагреть его нужно до + 18⁰С. Причем по нормам воздухообмена необходимо, чтобы воздух в доме полностью заменялся на свежий три раза за один час. Тепло Земли в этом случае существенно сокращает затраты на воздушные обогреватели и электроэнергию для них. Калориферы, конечно, все равно потребуются, ведь воздух из грунтового теплообменника будет поступать не теплее, чем + 6⁰С — + 8⁰С. Но разница температур догрева для канальных вентиляторов в 12⁰С и разница в 45⁰С показывает – экономия реальна.
В межсезонье вентиляция по геотермальному принципу сглаживает среднесуточные температурные пики и помогает создать в доме комфортные условия в любую погоду. Весной и осенью имеются временные периоды, когда ни греть, ни охлаждать свежий уличный воздух не надо. Этот факт привел к следующему усложнению систем теплообмена – созданию второго параллельного контура воздуховодов для циркуляции приточного воздуха без захода в подземный теплообменник. Экономия, имеющаяся в результате этого решения – значительное снижение нагрузки на калориферы и канальные вентиляторы в осенний, весенний и «стабильные» климатические периоды.
Как вариант – иногда предусматривают способы, позволяющие отключить геотермальный теплообменник, чтобы чистый воздух с улицы напрямую шел в дом, естественным путем через оконные клапаны, открытые форточки или инфильтрационные клапаны, вмонтированные в наружные стены (КИВы).
На практике охладить уличный воздух летом удается в пределах 10⁰С — 12⁰С, то есть, если на улице + 30⁰С, в помещения будет приток воздуха с температурой +20⁰С. Зимой реально подогреть воздух от — 20⁰С до 0⁰С, а до комфортной температуры будет греть калорифер с терморегулятором, как обычно. Таковы параметры грунтового теплообмена, которые дает людям климат средней полосы России.
Сопутствующих проблем при проектировании и устройстве геотермальной вентиляции возникало достаточно, и не все они решены и по сей день. Самые простые из первых вопросов – а как чистить воздуховоды грунтового теплообменника, каким способом отводить конденсат? Ведь патогенные микроорганизмы только и ждут тепла, влаги и покоя, чтобы начать бурно размножаться. Нужен уклон подземных трубопроводов для стока конденсата, необходимы смотровые колодцы, вероятно сезонная очистка фильтров. Кроме того, вентиляторы на систему явно потребуются намного мощнее, чем были по схеме улица – дом… и еще множество вопросов. Технические задачки решались и решаются, и отзывы о работе тепловых насосов — бесканальных и трубных теплообменников — активно обсуждаются на форумах.
Следующая идея оптимизации теплообмена путем рекуперации ждать себя не заставила. Рекуперация – дополнительная система вентиляции — тоже работает по принципу теплообмена, нагревая морозный приточный воздух от нагретого утилизируемого. В конструкциях рекуператоров основные элементы – вентиляторы, оборудованные фильтрами, воздуховоды и нагревающие устройства. Расположена вся конструкция в доме.
Двухконтурные теплообменники не только охлаждают чистый наружный воздух, но и утилизируют воздух от вытяжки, при этом и происходит выгодный теплообмен – рекуперация. Результатом работы «воздушно-грунтовой» системы в данном случае будет не только экономия электроэнергии и ресурса рекуперационной установки, но и решение проблемы сохранения конструкции рекуператора, поскольку конденсат в трубопроводах не будет замерзать. Эта проблема имеет место, когда в рекуператор идет морозный воздух, и решается дополнительными техническими ухищрениями.
Как правило, грунтовый теплообменник монтируют в комплексе с рекуператором. Один из методов — «труба в трубе», при этом по внешней трубе поступает воздух с улицы, а по внутренней происходит вытяжка использованного воздуха. В этом случае материал воздуховодов, как правило, «пищевая» нержавеющая сталь спирально-навивной прокатки. Применение оцинкованных крепежей и фасонных частей в подземных воздуховодах было проблемно в части применения классической для воздуховодов точечной сварки — происходит выгорание цинка и последующая коррозия мест сварки. Одним из решений стало соединять листовую сталь в замок с применением заклепочных соединений.
Таким образом, дорогие престижные бренды всего мира с их профессиональными геотермальными системами имеют конкурентов – увлеченных и грамотных инженеров и частных строителей. Существуют отечественные проекты подземных теплообменников с расположением практически вертикально – для домов, построенных на крутых склонах. Вентиляция с геотермальным притоком по упрощенному типу – одна из схем, реализуемых с затратами, сопоставимыми «с жизнью».
Принимать решение об установке геотермальной системы следует вовремя – при проектировании дома и всех его систем. Переделать уже имеющуюся вентиляционную систему сложно и затратно, кроме того, нарушать благоустройство новым этапом земляных работ нецелесообразно. Грунтовые теплообменники монтируют одновременно с закладкой фундамента, разводку вентканалов делают параллельно с устройством коробки дома, а подключают систему после завершения отделочных работ.
Геотермальный теплообмен, как вид принудительной вентиляции, сегодня с успехом (достигаемым зачастую путем проб и ошибок), применяет все большее число индивидуальных строителей.
Геотермальная вентиляция — нагрев и охлаждение приточного воздуха
Наша планета — идеальный источник энергии для высокоэффективного нагрева и охлаждения воздуха в любом помещении. Геотермальная технология использует свойство грунта сохранять тепловую энергию, накопленную в летний период, ровно так же, как аккумулятор заряжается от электросети, питая впоследствии ваш ноутбук или смартфон. Данная технология идеально подходит для решения вентиляции, кондиционирования и отопления в пассивных домах и домах с нулевым потреблением энергии.
Используя передовые технологии, система использует накопленную энергию, чтобы обеспечить комфорт для вашего дома в течение всего года. Тепловая энергия собирается и передается через геотермальный контур — подземную трубопроводную систему. Благодаря этой передовой технологии, вы не только сэкономите деньги, но и достигнете небывалого уровня безопасности, тишины и комфорта.
В рассматриваемом нами случае геотермальный контур предназначается для предварительного нагрева или охлаждения приточного воздуха. Поскольку вентиляция является высоко затратной системой в части потребления энергии, то геотермальный контур практически бесплатно и круглый год обеспечивает требуемый порядок теплообмена.
Геотермальный теплообменник делится на два типа: воздушный и гликолевый (водяной).
Воздушный теплообменник представляет собой решетку или длинный прямой воздуховод из ПВХ трубы, проложенный в земле ниже глубины промерзания грунта. Воздух, проходя по трубе, нагревается или охлаждается от соприкосновения со стенками трубы.
К любой приточно-вытяжной установке производимой компанией TURKOV можно подключить опцию геотермального контура.
Приточно-вытяжная установка с геотермальным контуром в режиме нагрева работает по следующему алгоритму:
— автоматика геотермального контура контролирует температуру воздуха на улице (
t10) и внутри геотермального контура (t11).Если воздух в геотермальном контуре (t11) будет выше, чем на улице (t10), то автоматика откроет воздушный клапан геотермального контура (2), а воздушный клапан уличного воздуха закроется (1).
Если температура уличного воздуха (t10) будет выше геотермального (t11), то автоматика откроет воздушный клапан уличного воздуха (1), а воздушный клапан геотермального контура (2) закроется.
При переключении приточно-вытяжной установки в режим вентиляции (без нагрева и охлаждения) автоматика геотермального контура перестает контролировать температуры улицы и геотермального контура, и переводит воздушные заслонки в режим классической вентиляции.
При переключении автоматики приточно-вытяжной установки в режим кондиционирования автоматика начинает работать по следующему алгоритму. Если воздух в геотермальном контуре (t11) будет выше, чем на улице(t10), то автоматика откроет воздушный клапан уличного контура(1), а воздушный клапан геотермального воздуха закроется (2).
Если температура уличного воздуха (t10) будет выше геотермального (t11), то автоматика закроет воздушный клапан уличного воздуха (1), а воздушный клапан геотермального контура откроется (2).
Для более эффективного использования геотермального контура в режиме кондиционирования, приточно-вытяжную установку необходимо доработать линией байпаса, в противном случае часть холода будет рекуперироваться в вытяжной воздух. Алгоритм работы автоматики приточно-вытяжной установки в режиме кондиционирования следующий. При повышении температуры на датчике D5 (t5) выше уставки (на пульте управления) автоматика отключает приточный вентилятор внутри установки, включает внешний вентилятор (5) и открывает воздушный клапан (4). Обратный клапан (6) препятствует прохождению приточному воздуху через рекуператор. При работе приточно-вытяжной установки в режиме кондиционирования, автоматика геотермального контура самостоятельно определяет, через какой контур лучше забирать уличный воздух.
При достижении на датчике D5(t5) уставки (на пульте управления), автоматика включает приточный вентилятор внутри установки, выключает внешний вентилятор (5) и закрывает воздушный клапан(4). При работе приточно-вытяжной установки в режиме кондиционирования, автоматика геотермального контура самостоятельно определяет через какой контур лучше забирать уличный воздух.
Геотермальная система вентиляции и отопления — наилучшее решение для снижения затрат на эксплуатацию инженерных систем здания, плюс максимальный комфорт и повышенная надежность.
Поделиться в социальных сетях:
Геотермальное отопление |НПК ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Геотермальная энергия земли – это довольно новый альтернативный источник получения тепла. Использование ее для отопления напрямую зависит от географического расположения местности, так как наиболее оправданно использование данного ресурса в областях, где температура земли не опускается до низких отметок, а в идеале еще и подогревается процессами вулканической деятельности.
Кстати, геотермальная энергетика в России в настоящее время развивается все больше, и, возможно, в скором будущем большинство частных домов будут обогреваться именно за счет нее.
Принцип работы геотермального отопления дома.
Зимой, когда температура воздуха может опускаться до минус 23-35 градусов, температура под землей (в нескольких метрах от поверхности) очень редко доходит даже до плюс 3 градусов, а на глубине более 15 метров и того теплее. Именно на этом свойстве и базируется геотермальная энергетика.
Отопление домов при этом выстраивается на работе тепловых насосов. Насосы погружаются в землю на определенную глубину и поглощают тепло земли, приумножая его в несколько раз. Как все происходит?
Плюсовая температура грунта сохраняется благодаря раскаленному ядру земли или тектоническим процессам. Для поглощения тепловой энергии земли бурят глубинные скважины, в которые и опускают названные насосы, которые перекачивают специальный антифриз из резервуара на дне скважины в систему отопления дома. Глубина таких скважин обуславливается климатическими условиями и площадью отапливаемого помещения. Просчитать ее могут только специалисты.
Специальный антифриз – это вещество способное поглотить даже самую минимальную плюсовую температуру. Поступив в тепловой насос, оно передает тепло первому теплообменнику, который нагревает другой вид антифриза. Последний при нагревании превращается в газ. Газ поступает в компрессор, где происходит его сжатие для повышения температуры. Далее газ переходит во второй теплообменник для охлаждения, где превращается обратно в жидкость. Самое интересное, что в жаркое время года геотермальное отопление способно работать в обратном направлении и выполнять функции кондиционера.
Существует три основных способа получения геотермального тепла:
Вертикальный теплообменник: отличается компактностью и более высокой себестоимостью установки в сравнении с другими видами. Для установки вертикального теплообменника не нужно использовать большую площадь, но понадобится использование специализированных бурильных установок. В зависимости от выбранной технологии глубина готовой скважины может достигать показателя до 200 метров, минимальный показатель — 50 метров. Срок службы системы составляет до одной сотни лет. Выгодно устанавливать такой вид геотермального отопления в случае монтажа на уже обустроенном участке. Ландшафт местности останется практически не тронутым.
Горизонтальный теплообменник: такой тип используется довольно часто. При монтаже горизонтального теплообменника трубы укладываются на большую достаточно глубину, которая обязательно превышает уровень промерзания грунта. Основной минус использования именно такой разводки заключается в том, что под монтаж коллектора необходимо использовать большую площадь. Трудно проложить такую систему на уже обустроенном участке.
Водоразмещенный теплообменник: такая установка является наиболее экономной по затратам среди всего разнообразия геотермального отопления, так как работает за счет энергии водных массивов. Такая система актуальна для тех домовладельцев, у которых на расстоянии сотни метров есть какой-либо водоем. Такой теплообменник наиболее выгодный, что делает его монтаж наиболее целесообразным среди всех разновидностей подобного отопления.
Другие разделы по теме Геотермальное тепло:
ТЕПЛО ИЗ ЗЕМЛИ, ВОЗДУХА И ВОДЫ
Тепловые насосы
Сравнительные характиристики
Геотермальный теплообменник GHT « Вита Групп — системы вентиляции, системы кондиционирования, холодильные системы, системы пылеудаления
Геотермальный теплообменник GHT(Канадский колодец)
нагревает всасываемый воздух зимой и охлаждает его летом. Особенно удобно использовать его в качестве защиты от замерзания рекуператора системы вентиляции. Теплоноситель поглощает тепло почвы и передает его воздуху теплообменника
Зимний период
Зимой тепловой геотермальный генератор нагревает поступающий воздух чтобы обеспечить работу устройства вентиляции. Генератор использует тепло земли, которая в зимний период на глубине от 1,5 до 2,5 м имеет температуру от +5 оС до 8 оС. Потребляя 0.05kW электроэнергии геотермальный теплообменник отдает до 5 кВт тепловой энергии.
Летний сезон
Тепловой генератор использует прохладу почвы, которая летом на уровне 1,5 до 2,5 м ниже поверхности имеет температуру от + 10 oC до +14 оС, обеспечивая тем самым охлаждение поступающего воздуха. Потребляя 0.05kW электроэнергии теплообменник отдает до 5,5 кВт мощности охлаждения.
ПреимуществаЗимний период
Исключается необходимость использовать электрические подогреватели для вентиляционных установок.
Летний сезон
Обеспечивается комфортный климат в помещении. Нет необходимости в других блоках охлаждения.
В генераторе тепловой энергии в качестве теплоносителя используется этилен-гликоль, который переносит геотермальное тепло земли на радиатор дефростера. Сам контур теплоносителя представляет из себя полиэтиленовую трубку. Длина трубы зависит от конкретных условий, например, тип почвы или уровень грунтовых вод. Плотная и суглинистая почва способна передавать больше тепла, чем рыхлая, песчаная почва. Если труба лежит ниже уровня грунтовых вод, теплоноситель поглощает больше тепла из почвы. Эти факторы обязательно нужно учитывать при расчете длины трубы. Длина труб размещенных в здании не влияет на количество поглощенного тепла. В песчаных грунтах длину трубы можно удвоить.
Сам контур устанавливается либо полностью открытым способом либо закапывается в систему траншей, в зависимости от длины трубки и размеров участка. При горизонтальной укладке труба должна быть закопана на глубине от 1,5 до 2 м (но не глубже, чем на 5 м). Расстояние между трубами должно быть минимум 0,8 м.
При вертикальном бурении глубина скважины также рассчитывается индивидуально для каждого случая.
“G-3000/ G-5000”
Тепловой генератор управляется температурным контроллером. Контроллер может быть подключен к системам BMS используя протокол MODBUS. При достижении заданной температуры контроллер запускает циркуляционный насос, обеспечивающий движение теплоносителя по контуру и перенос тепла в нужном направлении. Все элементы управления оборудованием находятся в защищенном изолированном корпусе дефростера. Также в блок дефростера интегрирован фильтр грубой очистки, препятствующий попаданию крупной пыли и насекомых. Для удобства обслуживания на корпусе спереди и сверху располагаются специальные сервисные дверцы, обеспечивающие легкий доступ к элементам системы. Блок сконструирован так, что его можно использовать как в левом исполнении, так и в правом, что достигается путем изменения положения фильтра.
Технические характеристики генераторов тепла GHT G-3000/ G-5000
Геотермальный тепловой насос ► Exsys
Понятие «тепловой насос» пока еще мало знакомо массовому потребителю, хотя каждый из нас ежедневно пользуется устройствами, принцип работы которых основан на передаче тепловой энергии из одного места в другое. Холодильники, морозильные камеры, кондиционеры – основой всех этих приборов является тепловой насос, принцип работы которого отображен в цикле Карно еще в 1824 г.
Не следует относиться к тепловым насосам, как к неким магическим устройствам, принцип работы которых понятен только теплофизикам и продавцам-консультантам салонов отопительной техники. Как и любое другое устройство отопления, тепловой насос берет тепло за пределами помещения и переносит его внутрь. Источниками тепловой энергии могут быть грунт, природные водоемы, скальные породы и даже наружный воздух.
Принцип работыПреобразование низкотемпературной природной тепловой энергии в домашнее тепло происходит в трех контурах. От окружающей среды к незамерзающему хладагенту тепловая энергия передается в наружном контуре. Циркулирующий хладагент поступает к тепловому насосу, где в теплообменнике испарителя передает тепло контуру фреона. В следующем теплообменнике конденсатора тепло фреона передается третьему контуру – внутренней системе отопления, можно еще посмотреть здесь
Наружный контур
Незамерзающая жидкость циркулирует между источником геотермального тепла и теплообменником испарителя. Полученная от грунта энергия нагревает ее на несколько градусов – от -3 до 0°C. В испарителе это тепло передается фреону. Вновь охлажденная до -3°C жидкость возвращается к источнику тепловой энергии.
Контур фреона
В этом замкнутом контуре фреон циркулирует между теплообменниками испарителя и конденсатора. Имея низкую температуру замерзания, в испарителе он нагревается от -20 до -2°C, закипает и переходит в парообразное состояние. Фреоновый пар поступает в компрессор, где сжимается под давлением. От сжатия температура повышается до 100°C.
Горячий фреоновый пар высокого давления проходит через теплообменник конденсатора, отдает тепло воде системы отопления, охлаждается до 70°C и конденсируется. Жидкий фреон проходит через расширительный клапан, теряет давление и охлаждается до исходной температуры -20°C. После возврата в испаритель цикл повторяется заново.
Контур отопления
Тепло, отданное фреоном в конденсаторе, нагревает воду третьего контура – системы внутреннего обогрева. В дальнейшем горячая вода может использоваться для радиаторов отопления, системы теплых полов или контура горячего водоснабжения.
Преимущества тепловых насосовОценка эффективности работы любого устройства (от парового котла до атомной электростанции) исходит из коэффициента его полезного действия. Среднестатистический расчет теплового насоса, как преобразователя тепловой энергии, дает значение – 3,6. Переводя на общедоступный язык – на 1 кВт потребленной электроэнергии тепловой насос выдает 3,6 кВт тепла. Для сравнения – КПД двигателей внутреннего сгорания современных автомобилей с трудом преодолевает порог 40% (т.е. – 0,4).
К неоспоримым преимуществам тепловых насосов относится ряд факторов.
- Независимость от традиционных энергоносителей. Тепловой насос не нуждается в обеспечении газом или твердым топливом. Полностью отсутствуют побочные эффекты – запах гари, природного газа или дизельного топлива.
- Полная пожарная безопасность ввиду отсутствия процессов горения как таковых.
- Рациональное использование электроэнергии. В сравнении с электрическими системами обогрева (электрокамины, электрические бойлеры, масляные радиаторы) применение тепловых насосов экономит до 75% потребляемой мощности. Экономический эффект нетрудно подсчитать.
- Автоматическое управление насосом не требует контроля или присутствия специалистов.
- Экологическая безопасность. Количество окиси углерода, выделяемое обычными способами обогрева, сопоставимо с количеством выхлопных газов автомобилей. Тепловые насосы безвредны для атмосферы.
В зависимости от источника энергии для наружного контура тепловые насосы для отопления дома имеют принцип действия, отличающийся открытым или закрытым циклом, вертикальным или горизонтальным теплообменником.
Открытый водяной цикл
Источником тепла являются грунтовые воды нижних горизонтов. Вода для теплового насоса забирается из одной скважины и, после прохождения теплообменника, возвращается в другую. Положительный момент – возможность одновременного использования воды для системы водоснабжения.
Другим источником тепла для открытого цикла могут служить природные водоемы. Недостатком этого варианта станет необходимость устройства фильтровальной станции и регулярной смены фильтров.
Замкнутый водяной цикл
В качестве источника тепла используется близлежащий водоем, на дне которого размещают трубы наружного контура теплообмена. Необходимое требование – небольшое (до 50 м) расстояние до водоема. Преимущество – отсутствие земляных работ и небольшая стоимость устройства наружного теплообменника.
Замкнутый цикл с горизонтальным теплообменником
Трубы (коллекторы) наружного контура теплообмена располагаются в грунте. Глубина залегания – не меньше глубины промерзания. Основным недостатком данного источника тепла является большой объем земляных работ. Для отопления дома площадью 200 м2 потребуется площадь грунтового теплообменника не менее 500 м2.
Замкнутый цикл с вертикальным теплообменником
Коллектор наружного теплообменника в этом случае опускается в скважины, пробуренные в грунте на глубину от 30 до 100 м. Преимущества данного способа – независимость от ландшафта и наличия водоема, отсутствие требований к площади участка и невысокая (по сравнению с горизонтальным коллектором) стоимость работ.
Особенности вертикальных теплообменников
По соотношению затрат к результату, вертикальное расположение теплообменника является наиболее эффективным. Ниже глубины 15÷20 м грунт имеет стабильную температуру 5÷7°C, не зависящую от времени года. С равным успехом такой теплообменник используется как в системе отопления, так и в системе кондиционирования.
Большая разница между температурой незамерзающего хладагента и окружающей породы повышает КПД теплового насоса. Вертикальные теплообменники могут повысить теплоотдачу до 5 кВт на один затраченный киловатт электроэнергии. Наиболее эффективным будет устройство нескольких скважин с интервалом бурения 5 м. Основой теплообменника становятся погружные зонды 2U/4U (в зависимости от количества контуров на одну скважину).
Компания Exsys готова предоставить весь комплекс работ по устройству тепловых насосов – от расчета необходимой тепловой мощности до ввода готовой системы в эксплуатацию. Консультации о целесообразности применения и экономической эффективности можно получить у наших специалистов бесплатно.
Навигация по записям
Геотермальные коллекторы | Климатические Инновационные Системы
В наше время геотермальные технологии выходят на лидирующие позиции. Активно используя свое главное преимущество — возможность получать энергию из земли с помощью подземных вод, пропуская их через нашу систему, и возвращать обратно в полном объеме. Эта технология радикально меняет современное представление о небезопасном производстве энергии.
По своей надежности геотермальные технологии являются одними из первых среди известных видов технологий, использующих возобновляемую энергию. Выделяемое землей тепло, доступно в любое время года, суток и практически в каждой местности. Существенная экономия средств, ранее выделяемых на потребляемую энергию, говорит о еще об одном немаловажном положительном моменте. В основе геотермальной технологии лежит геотермальный тепловой насос, работающий на электроэнергии и достаточно низкопотенциальной тепловой энергии земли, накапливаемой в грунте. В результате мы получаем абсолютно надежную, контролируемую, экологически безопасную вентиляционную систему, обеспечивающую как кондиционирование, так и отопление.
В основе вышеупомянутой технологии лежит геотермальный контур, который по способу установки может быть двух видов: горизонтальным (под слой грунта укладывается трубопровод, длина которого колеблется в зависимости от свойств самого грунта и от мощности насоса) или комбинированным (трубы на заданном расстоянии устанавливаются вертикально в скважины). Комбинированный способ установки геотермального контура удобен тем, что не требует обширной прилегающей территории, но он является более затратным, т. к. бурение скважин (в зависимости от их глубины) может стать весьма дорогостоящим удовольствием. Для создания целостности системы после опускания зондов в скважины, изолирования и раскладки труб в траншеи и подвода первичного контура к объекту, геотермальный контур необходимо объединить в единый распределительный коллектор. При дальнейшем монтаже системы распределительный коллектор присоединяется непосредственно к тепловому насосу, в который жидкость поступает из теплообменника, предварительно охлажденная (в теплый период времени года) или нагретая (в холодный).
Грунтовой теплообменник представляет собой систему труб, опускаемых в скважину в земле. Жидкость, циркулирующая внутри системы, поглощает, «хранимое» грунтом тепло, и выводит его во внешнюю систему вентиляции. Непосредственно под землей теплообменник приобретает температуру от 8 до 14° С (как в зимний, так и в летний период). Далее в работу вступают фанкойлы (внешняя система нагрева/охлаждения). Трубопровод грунтового теплообменника обладает практически полной герметичностью и способен выдерживать давление до 20 атмосфер, что позволяет говорить о его надежности в плане экологической безопасности и долговечности. Вследствие достаточно низкого потребления энергии и отсутствия в необходимости глубоких буровых работ установка таковой системы является весьма недорогой. Грунтовой теплообменник в свою комплектацию включает трубы, изнутри покрытые специальным антибактериальным составом, который обеспечивает гарантию длительной сохранности элементов конструкции и дезинфекцию, подаваемой жидкости.
Для создания целостности системы, после опускания зондов в скважины, изолирования и раскладки труб в траншеи и подвода первичного контура к объекту, необходимо объединить PND-трубы в единый распределительный коллектор.
При дальнейшем монтаже системы распределительный коллектор подсоединяется непосредственно к ТН, доставляя низкопотенциальное тепло земли для дальнейшего преобразования в высокопотенциальное.
Установка геотермального отопления, заказать монтаж геотермального отопления в Перми недорого
Компания «Эксперт Тепла» предлагает монтаж геотермального отопления домов «под ключ» по лучшей стоимости в Перми. Все работы, начиная от разработки проекта, заканчивая установкой системы и постгарантийным обслуживанием, выполняются опытными инженерами с учетом действующих требований СНиП и СанПиН. Работая по новейшим технологиям, мы обеспечили недорогим теплом свыше 300 объектов, среди которых частные дома, административные здания, складские помещения, туристические базы.
Принцип действия геотермальной системы
Геотермальное отопление – альтернативный способ обогрева домов за счет тепла, извлекаемого из земли или воды. Система состоит из нескольких компонентов:
- магистральный трубопровод.
- геотермальный насос;
- отопительная система с радиаторами.
Тепловая энергия поглощается теплоносителем трубопровода, расположенным во внешнем зонде, который затем подается в пластинчатый теплообменник. Под его действием нагревается сжатый хладагент и переходит в парообразное состояние, после чего направляется в компрессор, где вновь сжимается до жидкого состояния. Горячий хладагент поступает в другой теплообменник, где нагревает воду системы отопления. Экономический эффект геотермальной установки высок: нужна лишь электроэнергия для функционирования компрессора! Обычно, затраты не превышают 20% от себестоимости получаемой на выходе тепловой энергии.
Преимущества геотермальной системы отопления
Обогрев домов энергией земли – инновационное направление в области теплоэнергетики, плюсы которого успели оценить сотни наших клиентов:
- Энергоэффективность. Грамотный подбор и монтаж теплового насоса обеспечивает КПД геотермальной системы отопления до 500%! Причем показатель производительности не зависит от времени года и погодных условий.
- Долгий срок службы. Геотермальная установка способна прослужить до 30 лет, не требуя сервисного обслуживания. При необходимости изношенные детали без труда меняются.
- Экологичность. Работая за счет природной энергии, геотермальный контур не потребляет топлива, поэтому не образует вредных выбросов и не нуждается в установке дополнительной вентиляции.
Геотермальный теплообменник способен работать как на обогрев, так на охлаждение зданий. Во время летней жары можно включить обратный режим: тепло будет уходить в землю, тем самым охлаждая комнаты. Геотермальный контур превосходно комбинируется с «теплым полом», обеспечивая равномерный нагрев всей его поверхности. Такое сочетание подходит для больших коттеджей площадью от 100 кв. метров, позволяя снижать расходы на обогрев помещений в 2-3 раза. В этом случае стоимость геотермального отопления увеличивается, но денежные вложения, учитывая постоянное повышение цен на энергоносители, окупаются через несколько лет.
Геотермальное отопление дома в Перми
Наша компания специализируется на установке геотермального отопления дома «под ключ» двумя способами:
- Горизонтальная укладка
Трубопровод размещается под землей в горизонтальном положении на уровне более низком, чем глубина промерзания грунта. Горизонтальный теплообменник имеет достаточно простую конструкцию, но его монтаж требует больших площадей. В зависимости от мощности теплового насоса, длина внешнего геотермального контура может достигать 400-500 метров. Поэтому его обустройство экономически не выгодно на маленьких участках и на территориях, где растет большое количество деревьев (трубы в контуре должны находиться на расстоянии 1,5 метров до ближайшего дерева). В этом случае приходится прибегать к многоуровневой закладке труб в несколько рядов, располагая их, на высоте 70-100 см друг от друга.
- Вертикальная укладка
Вертикальный теплообменник предполагает размещение геотермального контура в скважине глубиной 50-200 метров. Он получается более компактным и эффективным, поскольку грунт на больших глубинах круглогодично сохраняет температуру 10-12 градусов. Однако его обустройство выходит более дорогим из-за затрат на бурение скважин, оплату бурильного оборудования и труда профильных специалистов. Вертикальный контур все же имеет существенный плюс – не требует больших площадок, позволяет сохранить ландшафт загородного участка вместе с возведенными на нем хозяйственными постройками.
Стоимость геотермального отопления «под ключ»
Итоговые расходы на установку геотермального отопления дома определяются на предварительном этапе и включают:
- бурение скважин;
- изготовление геозондов;
- прокладку траншей;
- опрессовку и установку геозондов;
- сборку коллектора;
- обвязку внутреннего контура;
- обустройства котла;
- монтаж насосной группы.
В расчет входят затраты на покупку геотермального насоса с полипропиленовыми трубами, запорно-регулирующей арматурой, расходными материалами для обвязки, теплоносителем (тосолом или антифризом). Подбор нужного оборудования проводится с учетом объема обогреваемых помещений, степени утепления коттеджа, среднестатистических температур климатической зоны. Наши сотрудники помогут выбрать надежные материалы и комплектующие, способные прослужить не один десяток лет.
Как мы работаем
Наша компания в максимально сжатые сроки устанавливает геотермальное отопление домов «под ключ», соблюдая ряд этапов:
- Выезд эксперта по адресу. Инженер на месте возьмет пробу грунта, определит особенности местности, предложит оптимальный вариант теплообменника.
- Заключение договора. Перед его подписанием с заказчиком обговаривается объем работ, рассчитывается итоговая сумма заказа, которая в дальнейшем остается неизменной.
- Монтажные работы. Установка и обустройство геотермальной системы отопления проводится опытными сотрудниками по действующим стандартам безопасности.
- Пуско-наладка. Перед сдачей проекта выполняется пробный запуск, если выявляются недостатки, осуществляется ручная настройка узлов.
- Подписка акта о сдаче. Подготовленный к эксплуатации геотермальный контур проверяется, затем запускается в присутствии заказчика. По окончании работ подписывается акт о сдаче.
Интересует стоимость геотермального отопления? Оставьте заявку на сайте, заполнив онлайн-форму, – наш сотрудник вышлет предварительные расчеты на вашу электронную почту.
Часто задаваемые вопросы о геотермальных тепловых насосах— Dandelion Energy
Что такое геотермальный тепловой насос?Геотермальный тепловой насос (также называемый геотермальным тепловым насосом) является возобновляемой альтернативой печи или котлу. Это важный компонент геотермальной системы .
Геотермальная система состоит из двух основных частей:
- Геотермальный тепловой насос, который находится внутри вашего дома (обычно там, где раньше находилась печь)
- Подземные трубы, называемые контурами заземления, проложены в вашем дворе ниже линии замерзания
Ключевое различие между печами и геотермальными тепловыми насосами заключается в том, какой источник тепла используется для обогрева дома.Типичная печь создает тепло за счет сжигания нефти или газа в своей камере сгорания, тогда как геотермальный тепловой насос просто отводит тепло от земли, которая уже существует.
Кроме того, хотя печи и котлы могут только нагревать, многие геотермальные тепловые насосы (например, Dandelion Geothermal) могут нагревать и для охлаждения.
Как работают геотермальные системы?Проще говоря, геотермальная система забирает тепло из земли, чтобы обогревать ваш дом зимой, и отводит тепло из вашего дома в землю, чтобы охлаждать его летом.Это объяснение может показаться чем-то вроде научной фантастики, но геотермальные системы работают так же, как холодильник на вашей кухне.
Всего в нескольких футах ниже линии замерзания, температура земли составляет ~ 50 градусов по Фаренгейту круглый год. Раствор на водной основе циркулирует по подземным трубам, где он поглощает тепло земли и переносится в геотермальный тепловой насос.
Раствор обменивается теплом с жидким хладагентом внутри теплового насоса.Затем хладагент испаряется и проходит через компрессор, где его температура и давление повышаются. Наконец, горячий пар поступает в теплообменник, где передает свое тепло воздуху. Этот горячий воздух распространяется по воздуховодам в доме и нагревается до температуры, установленной на термостате.
Эффективны ли геотермальные тепловые насосы в холодном климате?Да, геотермальные тепловые насосы могут отлично работать в холодном зимнем климате.Хотя люди могут испытывать сезонные изменения над землей, земля ниже линии замерзания не изменяется при температуре 50 градусов.
Насколько эффективны геотермальные тепловые насосы?На каждую 1 единицу энергии, используемую для питания вашей геотермальной системы, приходится 4 единицы тепловой энергии. Это примерно 400% эффективности! Геотермальные тепловые насосы могут достичь такой эффективности, потому что они не выделяют тепло, а просто передают его. Только от одной трети до одной четвертой энергии, поставляемой при отоплении с помощью геотермальных систем, приходится на потребление электроэнергии.Остальное извлекается из земли.
Напротив, новая высокоэффективная печь может иметь КПД 96% или даже 98%. На каждые 100 единиц энергии, использованной для питания вашей печи, поставляется 96 единиц тепловой энергии, а 4 единицы теряются в виде отходов.
Некоторая часть энергии всегда теряется в процессе производства тепла. ВСЯ энергия, доставляемая топкой, работающей на сжигании, создается за счет сжигания источника топлива.
Используют ли геотермальные тепловые насосы электричество?Да, есть (как и печи, котлы и кондиционеры).Они не будут работать в случае отключения электроэнергии без резервного генератора или аккумуляторной системы хранения.
Каков срок службы геотермальных тепловых насосов?Геотермальные тепловые насосы служат значительно дольше обычного оборудования. Обычно они длятся 20-25 лет.
Напротив, обычные печи служат от 15 до 20 лет, а центральные кондиционеры служат от 10 до 15 лет.
Геотермальные тепловые насосы служат долго по двум причинам:
- Оборудование защищено в помещении от непогоды и вандализма.
- Отсутствие возгорания (пожара!) Внутри геотермального теплового насоса означает отсутствие износа, связанного с пламенем, и более умеренные температуры внутри оборудования, что защищает от внутренних крайностей.
Геотермальные контуры заземления служат даже дольше, обычно более 50 лет и даже до 100!
Какого рода обслуживание требуется геотермальным тепловым насосам?Геотермальная система Dandelion требует минимального обслуживания. Однако есть несколько ключевых моментов, которые помогут обеспечить нормальную работу системы.
Каждые три-шесть месяцев: заменяйте воздушные фильтры. Если вы постоянно включаете вентилятор, заводите домашних животных или живете в пыльной среде, вам придется чаще менять воздушные фильтры.
Каждые пять лет: поручите квалифицированному специалисту по обслуживанию провести базовую проверку системы.
В чем разница между геотермальным тепловым насосом и воздушным тепловым насосом?Геотермальный тепловой насос извлекает тепло из земли , где температура составляет ~ 50-55 градусов, всего на несколько футов ниже линии замерзания.Тепловой насос с воздушным источником отбирает тепло из наружного воздуха .
Земной тепловой насос обычно более эффективен, чем воздушный тепловой насос, потому что под землей колебания температуры меньше, чем у воздуха снаружи. Это означает, что геотермальные тепловые насосы потребляют меньше энергии для обогрева и охлаждения.
Подумайте об этом так — вы хотите, чтобы внутри вашего дома было около 70 градусов. Температура грунта около 50 градусов. Геотермальному тепловому насосу достаточно повысить начальную температуру на 20 градусов, чтобы в вашем доме круглый год было комфортно.
А на улице температура может быть от 10 до 90 градусов! Тепловому насосу с воздушным источником намного сложнее поднять или опустить температуру в вашем доме до 70 градусов, когда он запускается из экстремального места.
Могу ли я получить какие-либо налоговые льготы или другие льготы за установку геотермального теплового насоса?Да! Ознакомьтесь с нашим подробным руководством по федеральному налоговому кредиту на геотермальную энергию и узнайте, какие еще существуют льготы для штата и коммунальных предприятий.
Сколько стоит установка геотермальной системы отопления и охлаждения? СтоимостьDandelion Geothermal начинается с 18 000–25 000 долларов США за 3–5-тонную систему с тепловым насосом, которая включает все затраты на установку после применения государственных и федеральных стимулов.
Также доступны варианты финансирования с нулевым снижением стоимости от 150 долларов в месяц. Около половины наших клиентов предпочитают финансировать систему и сразу же начинают экономить.
Цена может увеличиваться в зависимости от дополнительных сложностей, таких как зонирование и модернизация электрооборудования.Интересно, какие еще факторы могут повлиять на окончательную стоимость? Мы составили самый полный справочник цен на геотермальную энергию в Интернете.
Сколько стоит замена геотермального теплового насоса?Средний геотермальный тепловой насос стоит от 1500 до 2500 долларов за тонну. Хотя точный размер теплового насоса определяется потребностями дома в отоплении и охлаждении, для стандартного дома на одну семью площадью 2000 квадратных футов обычно требуется 5-тонный тепловой насос (от 7500 до 12500 долларов).
Срок службы геотермального теплового насоса обычно составляет 20-25 лет.
Сколько денег я могу сэкономить с геотермальным тепловым насосом?Большинство домовладельцев видят существенное снижение счетов за топливо для отопления и умеренное увеличение их счетов за электроэнергию, что приводит к общему сокращению ежемесячных счетов за электроэнергию. В зависимости от типа топлива, используемого в вашей старой печи, и ваших потребностей в отоплении, общая экономия может составить тысячи долларов в течение срока службы вашей геотермальной системы Dandelion.
Эту экономию можно понять с помощью простого уравнения:
Затраты на отопление и экономия, связанная с геотермальной системой, относятся к ценам на энергию.Поскольку цены на природный газ, пропан и топочный мазут растут по сравнению с ценой на электроэнергию, экономия, связанная с получением геотермальной энергии, увеличивается.
Хотите узнать, подходит ли вам геотермальная энергия? Щелкните ссылку, чтобы пройти короткую квалификационную викторину!
Типы подземных теплообменников (GHEX)
Земля как тепловая батарея (28 секунд)
Подземные теплообменники для геотермальных тепловых насосов (ГТН) не размещаются до тех пор, пока не будут известны тепловые нагрузки зданий, которые они будут обслуживать.Начать бурение или копать и просто «бросить трубу» не приведет к эффективной установке. Это больше похоже на то, как в июле в Долине Смерти наклеить картон передний радиатор автомобиля. Чтобы наши тепловые насосы работали эффективно (или для экономии двигателя вашего автомобиля), нам нужны надлежащие скорости теплообмена. Если вы хотите использовать землю в качестве тепловой батареи, эта батарея должна иметь достаточную емкость для отвода тепла, которое вы хотите получить (ИСТОЧНИК ТЕПЛА), или для импорта тепла, которое вы хотите утилизировать (ТЕПЛООБРАБОТКА).И, как и все батареи, кабельное соединение должно быть подходящего размера для передачи этой энергии со скоростью , которая вам нужна.
Контуры заземленияGHP — это не ракетостроение (особенно в небольших зданиях), но они требуют планирования и тщательной установки. Здесь мы опишем и проиллюстрируем множество типов, но все они предназначены для импорта или экспорта тепловой энергии в соединении GHP с землей. В то время как скважины и петли в траншеях являются местом, где происходит «действие» теплообмена, коллекторы, которые подают и возвращают их, являются критически важными элементами, требующими некоторых проектных работ.Простота часто бывает рентабельной, но при этом элегантной. Существуют установленные системы, которые используют слишком много мощности накачки контура, тратя впустую электрическую энергию, которую можно было бы сэкономить с помощью более разумной конструкции. Правильное тестирование и ввод систем в эксплуатацию важны для того, чтобы конструкция зарекомендовала себя при запуске.
ТИПЫ ПОДЗЕМНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВСуществует два основных стиля систем доставки GHEX: замкнутый цикл и открытый цикл. Замкнутые контуры являются наиболее распространенными и циркулируют одну и ту же жидкость между основным теплообменником теплового насоса и подземным режимом — снова и снова.Открытый контур перекачивает воду из колодца, пруда или озера в прямоточном режиме через главный теплообменник теплового насоса. То, где этот возвратный продукт заканчивается, может быть проблемой (и чистота этой воды важна для защиты теплообменника от мусора или биологического загрязнения), но это часто означает повышение эффективности (COP, коэффициент производительности) ) над схемами с замкнутым контуром. Почти во всех петлях используются трубы из полиэтилена высокой плотности (HDPE), а в некоторых — из полиэтилена с поперечными связями.Существует еще более редкая схема, называемая DX (прямой обмен), где сам контур хладагента контактирует с подземными пластами, но мы не будем рассматривать этот метод здесь.
Залитые геотермальные скважины Вертикально пробуренный ствол диаметром от 4,5 до 8 дюймов пробивается в грунт на заданную глубину (в зависимости от доступа, геологии, проводимости или выбора). Петля с U-образным изгибом трубы HDPE опускается на дно ствола, а временная линия, называемая «Tremie», направляется на дно, где она перекачивает смесь бентонитовой глины, песка и воды, когда она втягивается к поверхности. .Эта смесь фактически набухает на 5-8% относительно стенки скважины, помогая изолировать от перекрестного загрязнения водоносного горизонта или проникновения поверхностной воды вдоль залитого цементным раствором цилиндра
.
Несколько стволов в одном и том же поле ствола обычно разделены на 15-20 футов по бокам, чтобы обеспечить доступ к большей части пласта и свести к минимуму вероятность сноса бурения в соседние стволы. В зависимости от доступа, геологических характеристик пласта и типа проекта такие стволы могут иметь глубину от 150 до 600 футов.В последнем случае иногда используются двойные петли с U-образным изгибом.
Поскольку температура под землей не меняется ниже 25 футов, после того, как будет создана геотермальная скважина, температура, подаваемая в теплообменник контура заземления GHP, будет почти постоянной. По этой причине такие места с экстремальным климатом, как Северная Дакота зимой и Лас-Вегас летом, значительно выиграют от такой стабильной температуры воды на входе.
Горизонтальное бурениеГоризонтальное бурение GHEX также возможно, обычно меньшего диаметра, с цементным раствором или без него, в зависимости от условий почвы.Буровые установки имеют меньшую стоимость и обладают отличной способностью спускаться на выгодную глубину под существующими зданиями и инфраструктурой (при условии, что все это известно заранее). Horizontal имеет большой потенциал для использования при модернизации существующих зданий с помощью GHP.
Траншейные установки (конфигурации с прямой трубой, беговой дорожкой и Slinky®)Более мелкая, но все же эффективная установка GHEX — это траншейная установка.Копать можно с помощью экскаватора с обратной лопатой, обычного экскаватора, мини-экскаватора или траншеекопателя с цепью, который выкапывает глубокую, но узкую щель в земле. В каждом случае состав почвы более важен, чем вертикальное бурение, из-за разнообразия грунтов и их проводимости в широких пределах. Если есть много места и рытье траншеи стоит недорого, обычно используется метод прямого развертывания трубы. Когда несколько труб движутся параллельно в одной плоскости, мы называем эту конфигурацию беговой дорожки. Когда доступна меньшая территория GHEX, возможен более концентрированный метод обмена.Он называется Slinky®, и его товарный знак основан не на игрушке, а на уникальном методе установки проводящей трубки.
На одной из фотографий галереи (ниже) приспособление используется для формирования петель Slinky® определенного диаметра и расстояния. Диаметр понять несложно. Питч может быть чем-то менее понятным. Это расстояние (в дюймах) между положением на 9 часов петли, которую вы только что закрепили, и положением на 9 часов следующей петли, которую вы размещаете. Например, петля диаметром 36 дюймов с шагом 36 дюймов будет представлять две петли, соприкасающиеся в их положениях на 9 часов (петля справа) и на 3 часа (петля слева).Петля Slinky®, показанная на приведенном ниже приспособлении, включает более 9 футов проводящей трубы на каждый линейный фут траншеи. Шеститрубный метод, показанный на первом слайде, предусматривает развертывание 6 футов проводящей трубы на каждый линейный фут, а три верхних участка трубопровода находятся в менее эффективном и мелководном месте.
Поля петельSlinky® также возможны, но, если они не расположены широко между ними, они менее эффективны, чем одиночные, широко разнесенные участки (которые, соответственно, более дороги в установке).
Щелкните любое изображение для увеличения и продвижения
Новейшая система вертикального размещения отверстий, Geo HelixБыла разработана другая система теплообменника, в которой используется шнек для бурения скважины диаметром 24 дюйма на глубину 22 дюйма.
Это отверстие принимает подвешенный вертикальный змеевик из трубы HDPE (полиэтилена высокой плотности) 3/4 дюйма, петли которой диаметром 22 дюйма разделены гибкими удерживающими полосами на расстоянии 7,7 дюйма друг от друга. Засыпка — песок (без затирки) для немедленного уплотнения.Дренажная вода с крыши и поверхности может быть направлена в скважины для лучшего увлажнения и улучшения теплопередачи. GeoHelix изготавливается в выдвинутом положении, а затем складывается для хранения и транспортировки. Он удлиняется на всю длину непосредственно перед установкой в шнек. Примерно 2,5 из этих 20-футовых теплообменников в отверстиях глубиной 22 фута обслуживают одну тонну мощности теплового насоса в типичной почве. Во второй конфигурации GeoHelix используются трубы из полиэтилена высокой плотности ½ дюйма в скважинах глубиной 15 дюймов и диаметром 24 дюйма; 4 из них обычно используются на тонну мощности теплового насоса.Две версии GeoHelix имеют равную площадь поверхности НКТ на тонну при рекомендуемом размере 2,5 и 4 бухты на тонну.
GeoHelix предназначен для однородных, не каменистых почв, таких как центральные долины Калифорнии, где легко выполняется бурение с предсказанием. Демонстрационный проект Honda Smart House в Уэст-Дэвисе был построен с использованием этих теплообменников, как и Parkview Place, многоквартирное здание в центре Дэвиса (см. www.parkviewplacedavis.com ). GeoHelix производится компанией Integrated Comfort Incorporated из Уэст-Сакраменто, Калифорния.Западный центр эффективности охлаждения Калифорнийского университета в Дэвисе (в Дэвисе, Калифорния) в настоящее время имеет финансируемый контракт на НИОКР, который будет способствовать дальнейшей оптимизации конструкции GeoHelix. На веб-сайте CaliforniaGeo также есть дополнительная информация о Parkview Place на отдельной странице.
Противодействуя ограниченным подземным пластам, которые могут быть пробурены таким образом, существуют компенсирующие преимущества, такие как широко доступные мини-экскаваторы и обычные экскаваторы с обратной лопатой, которые можно заказать для обслуживания проектов без использования традиционных буровых установок.Эксплуатация и установка оборудования могут выполняться более разнообразными строительными работами, что сокращает задержки и снижает затраты. Эти фотографии любезно предоставлены компанией Integrated Comfort Inc.
. Жидкость (и теплообмен под водой)В этом случае использование термина «контур заземления» немного неверно, но теплообмен между двумя погруженными жидкостями, разделенными проводящей трубой, даже лучше, чем под землей.Это потому, что плотность среды увеличивается, когда вы переходите от воздуха к грязи, жидкости и, наконец, к твердой породе. Все дело в повышенной плотности (теплоемкости) для улучшения теплопроводности. Но в случае с жидкостями есть дополнительное преимущество. Вода является хорошей проводящей средой, но она также является конвективной. Это означает th
при отводе тепла от или обратно в
Сборные Slinkies® разворачиваются и прикрепляются к плотам. Жатки вдоль плота не нужны. Бесплатное воздушное соединение
вода смешивается сама собой, конвективно, вовлекает воду, которая еще не соприкасалась с вашей петлей или теплообменной пластиной. Чем больше разница температур, тем выше скорость теплообмена между содержимым петлевой трубы и водным объектом. Целые бухты петлевой трубы с предварительно вставленными прокладками для улучшения контакта могут быть помещены на плоты связками. Также петлевые трубы могут быть сконфигурированы как Slinkies® и прикреплены к конструкциям плота.В обоих случаях они нуждаются в позиционировании при нейтральной плавучести и будут опускаться на дно пруда или озера при заполнении водой.
Еще один плот Slinky®, готовый к спуску и разнесению. Предоставлено воздушным соединением.
Расстояние между затонувшим плотом от дна пруда будет удерживать грязь и мусор от петель, позволяя им лучше взаимодействовать с водной средой. Земля на дне пруда помогает стабилизировать температуру воды в пруду.В верхней части Среднего Запада это важное соображение, особенно потому, что поверхность небольших прудов или озер покрывается полезным слоем изолирующего льда в очень холодную погоду.
Перед погружением 20-тонному GHEX необходима гребная лодка для маневрирования. Предоставлено, Air Connection, Санта-Роза, Калифорния.
Тарелки Slim Jim® Lake
Новейшим членом семейства подводных теплопроводных петель является твердый металлический пластинчатый теплообменник, в сотовые конструкции которого вода подается внутрь между двумя металлическими пластинами для передачи тепла.Эти плиты использовались в озерах, больших декоративных прудах для многоквартирных домов GHP, а также в оживленных озерах и гаванях. Когда озеро недостаточно глубокое или может возникнуть проблема зацепления коллекторов якорными тросами, рыболовными снастями или другими тросами, плиты подвешивают прямо под мостками дока, где они более безопасны. В гаванях с морской водой обычно пластины из нержавеющей стали заменяются титановыми, поскольку их металлическая структура не подвержена коррозии или морской жизни. Когда водоемы меньше и способность теплопередачи может быть менее определена, такие водоемы могут включать в себя центральные фонтаны, которые могут значительно охладить водоем.
Дисплей Slim Jim®, вид сбоку.
Поперечное сечение Slim Jim®, показывающее водяные каналы контура заземления.
Плот единиц Slim Jim® грузоподъемностью 40 тонн опускается и при затоплении будет опираться на распорные салазки. Предоставлено AWEB Supply.
Понимание геотермальных систем отопления и охлаждения
Геотермальные системы отопления и охлаждения стали популярными среди домовладельцев по всей территории США, поскольку в центре внимания уделяется сокращению выбросов энергии и углеродному следу.Геотермальные системы существуют с 1940-х годов, начиная с обеспечения основного нагрева воды. Со временем внедрение новых технологий и достижений в системах обработки воздуха сделало геотермальные системы пригодными в качестве коммерчески жизнеспособной альтернативы более традиционным системам HVAC.
Геотермальные системы отопления и охлаждения, также называемые геотермальными тепловыми насосами (GSHP), обеспечивают нагрев и охлаждение путем обмена теплом с землей. В этих системах используется то обстоятельство, что температура грунта остается относительно постоянной в течение всего года, в пределах от 45 o до 75 o F.В зависимости от сезона земля может служить источником тепла или радиатором.
Внедрение геотермальных систем кондиционирования позволяет сэкономить от 20% до 60% счетов за коммунальные услуги. Кроме того, даже несмотря на то, что первоначальные затраты на установку могут быть высокими, относительно короткий период окупаемости в 6-7 лет компенсирует первоначальные вложения. По истечении этого срока это не требует особого обслуживания и становится энергосберегающей системой HVAC для вашего дома.
Все геотермальные системы охлаждения и отопления имеют несколько общих компонентов.К ним относятся механизм для передачи теплоносителя на землю и обратно, тепловой насос для перемещения жидкости и распределительную систему.
Давайте взглянем на каждую из этих подсистем и их роли.
Геотермальные петлевые системы
Все виды геотермальных систем используют сеть соединенных между собой труб, используемых в качестве теплообменников, размещенных под землей. Зимой, когда воздух холодный, а земля теплая, хладагент в этих змеевиках поглощает тепло от земли и передает его в здание.Этот же процесс меняется на противоположный летом, когда тепло поглощается из здания и отводится в землю.
Эта система контура подключается к геотермальному тепловому насосу. Он включает компрессор, насос и дополнительный блок обработки воздуха, если система нагревает воздух. Затем этот воздух циркулирует по всему дому с помощью системы воздуховодов и вентиляционных отверстий.
Геотермальные системы классифицируются в зависимости от конструкции теплообменников. Это могут быть закрытые петли, открытые петли, вертикальные, горизонтальные петли, петли для пруда или узкие петли.Системы с замкнутым контуром рециркулируют уже имеющийся в системе хладагент. С другой стороны, системы с открытым контуром постоянно обновляют хладагент, используя пресноводное озеро или подземный водоносный горизонт, поскольку в этом случае хладагент в основном представляет собой воду.
Геотермальные системы с замкнутым циклом
Системы с замкнутым контуром обычно используются для геотермальных систем. Вода, смешанная с антифризом или другим подходящим хладагентом, используется в змеевиках теплообменника в качестве теплоносителя.Нет необходимости постоянно пополнять жидкость в системе. Эта система может быть дополнительно разделена в зависимости от ориентации контуров теплообменника в земле.
Петли вертикальные
Как видно, теплообменники этого типа ориентированы вертикально. Отверстия просверливаются на глубину до 400 футов, и в них помещаются U-образные трубы. Затем несколько U-образных трубок в разных отверстиях соединяются, образуя замкнутую сеть, которая затем соединяется с насосом и компрессором (если таковой имеется).
Затем скважина заполняется цементным раствором, чтобы обеспечить лучшую теплопроводность между U-образными трубками и землей. Количество скважин, расстояние между ними, глубина и объем жидкости в U-образных трубках зависят от характеристик почвы, потребностей дома в отоплении и охлаждении, колебаний температуры.
Преимущество такой конструкции в том, что ее можно разместить на небольшой площади по сравнению с горизонтальными петлями. Это делает его идеальным для небольших домовладельцев или школ в застроенных районах, где недвижимость часто может быть премиум-класса.Но нужно принимать профилактические меры, чтобы скважины были достаточно прочными, чтобы не обрушиться. Более того, пробуренный грунт должен по-прежнему удерживать здания в непосредственной близости.
Петли горизонтальные
Система горизонтальных петель состоит из труб, расположенных горизонтально вдоль земли. Выкапывается неглубокая и длинная траншея глубже линии промерзания, в которую помещаются U-образные трубы. Обычно глубина составляет от 1 до 3 метров.Длина может достигать 400 футов, в зависимости от конкретных требований.
Глубина может иметь огромное влияние на характеристики нагрева и охлаждения горизонтальной петлевой системы. Если петли слишком мелкие, они могут поглощать тепло от солнца во время перехода с зимы на лето, когда земля еще сравнительно холодная. Это увеличивает тепловую мощность системы. Но отрицательный эффект заключается в том, что в зимние месяцы петли будут охлаждаться с большей скоростью из-за их близости к поверхности.
Эту проблему можно устранить, увеличив глубину петель, при этом повышенная стоимость установки компенсируется экономией энергии. Другое решение — использовать теплопроводящий верхний слой над петлями. Это предотвращает воздействие на петли верхнего слоя почвы или атмосферных изменений температуры.
Горизонтальные петлевые системы больше подходят для участков с большим количеством грунта, который можно откопать, например, в больших фермерских домах, загородных усадьбах и т. Д.
Обтягивающие петли
Подобно горизонтальным петлям, узкие петли используются там, где необходимо использовать горизонтальные петли, но недостаточно места. Змеевидные трубы укладывают в неглубокие траншеи, похожие на горизонтальные петли. Эти петли накладываются друг на друга при размещении на дне траншеи. Это обеспечивает такое же расстояние, на которое жидкость может проходить внутри труб, но с укороченной длиной охвата всей системы.
Петли для пруда
Эти системы используются там, где поблизости есть подходящий водоем.Петли можно погружать под воду или ставить на дно водоема. Такая система не требует затрат на копание или бурение, а в случае неисправности или утечки обеспечивает легкое извлечение петлевой системы. Водоем должен быть достаточно глубоким, чтобы поверхностные эффекты температуры не переходили в петли.
Геотермальные системы открытого цикла
Системы с открытым контуром — самые простые из всех форм геотермальных систем отопления.Труба с открытым концом используется для забора воды из подземного водоносного горизонта, горячего источника или другого подходящего источника воды. Затем эта вода проходит через теплообменники теплового насоса. Затем использованная вода сбрасывается в том же источнике воды на подходящем расстоянии от водозабора. Однако у систем с разомкнутым контуром есть несколько проблем.
Необходимо тщательно следить за тем, чтобы входящая вода была достаточно чистой и имела подходящий минеральный состав, чтобы не повредить тепловой насос или теплообменники.Растворенные химические вещества или твердые вещества в воде могут вступать в реакцию с материалом теплообменника и служить ускорителем коррозии. Известковый налет может образовываться внутри труб, уменьшая тем самым поток воды.
Более того, экологические нормы в некоторых местах требуют, чтобы выходная вода была очищена перед сбросом. Даже более строгие правила могут полностью запретить слив воды, что потребует использования замкнутых систем.
Геотермальные тепловые насосы
Почти каждый тип геотермальной системы имеет тепловой насос.Обычно его устанавливают в шкафу, где-то вне поля зрения. Геотермальный тепловой насос состоит из компрессора, теплообменника и других связанных систем управления. Если система отопления и охлаждения использует воздух для кондиционирования внутренних помещений, то в комплект поставки также входит установка кондиционирования воздуха.
Тепловые насосы работают за счет обмена теплом между хладагентом (обычно водой) в контурах заземления и средой внутри воздуховодов. В зимние месяцы вода поглощает тепло от земли и направляется к теплообменнику теплового насоса.Затем хладагент сжимается, повышая его температуру и превращая его в газ. Затем тепло из хладагента извлекается с помощью теплообменников и проходит через систему каналов или труб по всему дому. Последний шаг обычно делается с приточно-вытяжными установками, если воздух используется для распределения тепла.
В летние месяцы этот процесс меняется на противоположный. При геотермальном охлаждении хладагент поглощает тепло из помещения и отводит его на землю через подземные контуры.
Геотермальная распределительная система
Как и канальные системы кондиционирования воздуха, геотермальные системы также используют систему воздуховодов. Это делает геотермальные системы особенно подходящими для проектов ремонта в домах с уже установленными воздуховодами. Затем для этой цели можно использовать существующие воздуховоды.
Это справедливо для систем, передающих тепло по всему зданию с помощью воздуха, называемых системами жидкость-воздух. Приточно-вытяжные установки, представляющие собой большие вентиляторы, перемещают большие объемы воздуха по воздуховодам.Но в некоторых системах вода напрямую перекачивается по всему дому с использованием труб, встроенных в основную конструкцию дома, или через радиаторные обогреватели — такое устройство называется водо-водяным.
Водопроводные системы можно также использовать в качестве водонагревателей для бытовых нужд. Геотермальный тепловой насос может поддерживать в проточной воде комфортную температуру 120 o F, что меньше, чем требуемые 150-200 o F, достигаемые с помощью котлов. Но предварительный нагрев воды через геотермальную систему приводит к экономии энергии с помощью котла.
Устройства «вода-вода» — популярный вариант в системах распределения воды для отопления и охлаждения. Петли встраиваются под пол или в стены. Эти петли остаются вне поля зрения и не издают шума, но при этом обеспечивают нагрев и охлаждение. Другой вариант — использовать системы отопления плинтусов в сочетании с геотермальными системами. Но будьте осторожны с этим вариантом и проконсультируйтесь со специалистом по поводу правильного определения размера вашего дома и требований к отоплению.
Затраты на установку геотермального отопления и охлаждения
Геотермальные системы представляют собой более высокие первоначальные инвестиции, чем современные системы отопления и охлаждения домов, хотя эти затраты постепенно снижаются.При темпах роста рынка геотермальных систем около 12% в год, все больше и больше производителей усиливают конкуренцию и снижают цены.
В среднем домашние геотермальные системы могут стоить от 10 000 до 30 000 долларов. Точное количество зависит от характеристик почвы, площади, которую предстоит выкапывать, будь то система с вертикальной или горизонтальной петлей, зоны кондиционирования в доме, предшествующей системы воздуховодов и качества установки. Более дорогие версии могут стоить даже дороже.
Кроме того, выбор между водой-воздухом и водой-водой также может повлиять на стоимость. Тепловые насосы типа вода-воздух — более экономичный выбор между ними.
Бурение и земляные работы могут составлять более половины общей стоимости установки геотермальной системы. Установка геотермального теплового насоса для всей системы также может быть дорогостоящей. По данным Министерства энергетики США, геотермальное отопление и охлаждение обходятся в среднем в 2500 долларов за тонну.
Преимущества геотермальных систем отопления и охлаждения
Геотермальные системы обладают многочисленными преимуществами.Давайте посмотрим на некоторые из них:
Что касается эффективности, геотермальные системы отопления и охлаждения намного превосходят традиционные системы кондиционирования воздуха. Основная причина этого в том, что система геотермального теплового насоса не выбрасывает тепло в горячую окружающую среду, а скорее передает его в прохладную среду.
Как обсуждалось ранее, геотермальная система может обеспечить экономию энергии до 50%. В жаркие летние месяцы это может показаться находкой. Частично это связано с высоким коэффициентом энергоэффективности геотермальных систем, достигающим 25 по сравнению с 15 для обычных систем.Следовательно, геотермальное охлаждение может иметь большое влияние на ваши летние счета.
В геотермальной системе не так много деталей, о которых нужно заботиться, как в обычной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Нет воздуховодов; нет заслонок и жалюзи; нет необходимости держать топливо под контролем. Вам не нужно обслуживать печь зимой и тепловой насос летом. Двумя основными компонентами геотермальных систем являются контуры заземления и тепловой насос. Контуры заземления устанавливаются в самом начале и редко нуждаются в повторном уходе.
Средний срок службы обычного кондиционера составляет около 10-15 лет. Но это только после должного ухода и ухода. Если вы пренебрегаете надлежащим уходом за HVAC, срок службы может сократиться.
С другой стороны, геотермальная система отопления или охлаждения может прослужить от 20 до 50 лет. Требуется минимальное обслуживание. Контуры заземления не нужно периодически проверять, и система может работать долгое время. Это связано с тем, что геотермальная система не подвергается воздействию агрессивных элементов круглый год.Обычная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха подвержена воздействию ветра и перепадов температуры, а также вредных загрязнителей, присутствующих в воздухе.
Экономия за счет геотермальной системы отопления и охлаждения
Довольно затрат, поговорим об экономии! В настоящее время дома с установленными геотермальными системами имеют право на получение федерального налогового кредита в размере 30%. В дополнение к этому, большинство штатов или электроэнергетических компаний предоставляют скидки или субсидии домам, использующим геотермальные энергетические системы. Это также может значительно снизить затраты на геотермальный тепловой насос.Чтобы узнать, имеете ли вы право на скидку, перейдите в базу данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности.
Ваши счета за электроэнергию также резко упадут. По оценкам, 42% энергии в доме используется для отопления. Использование геотермальных систем может сократить это использование на 50%, в зависимости от специфики участка. То же самое и с выбросами парниковых газов.
При среднем сроке службы 20-25 лет геотермальные системы отопления и охлаждения могут привести к экономии энергии до 75 000 долларов в течение всего срока службы.Срок окупаемости намного короче и составляет в среднем 5-8 лет. Как видите, даже несмотря на то, что затраты на геотермальное отопление и охлаждение на начальном этапе могут быть высокими, в долгосрочной перспективе они окупятся.
Стоит ли рассматривать геотермальные системы?
Абсолютно да. Экономия энергии и сокращение выбросов, достигаемые с помощью геотермальных систем, действительно делают их привлекательным предложением. Даже если геотермальные системы не предоставляют полный пакет, их можно использовать в качестве дополнительных систем.
Окончательный выбор зависит от вашей конкретной ситуации: новый дом или старый, требуемая мощность обогрева и охлаждения и многое другое. Также нужно учитывать финансы. Стоимость геотермального теплового насоса может показаться непомерно высокой. Но, как всегда, с системами HVAC, обязательно проконсультируйтесь с опытным профессионалом, прежде чем тратить свои деньги!
9 марта 2021 г.Плюсы и минусы геотермальных тепловых насосов
Последнее обновление 21.01.2020
Земляные тепловые насосы (GSHP) — это инновационная технология обогрева и охлаждения, но они могут подходить не для всех домов.Важно понимать плюсы и минусы геотермальных тепловых насосов, а также то, как уникальные характеристики вашей собственности могут помочь определить, подходит ли вам установка геотермального теплового насоса.
Факторы, которые следует учитывать перед установкой теплового насоса с грунтовым источником
Большинство владельцев недвижимости могут извлечь выгоду из геотермальных тепловых насосов, но важно понять, что делает недвижимость более или менее подходящей для установки, до подписания контракта.Географические и экологические факторы, наличие скидок и льгот, а также ваша нынешняя система отопления и охлаждения — все это может помочь определить, стоит ли устанавливать GSHP на вашем участке.
Географические факторы и факторы окружающей среды
Многие объекты имеют достаточно физического пространства для установки геотермального теплового насоса. Прежде чем предлагать систему, установщик геотермального теплового насоса осмотрит вашу собственность, чтобы определить, подходит ли она для горизонтального или вертикального контура заземления.Хотя обе конструкции системы обеспечивают преимущества в области энергоэффективности и экономии, установка системы с вертикальным контуром обычно требует больше времени и денег, так как вам нужно будет поставить буровую установку на свой участок и, возможно, пробурить твердые породы.
Тип почвы вашей собственности также влияет на затраты и время на установку геотермального теплового насоса. Например, если почва на вашем участке мягкая и ее легко выкопать, установка займет меньше времени и денег, чем установка в более плотных грунтах на глинистой основе или в скальных образованиях.Кроме того, рассмотрите надземные особенности вашей собственности, которые влияют на доступное пространство. Вам потребуется место для установки тяжелой техники, и вам, возможно, потребуется физически изменить ландшафт вашей собственности в процессе установки (особенно для установки с горизонтальным контуром).
Если на участке есть водоем, вы можете даже подумать об установке геотермальной системы пруд / озеро. Хотя установка геотермальной петли между прудом и озером встречается реже, чем установка подземных петель, она требует гораздо меньше тяжелого оборудования и времени, что сокращает расходы.Чаще всего водоемы / озера лучше всего подходят для больших коммерческих или промышленных зданий.
Скидки и льготы
В большинстве случаев система теплового насоса с грунтовым источником сэкономит вам деньги в долгосрочной перспективе, но первоначальные затраты на установку могут показаться немного устрашающими. Если вас беспокоит цена на геотермальную энергию, понимание преимуществ доступных скидок и льгот может помочь вам определить, подходят ли вам эти инвестиции.
Некоторые штаты и коммунальные службы предлагают финансовые стимулы для геотермальных установок. Часто эти стимулы попадают в категорию «Энергоэффективность». Кроме того, налоговый кредит на возобновляемые источники энергии для жилищного строительства (также известный как инвестиционный налоговый кредит или ITC) дает домовладельцам повсюду налоговый кредит в размере 30 процентов от общей установленной стоимости системы теплового насоса с наземным источником.
Для получения дополнительной информации о том, какие скидки и льготы доступны рядом с вами для геотермальных тепловых насосов, посетите Базу данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности (DSIRE).
Существующая система центрального отопления / охлаждения
Земной тепловой насос почти всегда экономит ваши ежемесячные расходы на отопление и охлаждение по сравнению с газовой или масляной печью, но уровень экономии и срок окупаемости могут варьироваться в зависимости от вашего существующие системы отопления и охлаждения. Например, если вы хотите модернизировать свою собственность с помощью геотермальной энергии и уже имеете соответствующие воздуховоды, вам не придется платить за дополнительные компоненты или рабочую силу для установки новых воздуховодов или обновления существующей системы, что может повлиять на общую сумму авансовых затрат. новой системы.
Плюсы и минусы грунтовых тепловых насосов
Как и в случае любого другого важного энергетического решения, существует ряд плюсов и минусов, которые следует учитывать при рассмотрении вариантов геотермального теплового насоса. Вот несколько главных, о которых следует помнить:
| Плюсы ГШП | Минусы ГШП |
|---|---|
| Значительная экономия на отоплении и охлаждении | Высокие предварительные затраты на установку |
| Экологичность | Может потребоваться существенное изменение ландшафта |
| Работа в большинстве климатических зон | Системы с разомкнутым контуром могут загрязнять грунтовые воды |
Преимущества технологии GSHP
Вот некоторые из основных преимуществ установки геотермального теплового насоса:
Значительная экономия затрат на отопление и охлаждение
По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), владельцы недвижимости, устанавливающие геотермальные тепловые насосы, могут сэкономить до 70 процентов на расходах на отопление и до 50 процентов на расходах на охлаждение, что может привести к увеличению ежегодно экономить более 1000 долларов.При таком уровне экономии энергии геотермальные системы обычно имеют период окупаемости от 5 до 7 лет, что делает GSPH отличным долгосрочным финансовым вложением.
Экологичность
По сравнению с традиционными технологиями домашнего отопления и охлаждения на основе ископаемого топлива, геотермальные тепловые насосы являются более экологически безопасным вариантом. В отличие от котлов или печей, геотермальные тепловые насосы не требуют сжигания ископаемого топлива для производства тепла. Однако GSHP для работы полагаются на электричество, и если вы не генерируете собственную возобновляемую электроэнергию, вы, скорее всего, будете использовать свой тепловой насос с электросетью, которая часто поступает из ископаемого топлива и возобновляемых источников.
Даже если вы используете свой тепловой насос на невозобновляемой электроэнергии, высокая эффективность наземных тепловых насосов означает, что вы все равно будете использовать меньше энергии, произведенной из ископаемого топлива, чем при использовании печи или котла. Тепловые насосы, работающие на земле, могут иметь КПД более 400 процентов, то есть они могут преобразовывать одну единицу электроэнергии в 4 или более эквивалентных единиц отопления или охлаждения для вашей собственности. Для справки, традиционные печи, работающие на ископаемом топливе, имеют КПД от 70 до 90 процентов.
GSHP хорошо работают почти во всех климатических условиях
Хотя на эффективность систем теплового насоса с воздушным источником влияет внешняя температура (поскольку они используют температуру воздуха для сбора и рассеивания тепла), тепловые насосы с грунтовым источником практически не подвержены влиянию холодным или теплым климатом.Это потому, что земля существует под землей с почти постоянной температурой повсюду, независимо от температуры воздуха над землей. Экстремальный климат или районы с особенно влажной почвой могут повлиять на тип теплового насоса, который вы хотите установить, но в целом геотермальные тепловые насосы хорошо работают независимо от климата благодаря постоянному нагреву земли.
Недостатки технологии GSHP
Вот некоторые недостатки установки геотермального теплового насоса, о которых следует помнить при оценке вариантов отопления и охлаждения:
Высокие предварительные затраты на установку
Геотермальные тепловые насосы могут потребовать значительных предварительных затрат, особенно если вам необходимо установить или модернизировать воздуховоды на вашем участке.Вы можете рассчитывать заплатить от 10 000 до 30 000 долларов за полную установку GSHP без учета любых местных или федеральных налоговых льгот и скидок. Тепловые насосы с воздушным источником (ASHP) обычно имеют более низкую стоимость и также предлагают преимущества по сравнению с традиционными системами отопления и охлаждения, но не так эффективны и долговечны, как системы GSHP
.Возможные изменения ландшафта
Установка геотермального теплового насоса включает установку системы контура заземления, что может привести к значительным изменениям на поверхности земли.В частности, при настройке горизонтальной петли вашему установщику потребуется выкопать траншею на большой площади вашего участка, что может изменить настройку и внешний вид вашего участка. Вертикальные контуры заземления занимают меньше места, но по-прежнему требуют установки тяжелой техники на вашу территорию.
Системы с разомкнутым контуром могут загрязнять грунтовые воды
Геотермальные системы с разомкнутым контуром гораздо реже, чем установки с замкнутым контуром, но в случае, если вы выберете систему с разомкнутым контуром, имейте в виду, что загрязнение грунтовых вод возможно.Поскольку в системах с открытым контуром природные грунтовые воды циркулируют напрямую, есть вероятность, что вода, проходящая через ваш тепловой насос и теплообменник, загрязнит источник воды, из которого вы забираете воду.
GSHP против ASHP: что лучше?
Существуют два основных типа тепловых насосов: земляные и воздушные — как они сравниваются? На высоком уровне технология GSHP почти всегда более эффективна, чем ASHP, но технология ASHP дешевле в установке. Важно отметить, что оба типа тепловых насосов могут со временем сократить ваши затраты на электроэнергию.
AAON Продукция для обогрева и охлаждения
Геотермальные тепловые насосыГеотермальные тепловые насосы в качестве обменной среды используют постоянную температуру земли, а не температуру наружного воздуха. В нескольких футах ниже поверхности земли температура земли остается относительно постоянной. В зависимости от широты температура земли колеблется от 45 ° F до 75 ° F. Эта температура земли теплее воздуха над ней зимой и прохладнее воздуха над ней летом.Геотермальный тепловой насос использует эту постоянную температуру, обмениваясь теплом с землей через наземный теплообменник.
Нажмите, чтобы узнать больше об этих геотермальных тепловых насосах AAON
Крышные геотермальные установки для установки вне помещений
Серия RQ (2-6 тонн) | Серия РН (6-140 тонн) | Серия РЗ (45-240 тонн)Внутренние автономные геотермальные установки
Серия SB (3-18 тонн) | Серия SA (23-70 тонн) | Серия M2 (3-70 тонн)Водяные тепловые насосы
Серия WV (от 1/2 до 30 тонн) | Серия WH (от 1/2 до 20 тонн)Уникальные особенности и гибкость оборудования AAON предоставляют вам возможность применения тепловых насосов AAON в учебных заведениях, офисных зданиях, супермаркеты и магазины, музеи и библиотеки, церкви и залы, рестораны и многие другие приложения, требующие высокой эффективности, низкой Стоимость отопления и охлаждения.Оборудование может быть автономным или сплит-системой и Включает конструкцию панели из жесткого пенополиуретана AAON для экономии тепла и охлаждающие доллары от выхода из шкафа HVAC и прямой привод AAON в обратном направлении изогнутые приточные вентиляторы для эффективного движения воздуха.
Улучшенные характеристикиКонструкция шкафа из жесткого пенополиуретана
Геотермальные системы являются продуктами премиум-класса и должны быть построены с использованием корпусов премиум-класса. Шкафы из жесткого пенополиуретана с двойными стенками AAON экономят энергию на охлаждение и обогрев благодаря улучшенной изоляции и воздушным уплотнениям.Это снижает потери энергии в окружающей среде и увеличивает экономию владельца здания. Сэкономленная энергия — это сэкономленные деньги. Потери энергии на отопление и охлаждение из-за плохой изоляции и плохой герметизации воздуха приводят к значительным денежным потерям для владельцев зданий. Шкафы из жесткого пенополиуретана AAON сокращают эти денежные потери за счет улучшенного термического сопротивления, тепловых разрывов и качественных воздушных уплотнений.
Компрессор переменной производительности
Геотермальные системы с компрессорами переменной производительности повышают комфорт пассажиров и эффективность системы за счет изменения производительности системы в соответствии с мгновенной нагрузкой на обогрев и охлаждение кондиционируемого помещения.Компрессор постоянно регулирует свою мощность, чтобы точно соответствовать температуре приточного воздуха или температуре воды на выходе. В течение большей части сезона отопления и охлаждения компрессор работает с пониженным энергопотреблением, что сокращает ваши эксплуатационные расходы. За счет сочетания компрессоров переменной производительности с вентиляторами переменного объема воздуха в геотермальной конфигурации достигается максимальная энергоэффективность и резко снижаются эксплуатационные расходы.
Нагнетательный вентилятор с обратным приводом и прямым приводомВысокоэффективная геотермальная система должна дополняться высокоэффективным движением воздуха.Нагнетательные вентиляторы AAON с загнутыми назад лопатками с прямым приводом обеспечивают повышенную эффективность, более тихую работу, меньшую занимаемую площадь и большую гибкость, чем сопоставимые устройства для перемещения воздуха в отрасли HVAC. AAON предлагает группы вентиляторов, конфигурируемые от одного до четырех, с прямым приводом, с загнутыми назад лопатками, пленумными вентиляторами. Предлагая комбинации вентиляторов различной ширины и диаметра, можно выбрать вентиляторы с оптимальной производительностью. Рабочие колеса с загнутыми назад лопатками с прямым приводом потребляют на 15% меньше энергии, чем вентиляторы с загнутыми вперед лопатками с ременным приводом, при тех же требованиях к нагрузке, что делает их уникальными для высокоэффективных применений, таких как геотермальные системы.
Надежные приложенияЦентральные геотермальные установки
За счет использования больших коммерческих геотермальных систем для подачи наружного воздуха в жилые помещения или внутренние блоки можно уменьшить общее количество блоков в здании и упростить водопровод. Геотермальная система AAON может обеспечить до 140 тонн холодопроизводительности только с одним подключением к воде. Воздух от геотермальных установок на крыше можно отводить через обычные воздуховоды, либо наружный воздух можно использовать для подачи небольших внутренних установок WSHP, которые обслуживают отдельные зоны.Поскольку геотермальные системы AAON не имеют наружных вентиляторов, помимо высокой эффективности, они обеспечивают чрезвычайно тихую работу и низкие требования к техническому обслуживанию.
Двойное топливоВсе геотермальные системы AAON доступны с возможностью дополнительного и аварийного обогрева. Двухтопливные агрегаты включают дополнительный источник тепла из природного газа, сжиженного нефтяного газа, пара, горячей воды или электрического тепла. Двухтопливные системы предлагают большую гибкость, позволяя использовать второй источник тепла в качестве дополнительного тепла к тепловому насосу или в качестве резервного источника тепла, если требуется время простоя водяного контура.
Приложения, чувствительные к звуку и пространству Геотермальные сплит-системыAAON могут использоваться в новых или модернизированных приложениях. При модернизации внешние конденсаторные агрегаты с воздушным охлаждением могут быть заменены на конденсаторные агрегаты с водяным охлаждением, а во многих случаях существующие трубопроводы хладагента между компрессорно-конденсаторными агрегатами и воздухообрабатывающим агрегатом можно использовать повторно. Поскольку конденсатор с водяным охлаждением не использует внешних вентиляторов, звук агрегата часто не улавливается жителями здания и соседями.Используя сплит-систему, звук внутреннего компрессора может быть удален из жилых помещений в офисных зданиях, гостиницах, медицинских учреждениях, банках, школах, кондоминиумах, квартирах и других чувствительных к звуку местах. Теплообменник хладагент-вода вместе с компрессором также может быть расположен в механическом помещении или снаружи здания, и только тихо работающие внутренний вентилятор и змеевик остаются в занятом пространстве. Это не только удаляет звук из занятого пространства, но и устраняет необходимость в обслуживании компрессора из занятого пространства и уменьшает внутренний блок, экономя ценное внутреннее пространство.
Проектирование теплообменной системы земля – воздух | Геотермальная энергия
Если размеры системы EAHE известны, расчет скорости теплопередачи может быть выполнен либо с использованием метода логарифмической разницы температур (LMTD), либо метода ε — количества единиц передачи (NTU). В данной работе используется метод ε –NTU. Температура воздуха на выходе была определена с использованием эффективности EAHE ( ε ), которая является функцией количества единиц переноса (NTU).
Эффективность теплообменника и NTU
В теплообменнике земля – воздух для передачи тепла используется только воздух. Тепло выделяется или поглощается воздушными потоками через стенки трубы за счет конвекции и от стенок трубы к окружающей почве и наоборот за счет теплопроводности. Если предполагается, что контакт стенки трубы с землей идеальный, а проводимость почвы считается очень высокой по сравнению с поверхностным сопротивлением, то температуру стенки внутри трубы можно считать постоянной.Выражение NTU зависит от различных типов конфигураций потока в системе EAHE. В этой статье использовалось соотношение для испарителя или конденсатора (с постоянной температурой с одной стороны, т. Е. Стенки).
Общее количество тепла, передаваемого воздуху при прохождении через заглубленную трубу, определяется по формуле:
$$ {Q} _ {\ mathrm {h}} = \ dot {m} {C} _ {\ mathrm {p} } \ left ({T} _ {\ mathrm {out}} — {T} _ {\ mathrm {in}} \ right) $$
(3)
, где ṁ — массовый расход воздуха (кг / с), C p — удельная теплоемкость воздуха (Дж / кг-К), T out — температура воздуха на выходе из трубы EAHE (° C), а T в — температура воздуха на входе в трубку EAHE (° C). {- \ left (\ raisebox {1ex} {$ hA $} \! \ Left / \ ! \ raisebox {-1ex} {$ \ dot {m} {C} _ {\ mathrm {p}} $} \ right.{- \ mathrm {N} \ mathrm {T} \ mathrm {U}} $$
(9)
Эффективность теплообменника земля – воздух определяется безразмерной группой NTU. Изменение эффективности теплообменника земля-воздух в зависимости от количества передаточных единиц показано на рис. 2. Было замечено, что с увеличением значения NTU эффективность также увеличивается, но кривая быстро сглаживается. Относительный выигрыш в эффективности очень невелик после того, как значение NTU становится больше 3.Есть несколько способов построить теплообменник земля-воздух для получения заданного NTU и, следовательно, желаемой эффективности. Аналогичные результаты наблюдали Де Паэпе и Янссенс (2003).
Рис. 2Зависимость эффективности теплообменника Земля – воздух от количества передаточных единиц
Влияние проектных параметров на NTU может быть изучено с точки зрения теплопередачи и падения давления. NTU состоит из трех параметров, а именно: коэффициента конвективной теплопередачи ( ч ), площади внутренней поверхности трубы ( A ) и массового расхода воздуха ( ), которые могут варьироваться.
Площадь внутренней поверхности трубы зависит от диаметра D и длины трубы EAHE L , оба:
Коэффициент конвективной теплопередачи внутри трубы определяется как:
$$ h = \ frac {N _ {\ mathrm {u}} K} {D} $$
(11)
, где K — теплопроводность (Вт / м-К).
Чжан (2009) представил в своей докторской диссертации, что в традиционных системах теплообменников земля-воздух (ETAHE) типично наличие подземных каналов с 10 см
$$ {D} _ {\ mathrm {h}} = \ frac {4A} {P} $$
(12)
, где A — площадь поперечного сечения, а P — смоченный периметр поперечного сечения
Гидравлический диаметр круглой трубы — это просто диаметр трубы.Поэтому разумно предположить, что воздушные потоки в основном полностью развиты в ЭПТО таких размеров, и адаптировать соответствующие эмпирические корреляции для расчета коэффициента конвективной теплопередачи (КТТ). Чтобы проверить это предположение, восемь чисел Нуссельта ( N и ) корреляции, используемые в других исследованиях моделирования ETAHE (Arzano and Goswami 1997; Bojic et al. 1997, охлаждение и нагревание; Singh 1994; De Paepe and Janssens 2003; Hollmuller 2003; Sodha et al.1994; Benkert and Heidt 1997). Поскольку все корреляции были получены для полностью развитого турбулентного воздушного потока, в идеале ожидается, что они дадут аналогичные значения для тех же рабочих условий. Вариация числа Нуссельта относительно числа Рейнольдса для типичной конструкции обычного ETAHE была рассчитана с использованием всех восьми корреляций для расчета CHTC, и между результатами восьми корреляций наблюдались очень большие различия. Это может быть связано с различными экспериментальными условиями, которые были приняты для получения корреляций, например, шероховатость поверхности экспериментальных каналов.Большие расхождения указывают на то, что необходимо выбрать подходящую корреляцию, если какая-либо из существующих моделей используется для моделирования производительности системы EAHE.
Система EAHE, анализируемая в этой статье, состоит из цилиндрических труб с внутренним диаметром 0,1016 м, изготовленных из ПВХ, с общей длиной заглубления 19,228 м. Предполагая, что внутренняя поверхность труб из ПВХ, используемых в системе EAHE, гладкая, N Корреляции и , данные Де и Янссенс (2003), могут использоваться для моделирования производительности системы. {- 2} $$
(14)
Если 2300 ≤ R e <5 × 10 6 и 0.5 <-пол. r <10 6
Число Рейнольдса связано со средней скоростью и диаметром воздуха:
$$ {R} _ {\ mathrm {e}} = \ frac {\ rho {v} _ {\ mathrm {a}} D} {\ mu} $$
(15)
, где v a — скорость воздуха в трубе (м / с), D — диаметр трубы (м), а μ — динамическая вязкость воздуха (кг / м-с).
Число Прандтля определяется по формуле:
$$ {P} _r = \ frac {\ mu {c} _ {\ mathrm {p}}} {K} $$
(16)
где c p — удельная теплоемкость воздуха (Дж / кг-К)
То, что вы не знали о геотермальных тепловых насосах
Геотермальные системы отопления и охлаждения — самые экономичные системы на рынке. Каждый год профессионалы устанавливают в США 50 000 геотермальных установок, и это число быстро растет.Жители Корпус-Кристи, штат Техас, видят влияние суровой погоды и то, что эти крайности сказываются на их счетах за электроэнергию. Если вы подумываете о геотермальном тепловом насосе, читайте дальше, чтобы узнать больше об этих высокоэффективных системах.
Они сэкономят вам много денег
Распространенное заблуждение состоит в том, что геотермальные системы слишком дороги. Первоначальная установка геотермальной энергии может быть более дорогостоящей, чем традиционное отопление и охлаждение. Однако долгосрочная экономия намного перевесит эти затраты.
Очень важно обсудить ваши потребности с одним из наших специалистов в Bodine-Scott. Мы можем показать вам экономию средств и актуальные варианты характеристик вашего дома.
Типичная ежемесячная экономия, полученная от использования геотермальной энергии в жилых домах, будет составлять от 50 до 75 процентов по сравнению с традиционными системами. Государственные стимулы, такие как Закон о восстановлении и реинвестировании Америки от 2009 года, предоставляют налоговые льготы для поощрения установки геотермальных систем. Государственные и федеральные льготы экономят домовладельцу от 30 до 60 процентов общей стоимости геотермальной установки.Таким образом, вам не нужно беспокоиться о стоимости установки.
Как работает геотермальная энергия?
Температура на улице колеблется в зависимости от времени года. Однако подземные температуры на несколько футов ниже поверхности являются умеренными и стабильными благодаря изоляционным свойствам земли. В результате их лучше использовать.
Геотермальные источники используют этот чудесный источник энергии. Типичная бытовая система будет иметь внутренний блок обработки вместе с заглубленными трубами, называемыми заземляющим контуром.Есть насос обратной закачки, чтобы использовать эти подземные ресурсы. Трубы обычно делают из полиэтилена, и профессионал может закопать их вертикально или горизонтально, в зависимости от вашего дома. Если есть доступ к водоему, установщик может выбрать систему с открытым контуром. Вода прокачивается через теплообменник и после этого возвращается к источнику.
Типы геотермальных систем
Выбор идеальной системы зависит от вашего дома, почвы и климата. Наиболее распространенными типами систем являются контуры заземления, которые могут иметь горизонтальную, вертикальную конфигурацию, а также конфигурации пруда или озера.Это операции с обратной связью. Четвертый тип — это система без обратной связи. В гибридных системах используется комбинация геотермального и наружного воздуха.
- Геотермальные тепловые насосы с замкнутым контуром обеспечивают циркуляцию раствора антифриза через замкнутый контур трубопровода. Трубка закапывается в землю или погружается в воду. Теплообменник передает тепло между хладагентом теплового насоса и раствором антифриза. Опять же, лучшая конфигурация зависит от вашего дома.
- Конфигурации с открытым контуром используют колодцы или поверхностную воду в качестве перекачивающей жидкости.После циркуляции процесс возвращает воду в колодец. Чтобы этот вариант был практичным, должно быть достаточно воды.
История геотермальной энергии
Большинство из нас считает, что геотермальная энергия используется всего несколько коротких лет. Но итальянский ученый Пьеро Джинори Конти изобрел геотермальную установку, использующую пар для выработки электроэнергии в 1904 году. В Соединенных Штатах вы можете проследить использование геотермальной энергии до 1892 года. Только в 1940 году геотермальный тепловой насос был успешно реализован. .Геотермальная технология стала популярной во всем мире. В результате многие домовладельцы экономят энергию и деньги.
Геотермальные мифы
Миф: Для установки геотермальной энергии требуется много недвижимости.
Факт: Профессионал может закопать систему заземления вертикально, в зависимости от местоположения вашего дома. Если есть водоем, из которого можно черпать, много недвижимости не потребуется.
Миф: Геотермальные тепловые насосы создают много шума.
Факт: Современные насосы работают удивительно тихо, а снаружи нет оборудования, которое раздражало бы соседей.
Миф: Геотермальные системы недолговечны.
Факт: Системы заземления прослужат несколько поколений. Теплообменное оборудование может прослужить десятилетия. Когда устройство изнашивается, вам, скорее всего, потребуется только заменить теплообменник.
Миф: Геотермальная энергия может обогревать только одну область за раз.