Как работает геотермическое нагревание и охлаждение
Наружные температуры колеблются в зависимости от изменения сезонов, но подземные температуры при этом не изменяются столь существенно благодаря свойствам изолирования земли. Более полутора метров под землей — и температуры здесь остаются относительно постоянными круглый год. Геотермическая система, которая, как правило, состоит из внутреннего манипулятора и заглубленной системы труб, называемой заземленным контуром и/или насосом как источника повторного закачивания, извлекает выгоду из этих постоянных температур, чтобы обеспечить «свободную» энергию.Здесь следует обратить внимание на то, что работа геотермических систем HVAC не должна быть перепутана с термином «геотермическая энергия», процессом, которым электричество производится непосредственно от высокой температуры в земле. Он имеет место в разрезе рассмотрения энергоносителей для различных процессов (обычно нагревания воды и т.п.).
Трубы, которые составляют заземленную петлю, обычно делаются из полиэтилена и могут быть заглублены под землей горизонтально или вертикально, в зависимости от особенностей местности. Если водоносный слой доступен, инженеры могут предпочесть проектировать систему «разомкнутого контура», в которой пробурена скважина в грунтовую воду. Вода качается, проходит по теплообменнику, и затем возвращается к тому же самому водоносному слою посредством «повторного закачивания».
Зимой жидкостная циркуляцию через заземленный контур системы или данную скважину хорошо поглощает сохраненное тепло от земли и несет его в закрытое помещение. Блок внутренней установки компрессирует высокую температуру к еще более высокой и распределяет ее по помещению, как если бы система кондиционирования работала в реверсе. Летом же геотермическая система HVAC забирает высокую температуру из здания и несет тепло через земляной контур/ насос к скважине повторного закачивания, где высокая температура уходит в более прохладную землю/водоносный слой.
В отличие от обычного нагревания и систем охлаждения, геотермические системы HVAC не жгут ископаемое топливо, чтобы выработать тепло; они просто передают высокую или низкую температуру от земли. Как правило, электроэнергия используется только для того, чтобы управлять вентилятором в техническом блоке, компрессором и насосом.
У геотермической системы охлаждения и системы отопления есть три главных компонента: тепловой насос, жидкостная среда теплообмена (разомкнутый контур или замкнутая система), система подачи воздуха (система труб) и/или лучистого нагрева (на полу или в другом месте).
Беспрекословные преимущества
Геотермические тепловые насосы, а также все другие типы тепловых насосов, были оценены за их высокий коэффициент полезного действия. Обычно они перемещают гораздо больше энергии, нежели используют. К примеру, базовые маркировки COPs составляют в пределах 3.0–5.0. Это означает, что для каждой единицы энергии, используемой, чтобы привести систему в действие, три-пять единиц поставляются в виде отдаваемого тепла.Геотермические системы требуют небольшого обслуживания. Когда оборудование установлено должным образом, который важно соблюдать, заглубленный контур может служить в течение нескольких поколений. Вентилятор, компрессор и насос размещены в закрытом помещении, защищены от резких погодных условий, таким образом не подвергаются каким-либо значительным неприятным воздействиям, а значит также потенциально могут работать многие годы — в том числе и десятилетия.
Обычные периодические проверки и замены фильтров, а также ежегодная очистка катушки являются единственным необходимым обслуживанием.
Геотермические воздействия на климат при этом вполне одобряются «зелеными движениями». А специалисты ценят их за «реверсивную» возможность воздействия, то есть и нагревания, и охлаждения. Кроме того, их мультизадачность позволяет оборудовать подобными системами и крупные системы общего порядка типа «умного дома», и частные или зонированные.
Какие заблуждения можно встретить
Надо сказать, что различные геотермические системы HVAC применяются в мире уже более 60 лет. Они работают в согласии с природой, не выделяют парниковых газов, используют меньшую сумму электричества, чтобы работать и т.д. Причем большинство специалистов предсказывают, что в будущем году на зеленое строительство во всем мире будет тратиться в 3–4 раза больше средств и занимать порядка 40% всего рынка недвижимости! Но несмотря на то, что геотермические системы, используемые в отрасли отопления, вентиляции и терморегулирования, являются неотъемлемой частью подобного экологичного строительства, огромное количество информации основано на устаревших данных или даже заблуждениях.Рассмотрим некоторые из них.
1. Геотермические системы HVAC не считаются возобновимой технологией, потому что они используют электричество.
Геотермические системы HVAC используют только одну единицу электричества, чтобы переместить (как уже было указано) до пяти единиц охлаждения или нагревания от земли до здания.
2. Фотогальваническая энергия и энергия ветра являются более благоприятными возобновимыми технологиями в сравнении с геотермическими системами HVAC.
Геотермические системы HVAC переносят в четыре раза больше киловатт-час потребления в электрической сети за потраченную у.е., чем фотогальваническая или ветровая энергия. Безусловно, эти энергии играют крайне важную роль в энергоэффективном строительстве, однако не являются однозначно наилучшим способом уменьшить воздействие на окружающую среду через кондиционирование различных зон. При этом стоит помнить, что вода все время возвращается после прохождения теплообменника, так что нельзя сказать, что она используется и сбрасывается, или оказывается какое-либо негативное воздействие.
3. Геотермическому оборудованию HVAC нужна большая площадь (к примеру, чтобы разместить трубопроводы в земле). В зависимости от особенностей местности земной контур системы может быть размещен вертикально, а значит займет минимальную наземную поверхность. Кроме того, если есть доступный водоносный слой, который может быть эффективно использован, может потребоваться буквально участок в 0.1 квадратных метров.
4. Геотермические тепловые насосы HVAC являются шумными.
Технологии не стоят на месте, и, будем честны, уже практически ни про какие насосы нельзя так сказать. Эти — не исключение. Они работают довольно тихо, так что можно не беспокоиться о том, что вы потревожите соседей.
5. Геотермические системы очень быстро «износятся».
Заземленный контур может служить не только непосредственно вам, но и вашим детям и даже внукам. Десятилетия — это стандартный срок службы не только для трубопроводов, но и для оборудования, поскольку оно не подвержено каким-либо суровым условиям эксплуатации и обычно довольно хорошо защищено. Безусловно, все зависит и от хозяев, ведь износ зависит в том числе (и не в последнюю очередь) от того, насколько грамотно установлены и использованы системы.
Также стоит отметить, что, когда приходит пора заменить какие-либо элементы в данной системе, можно обойтись не самыми большими тратами, поскольку расходы на элементы довольно низки. Самой дорогой составляющей всей системы является заглубленная водная скважина и петля. В былые годы некоторые системы перегревали или переохлаждали землю из-за того, что был неправильно подобран размер и мощность оборудования. На данный момент опасность подобных «переработок» и воздействия сведена к минимуму за счет усовершенствования технологии в целом и рекомендаций к их применению в частности.6. Геотермические системы HVAC работают только в нагревающем режиме.
Они работают столь же эффективно для охлаждения, как и для нагрева. В каждом конкретном случае и проекте системы могут быть спроектированы таким образом, чтобы не требовалось никакого дополнительного резервного источника тепла. Это особенно актуально для тех владельцев бассейнов, плавательный сезон которых соответствует весенне-летнему периоду, ведь в этом случае не нужны какие-либо дополнительные контуры или резервные системы на случай холодных дней, как это бывает при установке таковых систем для обогрева и охлаждения воздуха, к примеру, в обычном жилом помещении и т.п.
7. Геотермические системы HVAC не могут нагреть воду, бассейн и дом одновременно. Безусловно, для каждого конкретного случая и каждой конкретной зоны могут использоваться свои определенные системы. Но факт таков, что данные системы могут быть разработаны таким образом, чтобы обращаться с многократными нагрузками и разными микроклиматическими требованиями одновременно.
8. Геотермические системы HVAC используют трубопроводы хладагентов в земле. Большинство систем использует только воду в петлях или линиях.
9. Геотермические системы HVAC используют слишком много воды.
На самом деле геотермические системы фактически не потребляют воды вообще. Если водоносный слой используется, чтобы «обменяться» высокой температурой с землей, вся вода возвращается по сути к тому же самому водоносному слою. Действия, основанные на выкачивании и сбросе, которые могли применяться ранее и тратили впустую воду после того, как она передавалась по теплообменнику, остались в прошлом (хотя, стоит сказать, что все же крайне редко можно найти и такие варианты — в основном, в тех системах, которые давно стоило бы модифицировать). В коммерческих применениях геотермических систем HVAC фактически постоянно используются и таким образом сохраняются миллионы литров воды, которая была бы иначе испарена в градирнях в традиционных системах (типа ТЭЦ).
10. Геотермическая технология HVAC — очень дорогая.
Безусловно, траты на установку геотермического оборудования могут быть немалыми. Особенно если это оборудование от ведущих брендов. Стоит отметить, что разомкнутые контуры, использующие насос и повторное скважинное закачивание, являются более дешевыми в установке, чем замкнутые системы. Однако в любом случае отложенный эффект экономии будет присутствовать: вы уменьшаете расходы в эксплуатации.
