Сердцем всех геотермальных отопительных систем является тепловой насос. Рассмотрим принцип его работы.
Циркулируя по вертикальным теплообменникам (грунтовым зондам), антифриз опускается под землю, где нагревается, забирая тепло от грунта. После чего он поднимается обратно вверх и попадает в испаритель. В испарителе содержится хладагент (фреон), который вбирает в себя все тепло от антифриза, разогреваясь таким образом до +6-8 °С и превращаясь в пар. После этого охлажденный антифриз вновь уходит по теплообменникам вглубь земли за очередной порцией тепла, а нагретый фреон в парообразном состоянии направляется в компрессор. В компрессоре происходит сжатие пара, в последствии чего он выпадает в виде горячего конденсата (+65 °С), выделяя большое количество тепла. В теплообменнике конденсатора тепло от хладагента передается рабочей жидкости, а сам хладагент, проходя сквозь сбросной клапан, моментально охлаждается до -15 °С и возвращается обратно в испаритель, замыкая таким образом цикл. Далее, из конденсатора нагретая жидкость поступает в тепловой аккумулятор (буферную емкость), служащий накопителем тепловой энергии и стабилизирующий работу теплового насоса. И уже оттуда рабочая жидкость уходит непосредственно в тепловые контуры. Для подачи горячей воды в контур горячего водоснабжения применяется высокоэффективный бойлер косвенного нагрева. В результате, благодаря грамотной конструкции теплового насоса, отопление дома происходит стабильно и надёжно.
В теплое время года геотермальный тепловой насос может использоваться с целью кондиционирования в результате передачи тепла от рабочей жидкости к грунтовым зондам.
Существуют модификации тепловых насосов, способных использовать тепловую энергию не только земли, но и воды, и воздуха. Однако, наиболее проработанным вариантом является именно геотермальный тепловой насос, использующий тепловую энергию грунта. Он лишен недостатков других моделей и отлично подходит для российских условий, хоть и имеет высокую стоимость.
Геотермальный тепловой насос обладает следующими основными преимуществами:
- Максимальная автономность и независимость. Тепловому насосу требуется лишь электричество (которое требуют и все иные виды отопительных систем). Не нужно закупать дорогостоящее топливо, решать вопросы его хранения и поставок. Геотермальное отопление способно здорово сэкономить время и средства.
- Системы геотермального отопления имеют круглогодичные стабильные характеристики и не зависят от внешних погодных условий.
- Геотермальное отопление имеет высокий КПД. На 1 кВт потраченного электричества тепловой насос дает 4-6 кВт тепловой энергии или 3-4 кВт мощности охлаждающей системы.
- Низкие затраты электричества. 17-и киловаттный тепловой насос с легкостью обогреет дом площадью 350 кв.м., затратив при этом 5 кВт электроэнергии в час при работе всего 12 часов в сутки.
- Длительный срок эксплуатации. Грунтовые зонды работоспособны в среднем 50 лет, компрессор — 30 лет и может быть легко заменен. Геотермальный тепловой насос неприхотлив и не требует постоянного дорогостоящего обслуживания. Отопление дома происходит без постоянного вмешательства человека.
- Тепловой насос создает максимально комфортные условия всем обитателям дома. Его работа не сопровождается шумом, колебаниями температуры или влажности. Позволяет использовать низкотемпературное отопление в системе обогрева полов.
- Тепловой насос абсолютно взрыво- и пожаробезопасен. В результате его работы не выделяются никакие вредные выбросы вроде CO или NOX. Геотермальная отопительная система максимально экологична.
- Возможность использовать одно и то же геотермальное оборудование и для отопления, и для кондиционирования.
- Геотермальный тепловой насос не требует специального помещения, ему не нужен дымоход. Кроме того, отсутствуют громоздкие внешние блоки, которые могли бы испортить фасад либо интерьер вашего жилища. После установки грунтовых зондов нет никаких ограничений на озеленение или ландшафтный дизайн.
- Скважины под зонды требуют минимум площади. Они надежны, после их инсталляции повредить их невозможно.