Гео- и хидротермални термопомпи от Топлик

Какво е геотермална енергия
Геотермалната енергия е енергията в земните недра под формата на топлина и представлява неизчерпаем източник на енергия, постоянен, възобновим и лесно  използваем. Складираната топлина в земята е налична под различни форми  – от пари до термални извори. Тази топлина произлиза основно от естествената радиоактивност на скалите. Средното увеличение на температурата в дълбочина е от около  3 °C на всеки 100 м (с изключение на термалните зони).

Защо да използваме геотермална енергия
Предимствата на геотермалната технология са многостранни:
– не се използват за отопление камени горива, анулира се зависимостта от пазара на газ за отопление;
– постига се значителна икономия;
– енергийният източник е възобновяем и винаги наличен;
– липса на отдаване на каквито и да е замърсяващи емиси в атмосферата;
– сигурна технология, тествана над 20 години в северна Европа и Съединените Щати.

Как да използваме геотермалната енергия

Енергията от земните недра може да бъде използвана чрез многобройни технологии, сред които най-използваните са:

– геотермални сонди
Това са ветикални топлообменници с дължина от 50 до над 200м.

– серпентини в терена
Хоризонтално положени топлообменници на дълбочина от 1-2 м  / не скален терен/

– подпочвени води
Употреба на подпочвени или повърхностни води, които биват охлаждани.

– термални води
Имат висока температура, която може да бъде използвана.

Геотермия на ниска температура за отопление: вертикални геотермални сонди
Геотермията на ниска температура се базира на извличането на топлинна енергия от земните недра, посредством геотермални сонди в терена или в подпочвените води, увеличавайки последователно температурата с термопомпен агрегат, с цел използването на тази енергия за отопление на помещения и производство на битова гореща вода.(Геотермалните сонди обикновено са с дължина от 100 м. При този  „развой” се работи с малка разлика в темпаратурата. При скален терен, геотермалните сонди могат да извличат по-добре геотермална енергия.  Традиционните вертикални сонди се реализират от полиетиленова “U”-образна тръба, която можеда се монтира при почти всички типове скален терен и сондажи с дълбочина от  50 до 350 метра. Размерите (дължината) на сондата зависят от отоплителната мощност необходима на помещението. Вече има  вертикални сонди с нова концепция, използваеми само за терени с високо съдържание на вода, които се състоят от  две коаксиални тръби. Вътрешната, от полиетилен, се използва да за изпомпва циркулиращия флуид, който след това се изкачва в метална риза (външната тръба) посредством, която приема или отдава топлина от заобикалящия я терен. Стойностите на топлообмен на този тип сонда са измежду възможно най-високите (около 100 W/m).

Получена мощност от геотермална сонда в зависимост от геологичните характеристики на терена.

Характеристики на земните пластове:

К.П.Д.[w/m]
сух терен20
скали или o влажен терен50
скали с висока проводимост70
чакъл, сух пясък<20
чакъл, наситен пясък55-65
глина, кал30-40
варовита скала45-60
пясъчник55-65
гранит                55-70

Земните недра
Типа на земните пластове играе важна роля за к.п.д.-то на геотермалната сонда, за правилното оразмеряване на инсталацията и за оптимизирането на инвестицията. Различните типове скали и терени дават различнен к.п.д. Определящо се оказва доброто познаване на топлинните и хидрогеологинчни характеристики, отчитайки също така, че инсталациите с подпочавена вода се нуждаят от необходим дебит на водата и че наличието на вода увеличава ефективността на геотермалната инсталация, подобрявайки контакта между инсталацията и терена.

Вертикални геотермални сонди
Това са топлообменници в затворен кръг. Най-разпространени са тези от полиетиленови тръби с диаметър 32 или 40 мм, положени в терена на дълбочина от 50 до 150 м. Тези тръби, се полагат след като е направена сондата (отвор 120÷150мм). Отворът в последствие се запълва с материал с подходяща топлинна проводимост с цел реализиране на по-добър топлообмен с терена.

Коаксиалните сонди, които са друга технология, могт да се използват в терени с високо съдържания на вода. Състоят се от две тръби; вътрешната е от полиетилен и е отворена към двата края; външната в от неръждаема стомана и е затворена в долния край. Флуидът се подава в полиетиленовата тръба и се изкачва отвътре на външната тръба, обменяйки енергия със същата и със заобикалящия го терен.

Хоризонтални геотермални сонди
Това са топлообменници в затворен кръг, разположени хоризонтално в терена на дълбочина от 1,5÷ 2 м. Направени са от полиетилен. Изскват терен, извън сградата, равена на около 2,5 пъти от повърхността, която ще се отоплява.

Геотермални термопомпи
За функционирането си използват неизчерпаемата енергия скалдирана в земните пластове. Под повърхностните пластове, температурата на терене не се влияе от климатичните условия и на практика е постоянна през цялата година (10÷15°C). При функциониране през зимата, термопомпата обръща енергията на ниската  температура, складирана в земята, в енергия с висока температура и я предава на флуида в отоплиталната инсталация. Обратното, ако машината е във вариант студопроизводство, при функциониране в летен режим, предава енергията от помещението за охлаждане в земните пластове.

Хидротермални термопомпи
Използват като източник за топлообмен подпочвената вода. В такъв случай е необходимо наличието на кладенец със съответен дебит. По-ефикасни са от геотермалните помпи. Употребата им е свързана с възможността за използване на кладенчова вода за “топлинни” цели.

Геотермални помпи E-transfer:
eT
Този модел термопомпа може да произвежда топла вода за отопление и битова гореща вода. Снабдена е с циркулационна помпа за главния отоплителен кръг и помпа за флуида в геотермалната сонда. Моменталното производство на б.г.в. е възможно чрез 3-пътния вентил и пластинчат топлообменник (и двата монтирани стандартно).

eT/F
Термопомпите eT/F са с обръщане на цикъла, т.е. машината е в състояние освен да произвежда топла вода за отопление и битови нужди, но и за охлаждане (летен режим).

eT/FC
Тернопомпа снабдена с топлообменник „free cooling”. Модул “free cooling” се състои от пластинчат топлообменник от неръждаема стомана, 3-пътен вентил и евентуално (в зависимост от инсталацията) циркулационна помпа. Посредством модул free-cooling могат да се задоволи нуждата от охлаждане, използвайки директно геотермалната сонда за отдаване на топлината. Посредством функциониране в режим “free cooling” се използва флуида, циркулиращ в геотермалната сонда, за охлаждане на водата в инсталацията. Топлината, отделена в помещението, бива директно отдадена в терена, посредством самата сонда без да е необходима намесата на компресор. При функциониране в летен режим консумираната ел. енергия е тази, която помпата консумира, за да циркулира водата в инсталацията и геотермалната сонда.

eT/F-FC
Термопомпите тип моноблок от серия eT/F-FC произвеждат вода за отопление и охлаждане. Машините са окомплектовани с топлообменник за „free-cooling” и система за обръщане на хладилния цикъл, така че производството на вода за охлаждане да е от комбиниран тип. Стартирането на хладилния цикъл е автоматично, когато подаваната мощност от система „free-cooling” не е достатъчна да поддържа температурата на охладената течност съобразно зададената настройка.

ПРОИЗВОДСТВО НА БИТОВА ГОРЕЩА ВОДА

МОМЕНТАЛНО ПРОИЗВОДСТВО НА БИТОВА ГОРЕЩА ВОДА
Използването на вода от „система за Б.Г.В.”, която обменя енергия с водата от буферен резервоар и чрез преоразмерен топлообменник. Приемайки хипотетично дебит на топлата вода от  10 л/мин. при температура от 39°C и отчитайки резервоар от 300л при 50°C с ΔT =10°C, потребителят, който ще е монтирал машина от 5 kW, ще може да използва водата за около 20 минути непрекъснато. При този дебит времето за употреба ще бъде ограничено при монтирането на машина 14 kW.

Геотермална помпа E-transfer модел еТ/F 19

ОБОРУДВАНЕ

ХЛАДИЛЕН ЦИКЪЛ
Състои се от: компресори „scroll”, монтирани върху антивибрационни тампони, пластинчати изпарител и кондензатор от неръждаема стомана, терморегулиращ вентил с външен, филтър дехидратор, индикатор за течността и влажността, пресостати за високо и ниско налягане, присъединителни връзки, предпазни вентили за високо и ниско налягане. За версия ETF се добавят: 4-пътен вентил за обръщане на цикъла и възвратен вентил. Рекуператорът, наличен като опция, е пластинчат топлообменник от неръждаема стомана.

ХИДРАВЛИЧЕН ЦИКЪЛ
Състои се от: циркулационна помпа за инсталацията, циркулационна помпа за санитарния цикъл, 3-пътен вентил за подгряване на резервоара за б.г.в., помпа за геотермалните сонди (само версии GEO), диференциални, защитни пресостати за изпарителя и кондензатора, топлообменник за производството на битова гореща вода, датчик за поток, автоматичен обезвъздушител.

За версия ETFC се добавят 3-пътен вентил и пластинчат топлообменник.

СТРУКТУРА
Носеща структура от поцинковани профили, външни панели от неръждаема стомана.

КОНТРОЛЕН ПАНЕЛ
Основните компоненти са: главен прекъсвач, контактори за компресора и помпата за геотермалните сонди, предпазители и трансформатор за помощния кръг, механизъм за контрол последователността на фазите, термозащита на компресора, прекъсвач on-off, избор на работния режим, електронен термостат за б.г.в., електронни платки за системата за контрол.

СИСТЕМА ЗА КОНТРОЛ
Това е микропроцесор, чиито главни функции са: визуализиране температурата на флуида в инсталацията на входа и изхода от машината, визуализиране температурата на флуида на изхода от топлообменника, свързан към геотермалните сонди или към кладенец, визуализиране температурата на външния въздух (когато има външен датчик); регулиране мощността на машината в зависимост от температурата на флуида на входа на инсталацията; визуализиране на сигнали за аларми; управление броя на пусканията на компресора и визуализиране на работните часове.

Геотермални помпи E-transfer: аксесоари
Рекуператорът, се предлага само за версия eT/F. Позволява да се оползотворява, в летен режим, част от топлината на кондензация за затопляне на битовата гореща вода. Също така е използван в нормален цикъл на затопляне на резервоара за б.г.в. независимо от работния режим в който функционира машината (лято, зима, само б.г.в.).

Аксесоар „soft start” ограничава пусковия ток на машината.

Дистанционното управление позволява визуализацията на всички величини, свързани с функционирането на машината.

Геотермални помпи: схема инсталация


 

Вижте също...