21.10.2007 Геотермальные системы отопления и кондиционирования
Геотермальные тепловые насосы
На сегодняшний день геотермальный тепловой насос (Geothermal Heat Pump или GHP система) является наиболее эффективной энергосберегающей системой отопления и кондиционирования. Геотермальные тепловые насосы получили широкое распространение в США, Канаде и странах Европейского Сообщества. GHP системы устанавливаются в общественных зданиях, частных домах и на промышленных объектах. Толчок к развитию GHP системы получили после энергетических кризисов 1973 и 1978 годов. В начале своего развития GHP системы устанавливались в домах высшей ценовой категории, но за счет применения современных технологий геотермальные тепловые насосы стали доступны многим американцам. Они устанавливаются в новых зданиях или заменяют устаревшее оборудование с сохранением или незначительной модификацией прежней отопительной системы. Геотермальный тепловой насос был установлен даже в широко известном небоскребе Нью-Йорка The Empire State Building.
К настоящему времени масштабы внедрения геотермальных тепловых насосов в мире ошеломляют:
В США ежегодно производится около 1 млн. геотермальных тепловых насосов. При строительстве новых общественных зданий используются исключительно геотермальные тепловые насосы. Эта норма была закреплена Федеральным законодательством США.
В Швеции 70% тепла обеспечивается тепловыми насосами. В Стокгольме 12% всего отопления города обеспечивается геотермальными тепловыми насосами общей мощностью 320 МВт, использующими как источник тепла … Балтийское море с температурой + 8°С.
В Германии предусмотрена дотация государства на установку тепловых насосов в размере 400 марок за каждый кВт установленной мощности.
Общий объём продаж выпускаемых за рубежом ТН составляет 125 млрд. долларов США, что превышает мировой объём продаж вооружений в 3 раза.
В мире по прогнозам Мирового Энергетического Комитета к 2020 году доля геотермальных тепловых насосов в теплоснабжении составит 75%
Почему тепловые насосы
Потому что в очень скором времени люди перестанут так необдуманно расходовать стремительно уменьшающиеся запасы ископаемого топлива на нашей планете и вплотную займутся поисками нетрадиционных источников энергии, способных обеспечить общество услугами по теплохладоснабжению и по подаче горячей воды.
И сегодня использование геотермальной энергии - это один из наиболее эффективнейших способов снизить уровень теплового загрязнения планеты Земля и предоставить людям эффективную и экономичную альтернативу конвенциальным системам жизнеобеспечения.
Установка системы отопления и кондиционирования - решение, которое затрагивает комфорт домовладельца - и бумажник - в течение долгих последующих лет. Поэтому сегодня все больше и больше людей выбирают системы, основанные на использовании тепловых насосов, которые являются наиболее рентабельными системами с самым продолжительным сроком службы из всех ныне известных систем отопления и кондиционирования на мировом рынке. Плюс, они обеспечивает свободную горячую воду как побочный продукт кондиционирования воздуха.
Преимущества:
Экономичность. GHP системы экономят людям деньги в обслуживании и в действии. В то время как начальная цена системы может быть немного выше, чем газового котла или центральной системы кондиционирования, это не мешает домовладельцу экономить деньги ежемесячно в процессе эксплуатации этой системы . Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД GHP системы (от 300% до 700%) и позволяет получить на 1 кВт затраченной энергии 3-7 кВт тепловой энергии или 15-25 кВт мощности по охлаждению на выходе. Система исключительно долговечна и прослужит от 25 до 50 лет без особого внимания к себе. Он согреет Вас холодной зимой, принесет прохладу жарким летом, и круглый год будет снабжать Вас горячей водой для ванны, сауны и даже бассейна. Вопрос климата будет решен полностью, т.к. отпадает необходимость обслуживания, заправки фреоном и сложности с запуском, присущие котлам и кондиционерам.
Гибкость. Одиночный модуль контролирует отопление, охлаждение и нагрев воды.
Комфорт. Подобно типичным системам отопления, GHP системы используют воздух (ductwork), воду (water heat changer) или передачу тепла в помещение через площадь полов (infloor system). При работе с любым из перечисленных типов передачи тепла, GHP система работает устойчиво, колебания температуры и влажности в помещении минимальны. Отсутствует шум. Применяется мультизональный климатический контроль.
Дизайн Установка GHP не нарушает целостность интерьера и концепцию фасада здания, т.к. нет внутреннего и внешнего блока. GHP занимает минимум пространства, и о нём станет известно Вашим гостям только, если Вы этого захотите.
Экология Экологически чистый метод отопления и кондиционирования, т.к. используется возобновляемая тепловая энергия земли. Почти 40 % всей эмиссии углеродистого диоксида - результат использования энергии для отопления, кондиционирования и для обеспечивания потребности населения и промышленности в горячей воде. Это почти сопоставимо с уровнем вреда, приносимым выбросом в атмосферу выхлопных автомобильных газов. GHP системы представляют собой системы, работающие на источнике нетрадиционной энергии, что позволяет примерно на 60% уменьшить выброс в атмосферу углеродистого диоксида.
Надежность и долговечность системы GHP системы используют небольшое количество механических компонентов, и, если учесть, что компрессорные системы обычно имеют очень большой срок эксплуатации, то геотермальные системы долговечны и высоко надежны. Подземный трубопровод (петля), используемый в системе имеет гарантию до 50-ти лет и сама система непосредственно будет верно служить от 20-ти до 30-ти лет и больше.
Безопасность. Геотермальные системы безопасны и чисты, потому, что нет никакого огня сгорания, никаких вытяжных труб, и никаких ароматов; только безопасное, надежное действие год за годом .
Принцип работы GHP система работает как котел при отоплении и как кондиционер при охлаждении. Работа теплового насоса осуществляется в компрессионно-конденсаторном цикле. Теплоноситель (обычно вода) подается из земли или водоема в тепловой насос, где низко-потенциальное тепло Земли отбирается и передается по системе воздуховодов или трубопроводов к потребителю. В качестве низкопотенциального источника тепловой энергии может быть использовано тепло как естественного происхождения (наружный воздух; тепло грунтовых, артезианских и термальных вод; воды рек, озер, морей и других незамерзающих природных водоемов), так и тепло техногенного происхождения (промышленные сбросы, очистные сооружения, тепло силовых трансформаторов и любое другое бросовое тепло). Цикл приводится в действие электрическим двигателем. Энергетический цикл можно представить несколько иначе. Электричество приводит в действие электродвигатель, от которого механический момент передается на компрессор. Инициируется термодинамический цикл и тепло, накопленное землей или водоемом, отбирается теплообменниками теплового насоса. Электрическая энергия затрачивается только на перекачивание жидкости, но ничего удивительного в получении дополнительной энергии нет, т.к. используется уже накопленное Землей тепло. Сегодня тепловые насосы выпускаются тепловой мощностью от 2 кВт до 200 МВт. Зимой GHP система тепло неостывшей земли передает в дом. Этот же цикл используется и при нагреве воды. Летом GHP система излишки тепла в доме передает через теплообменник в обратном направлении.
Область применения тепловых насосов Тепловые насосы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, жилом и общественном секторах: в общественных зданиях с кондиционированием воздуха обычно применяют совмещенные кондиционеры, обеспечивающие охлаждение воздуха в теплый период и нагревание в режиме теплового насоса в холодный; в жилищно-коммунальном секторе с помощью ТН может осуществляться автономное теплоснабжение коттеджей и отдельных зданий; на промышленных предприятиях тепловые насосы применяют для утилизации теплоты низкопотенциальных ВЭР, водооборотных систем, стоков с целью использования такого тепла для теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения. Типы устройств
Геотермальный тепловой насос с открытым циклом (open loop) Тепловые насосы открытого цикла используют грунтовые воды как главный источник энергии. Теплоноситель подается непосредственно из водоема и после прохождения цикла охлажденным возвращается обратно. При идеальных условиях, использование ТН с открытым циклом может быть наиболее экономичным типом геотермальной системы.
Геотермальный тепловой насос с водоемным циклом (pond loop) Тепловые насосы с закрытым водоемным циклом крайне экономичны, так как при установке используется доступный водоем, и отсутствуют затраты на земляные работы. Спирали труб просто помещаются на дно водоема.
Геотермальный тепловой насос с вертикальным теплообменником (vertical loops) Замкнутый контур теплообменника устанавливается вертикально в подготовленные отверстия. Применяется в тяжелом грунте или при ограниченности пространства участка. Буровое оборудование используется для сверления отверстий малого диаметра на глубину 25- 90 метров .
Геотермальный тепловой насос с горизонтальным теплообменником (horizontal loop) Тепловые насосы с горизонтальным теплообменником рассматриваются лишь при наличии поверхности необходимой площади. Замкнутый контур теплообменника укладывается горизонтально в глубокие траншеи, длина которых варьируется от 30 до 120 метров.
