В предишни статии обсъждахме геотермално отопление . Споменахме, че един от необходимите компоненти за използването на този вид отопление е геотермалната термопомпа , която работи подобно на конвенционалната термопомпа. Ключовата разлика обаче е, че тя използва топлинна енергия, извлечена от земята, за да работи.
Искате ли да знаете подробно как работи геотермалната термопомпа и какви са нейните характеристики? Тази информация ще ви бъде много полезна, ако обмисляте да инсталирате такъв тип система във вашия дом.
Геотермална термопомпа
За да разберете в детайли какво представлява геотермалната термопомпа, важно е първо да си припомните какво представлява геотермалното отопление. Тази технология използва топлина, извлечена от земята, или от скали, или от подземни води, за отопление на сграда. Топлината се транспортира от гореща вода, циркулираща през система от специално монтирани подземни тръби.
Геотермалната термопомпа е ключов компонент на тази система. Всъщност, употребата ѝ е станала толкова широко разпространена, че пазарът на термопомпи е нараснал с 20% годишно през последните години. Ако някога сте забелязали топлината, излъчвана от задната страна на хладилник, вече имате обща представа как работи: хладилникът изхвърля топлина отвътре навън. Геотермалната термопомпа прави нещо подобно, но в обратна посока; тоест, тя взема топлина отвън (подпочвата) и я пренася във вътрешността на дома.
Работа на геотермална термопомпа
Принципът на работа на геотермалната термопомпа е подобен на този на всяка хладилна система, като хладилник или климатик. Ключът и в двете системи е използването на хладилен флуид, който циркулира през система от тръби. Тази течност има свойството да се нагрява, когато се компресира, и да се охлажда, когато се разширява.
През зимата хладилният агент, който е компресиран и нагрят, циркулира през топлообменник, който пренася тази енергия към отоплителната система на дома. След това флуидът се охлажда и разширява, процес, при който той отново влиза в контакт с геотермалния източник (топлината от подпочвата), за да презареди топлинната си енергия. Този цикъл се повтаря непрекъснато, за да се поддържа комфортна температура в дома.
Въпреки че термопомпата използва електричество за придвижване на течност през системата, нейната ефективност е забележително висока. Съвременните геотермални термопомпени системи могат да генерират до 4 kW топлина за всеки kW консумирана електроенергия. Тази ефективност е възможна, защото не е необходимо да се генерира топлина, а просто да се извлича от земята, където температурите винаги са по-стабилни, отколкото на повърхността.
Освен това има реверсивни помпи, които също могат да охлаждат дома през лятото. Тези помпи работят в обратна посока, като изхвърлят топлината от вътрешността на къщата в подземието. Това се постига чрез клапан, който контролира посоката на топлинния поток.
Начини за извличане на геотермална енергия
Има няколко начина за използване на геотермална енергия с термопомпи. Докато потребителите обикновено са запознати с използването на външен въздух за отопление, геотермалните термопомпи черпят енергия от топлината, съхранявана под земята. Този вид енергия се счита за възобновяема и практически неизчерпаема , осигурявайки ефективно и устойчиво отопление през цялата година.
Този тип система има очевидно предимство пред други методи за отопление, които зависят от външния климат, като аеротермалната енергия. Докато конвенционалната термопомпа намалява своята ефективност, когато външната температура е твърде ниска, геотермалната помпа никога не губи ефективност, тъй като подпочвата поддържа стабилна температура, независимо от метеорологичните условия на повърхността.
Видове геотермални термопомпи: вертикални и хоризонтални
Има два основни вида геотермални термопомпи, които се различават по начина, по който са инсталирани тръбите, които извличат топлина от земята:
- Вертикални геотермални термопомпи: Те са най-популярните и се инсталират на дълбочина между 150 и 200 фута под повърхността. В тази конфигурация тръбите се вкарват във вертикални отвори в земята, през които циркулира течност против замръзване, която повишава топлината към охлаждащата течност на системата.
- Хоризонтални геотермални термопомпи: В този случай тръбите се поставят по-близо до повърхността, на около 6 фута дълбочина, разпределени хоризонтално. Този тип инсталация изисква повече пространство, което го прави идеален за големи парцели. Въпреки че е по-евтина от вертикалната помпа, тя може да бъде и по-малко ефективна по отношение на преноса на топлина.
И в двете системи обменните сонди могат да бъдат инсталирани в земя близо до водни тела, като реки, езера или лагуни, без това да повлияе на ефективността на системата.
Геотермално улавяне във вода
Интересен вариант на геотермални системи е събирането на геотермална вода, където тръбите се въвеждат директно във водно тяло, като езера или реки. Тази система е по-опростена и по-евтина от гледна точка на монтаж и осигурява голяма ефективност, стига да има наличен воден ресурс.
Първоначална инвестиция и икономическа възвращаемост
Една от основните бариери, пред които са изправени онези, които обмислят инсталирането на геотермална термопомпа, е нейната първоначална цена. Геотермалните системи изискват значителна инвестиция в началото, тъй като е необходимо да се извършат предварителни проучвания на терена, сондажи и придобиване на специализирано оборудване.
Например, в семеен дом инсталирането на геотермална система може да струва между 6.000 и 13 000 евро . Важно е обаче да се отбележи, че въпреки високата първоначална инвестиция, геотермалните термопомпени системи позволяват значителни дългосрочни икономии. Смята се, че потребителите могат да намалят потреблението си на енергия за отопление с между 30% и 70%, а за охлаждане с между 20% и 50%. В зависимост от потреблението, тези икономии позволяват първоначалната инвестиция да се възстанови в рамките на 5 до 10 години.
Използването на тази технология е от полза не само за собственика на системата, но и за околната среда, тъй като консумацията на невъзобновяеми енергийни източници е драстично намалена, а с това и емисиите на парникови газове.
Геотермалните термопомпи са идеален вариант за тези, които искат да сведат до минимум своето дългосрочно въздействие върху околната среда, като същевременно гарантират ефективна и икономична система за отопление и охлаждане.