Термопомпата с наземен източник се оказва една от най-устойчивите и икономически ефективни системи за отопление/ охлаждане, които в момента се предлагат на пазара. Като се има предвид капацитетът му за предоставяне на различен набор от услуги, като:

• генериране на топлина
• подгряване на вода
• въздушно охлаждане
• подходящи нива на влажност
• въздушно охлаждане

Наземната термопомпа има потенциал да се превърне в избрана отоплителна система за много бъдещи потребители. Цените на термопомпите с наземен източник постепенно намаляват от година на година поради последователни технически подобрения, което ги прави по-привлекателен избор.

Какво е термопомпа с наземен източник?

Термопомпата с наземен източник също е известна като геотермална помпа, представлява устройство за централно отопление / охлаждане, предназначено да прехвърля топлина към или от горните слоеве на земята. Тя използва постоянната температура на земята като обменна среда вместо температурата на външния въздух. Под земната повърхност Земята поддържа относително постоянна температура, за разлика от измененията над нейната повърхност, зависещи от климатичните условия. Подобно на пещера температурата на земята е по- топла от въздуха над нея през зимата и по- хладна през лятото. Именно от това се възползва геотермалната технология. Чрез мрежа от тръби, които са монтирани под земята на дълбочина от 10 до 150 м (в случай на сондажен колектор), топлината, която се абсорбира от земната кора, се транспортира от източника (под земята) до определената зона(домакинство).

Изборът на подходяща термопомпа се определя съответно специфичните и характерни за даден регион особености на климата. В европейското законодателство са обособени 3 групи: по студени, средни и по- топли климатични условия.

Видове и предназначение

Системата на геотермалната помпа може да бъде със затворен или отворен цикъл.

Какво е затворен цикъл? -  Повечето геотермални термопомпи със затворен цикъл циркулират разтвор на антифриз през затворен контур - обикновено от пластмасови тръби - който е заровен в земята или потопен във вода. Топлообменник прехвърля топлина между хладилния агент в термопомпата и разтвора против замръзване в затворения контур. Цикълът може да бъде в хоризонтална, вертикална или езерна конфигурация.

Един вариант на този подход, наречен директен обмен, не използва топлообменник и вместо това изпомпва хладилния агент през медни тръби, които са заровени в земята в хоризонтална или вертикална конфигурация. Системите за директен обмен изискват по-голям компресор и работят най-добре във влажни почви (понякога изискват допълнително напояване, за да се поддържа почвата влажна), но трябва да избягвате инсталирането в почви, корозивни за медната тръба. Тъй като тези системи циркулират хладилен агент през земята, местните разпоредби за околната среда могат да забранят използването им на някои места.

Какво предлага затвореният цикъл? – Както споменахме има 3 основни типа, а сега ще ги разгледаме малко по- подробно. Името на всеки тип е определен в зависимост от разположението на тръбите.

1. Хоризонтален. Този тип инсталация обикновено е най-рентабилен за жилищни инсталации, особено за ново строителство, където има достатъчно земя. Изискват се окопи с дълбочина най-малко четири фута. Най-често срещаните оформления или използват две тръби, едната заровена на шест фута, а другата на четири фута, или две тръби, поставени една до друга на пет фута в земята в широк изкоп от два фута. Методът на Slinky ™ за завъртане на тръби позволява повече тръби в по-кратък изкоп, което намалява разходите за монтаж и прави възможно хоризонталното инсталиране в области, които не биха били при конвенционални хоризонтални приложения.

 

2. Вертикален. Големите търговски сгради и училища често използват вертикални системи, тъй като земната площ, необходима за хоризонтални контури, би била непосилна. Вертикалните контури се използват и там, където почвата е твърде плитка за изкопаване и намалява до минимум смущаването до съществуващото озеленяване. За вертикална система се пробиват отвори (приблизително четири инча в диаметър) на около 20 фута един от друг и дълбочина от 100 до 400 фута. В тези отвори влизат две тръби, които са свързани отдолу с U-образна линия, за да образуват контур. Вертикалните контури са свързани с хоризонтална тръба (т.е. колектор), поставени в траншеи и свързани с термопомпата в сградата.

 

3. Езерце/ Езеро. Ако мястото има подходящо водно тяло, това може да е най-евтиният вариант. Тръба за захранващ тръбопровод се прокарва под земята от сградата до водата и се навива в кръгове на поне осем фута под повърхността, за да се предотврати замръзването. Намотките трябва да се поставят само във водоизточник, който отговаря на минималните критерии за обем, дълбочина и качество.

 

 

Какво е отворен цикъл? - Този тип система използва кладенец или повърхностна телесна вода като топлообменна течност, която циркулира директно през системата. След като циркулира през системата, водата се връща на земята през кладенеца, презареждащ кладенец или повърхностен разряд. Тази опция очевидно е практична само там, където има адекватно снабдяване с относително чиста вода и са спазени всички местни кодекси и разпоредби относно заустването на подземните води.

 

 Съществува и друга възможност: хибридните системи.  Те са особено ефективни, когато нуждите от охлаждане са значително по-големи от нуждите от отопление. Използват няколко различни геотермални ресурси, или комбинация от геотермален ресурс с външен въздух (т.е. охладителна кула). Където местната геология позволява, „кладенецът с постоянна колона“ е друга възможност. При този вариант на система с отворен контур се пробиват една или повече дълбоки вертикални кладенци. Водата се изтегля от дъното на стояща колона и се връща към върха. По време на периоди на пиково нагряване и охлаждане системата може да обезвъздуши част от връщащата се вода, вместо да я инжектира отново, причинявайки приток на вода към колоната от околния водоносен хоризонт. Цикълът на обезвъздушаване охлажда колоната по време на отхвърляне на топлината, загрява я по време на извличането на топлина и намалява необходимата дълбочина на отвора.

Степен на ефективност

Един от начините за оценка на енергийната ефективност на наземна термопомпа по отношение на отоплителния капацитет, който тя може да предложи, е чрез позоваване на коефициента на преобразуване на топлина, който представлява съотношението на количеството топлина в kW, генерирано от помпата, към разходи, свързани с пускането на помпата. Обикновено този коефициент варира от 3 до 5. В по-практичен смисъл това би довело до това, че за всеки kW електроенергия, която се консумира, помпата произвежда от 3 до 5 kW топлинна енергия.

Тази стойност ще се различава при различните помпи поради постоянни разлики в работните условия и поради конструктивни разлики. Независимо от това, общата производителност на термопомпата не се влияе от гореспоменатите аспекти, което сочи към факта, че степента на ефективност на термопомпата с наземен източник се увеличава, след като разликата между температурите на топлинния източник и температурата на термопомпата намалява. Следователно, геотермалната помпа ще се окаже идеалното решение за централни отоплителни системи, които не изискват високи температури за производство на топлина, което я прави подходяща за подово отопление, вентилаторни конвектори или радиатори, които могат да функционират при по-ниска температура. С възможностите, които предлага технологията можем да задоволим всичките си битови нужди, едновременно с това да спестим от бюджета си и да бъдем част от използването на зелена енергия.

Предимства

1. Намалява разходите. Едно от основните предимства на геотермалните термопомпи е свързано с ниските нива на потребление на енергия, докато те консумират 20-50% по-малко енергия от конвенционалните системи за отопление или охлаждане. За да изтегли три единици топлина от земята, геотермалната термопомпа обикновено използва една единица електрическа мощност. Което означава, че всеки kW електричество се превръща в 3 до 5 kW отопление или 2 до 3 kW охлаждаща енергия. Това съвсем естествено води до значително намаляване на разходите за комунални услуги, които плащаме всеки месец.

2. Природосъобразност. Геотермалната технология е източник на възобновяема  енергия. Според проведените досега научни изследвания е установено, че термопомпите с наземен източник допринасят положително за намаляването на консумацията на енергия с 44% в сравнение с термопомпите с източник на въздух и с 62% в сравнение с традиционните климатични инсталации. По този начин, коефициентът на енергийна ефективност, който може да достави наземна термопомпа, варира от 300% до 500%. Наземните термопомпи могат да се използват и за подобряване на влажността в дома, което ги прави много ефективни във влажен климатичен регион.

3. Независимост. Функционирането на земна термопомпа, както и нейната топлинна мощност, не зависят от външните метеорологични условия, докато температурите на земята горе-долу остават постоянни целогодишно. В същото време температурата на горните слоеве на почвата не се влияе от наличието на сондажни помпи в земята и след инсталирането им няма ограничения за използването на терена, който се изкопава. Освен това, тъй като в термопомпата на земния източник липсват външни тела, това не нарушава целостта на околния пейзаж.

4. Достъпност. В допълнение към това, наземната термопомпа осигурява доста добра степен на комфорт, тъй като не е необходимо да се проветрява котелното помещение, тя е много тиха и позволява само малки колебания в нивата на температура и влажност, което прави разпределението на топлината по-равно и постоянна. Системата за геотермална помпа е напълно надеждна, докато всеки процес се контролира от централния команден блок на системата и не изисква специални технически умения или специфични знания, за да се управлява такъв. Той функционира по затворен цикъл, което води до намалено потребление на електроенергия и следователно по-ниски оперативни разходи. Всичко това взето заедно прави технологията лесна за работа и намалява разходите за поддържане.