Солнце, ветер и земля 18
Основной блок любого теплового насоса представляет собою, по сути, обычный холодильник. Только для целей отопления работать он будет в обратном режиме. То есть мы будем использовать тот контур, который нагревается. А вот, охлажденный контур мы должны будем поместить в среду, которая будет этот холод утилизировать. Такая система называется теплообменником или теплосъемником. Понятно, что эффективность теплового насоса зависит от возможности утилизации холода теплообменником.
Рис.1. Схема теплового насоса.
Идея использования грунта для организации теплосъемника вполне рациональна. Земли много, на определенной глубине температура ее постоянна, что позволяет лучше отстроить систему. Распространение получили три решения: горизонтальный теплообменник, скважинный теплообменник и использование грунтовых вод. В первом случае трубы теплообменника укладываются горизонтально в траншеи. Необходимое условие, это укладка труб ниже глубины промерзания. Система забирает у почвы всего 2-3 градуса, поэтому общая длина труб достаточно большая, для дома до 300 м в зависимости от типа почв может составлять до 200 м. Это требует определенных площадей, расстояние между рядами труб примерно 1 м. На этих площадях нельзя возводить капитальные строения, но другую деятельность вести вполне допускается.
Если таких свободных площадей нет, то можно пробурить вертикальные скважины и в них уложить трубы теплообменника. Причем, необязательно бурить одну очень глубокую скважину, можно пробурить несколько. Только расстояние между скважинами должно быть не менее 15 м. Общая длина скважин будет чуть меньше, чем при размещении теплообменника горизонтально.
Рис.2. Геотермальный тепловой насос (грунтовые воды).
При использовании третьего варианта вода поступает из скважины, охлаждается на пару градусов, и обратно закачивается в тот же водоносный слой. Причем, обратно можно закачивать не всю воду, часть может быть вполне использована на хозяйственные нужды. Нужно пробурить всего две скважины до водоносного слоя, который обеспечит нужный дебет, для нашего дома примерно 4 куб.м в час.
Продолжение следует…
Использование самовосполняемых источников энергии сейчас наиболее приоритетное направление многих работ. Геотермальные насосы как раз относятся к таким разработкам. Однако позволить такое оборудование могут обеспеченные люди или фирмы, так как экономическая целесообразность при их использовании появляется при отапливании площади более 400 м2 и на отведенной под трубы земле не должно быть в дальнейшем капитальных построек, чего без единого собственника добиться очень тяжело.
Использование таких схем для России наиболее оправдано в деревнях – там и площади отыщутся, и средства будут окупаться долго, но эффективно.
Больших площадей там хватает – это и парники, и дома, и хозяйственные постройки.
Особенно эффективно комбинировать все технологии энергосбережения одновременно – ветряк качает воду, которая ходит на глубине, без всякого дополнительного преобразования энергии. Та же вода закачивается в гидроаккумуляторы, запасая воду для полива/хозяйственных нужд/прудового хозяйства и одновременно накапливая энергию.
Осталось присоединить к схеме электролизер с компрессором и вырабатывать водород для нужд сельхозтехники и кислород для медицины и промышленности.
Малогабаритные генераторы водорода делает небольшая фирма из Шеффила, Великобритания, а автомобильные силовые агрегаты для водородного топлива практически не требуют переделки – газовое оборудование на них уже стоит.
Тепловые насосы разные бывают. Об этом мы поговорим в следующей статье.