Според историческите данни, най-старата земносвързана термопомпа в Европа е била инсталирана през 1937 г. и днес все още поддържа отоплението на кметството в град Цюрих.
Сред държавите с широко приложение на термопомпи са Швеция, Швейцария, Австрия, Норвегия, Канада и други. През последните години терминът ‘земносвързани’ става все по-популярен и замества по-стария термин ‘геотермални’, за да се подчертае принципната разлика между термопомпите и системите, които използват горещи подземни и открити водоизточници.
Термопомпите за отопление играят ключова роля в поддържането на комфортна температура в различни пространства, приспособени към конкретните изисквания за комфорт, дори при разнообразни атмосферни условия. Принципът на работа на геотермалните термопомпи използва постоянната температура на определени участъци от земната кора.
През последните години използването на термопомпи за отопление стана все по-широко разпространено. Тези системи обичайно функционират при температури на земните пластове и водата в рамките от 8 до 15 градуса по Целзий.
На пазара в страната вече се предлага обширно разнообразие от термопомпени решения, включително както местно произведени, така и вносни варианти. Технологичните и ценово ефективни термопомпи представляват алтернатива на традиционните отоплителни и климатични технологии. В битовия сектор термопомпените инсталации се превръщат в модерно и икономично решение за отопление.
Принцип на работа
Земносвързаните термопомпи са автономни системи с електрическо захранване, предназначени да изпълняват комбинирани функции – отопление, климатизация и производство на битова гореща вода.
Тези устройства се изграждат принципно от високоизносоустойчиви пластмасови тръби. Работният флуид, който циркулира в тях, може да бъде вода или антифриз, в зависимост от конкретните условия на приложение.
В противопоставяне на конвенционалните системи за топлопроизводство, геотермалните термопомпи абсорбират топлина от едно място и я предават към друго. Работата им е реверсивна, като те функционират ефективно, независимо от сезонните промени във външната температура. Този успех се дължи на постоянната температура на земните пластове или водата, което предоставя стабилни условия за работа на термопомпите.
През лятото, термопомпите функционират като климатици, като извличат топлината от помещенията и я предават на работния флуид в системата. Този флуид циркулира и пренася топлината към по-студената земна кора.
Едно от основните предимства на тези системи е възможността за използване на остатъчната топлина за производство на битова гореща вода.
През зимата, топлината, пренасяна чрез циркулиращия флуид, се предава на въздуха в помещенията. Една от характеристиките на геотермалните термопомпи е техните възможности да отопляват въздуха дори по време на мразовити, студени дни.
В практиката, използвайки принципите на охлаждане, термопомпите прехвърлят топлина от по-ниски температурни източници, като въздух, вода или земя, към по-високотемпературната приемна среда. За този процес се използва вода, въздух (въздух-вода) или антифриз, в зависимост от конкретната реализация на термопомпата.
Ефективността на термопомпата се определя от разликата в температурата между източника и приемната среда, като изборът на система зависи от специфичните изисквания на приложението.
Видове термопомпи
Геотермалните термопомпени системи могат да бъдат класифицирани на два основни типа – с отворен контур и със затворен контур. Системите с отворен контур имат по-елементарна конструкция и изискват по-ниски първоначални инвестиции. Те се захранват с вода директно от различни открити и подземни водоизточници.
През годините са използвани различни варианти на отворени термопомпени системи, които са захранвани не само от извори и езера, но и от басейни, потоци и дори забравени мини.
Инсталирането им изисква наличие на воден източник с достатъчен капацитет в непосредствена близост до обекта, който се захранва. Важно условие е също така наличието на възможности за реализация на отворен цикъл за отвеждане на отработената вода, която е била загрята или охладена от системата.
В затвореноконтурните термопомпени системи, тръбите, непрекъснато изолирани и зарити в земята, циркулира вторичен флуид – вода или водно базиран антифриз. Този флуид служи за пренос на топлина между системата и земята. Процесът на отопление или охлаждане на сградата включва циркулация на флуида, който поема топлина от помещенията и я предава на земята.
В затвореноконтурните системи, при които хладилният агент циркулира директно по медни тръби, зарити под земята, тези системи се наричат термопомпи с директно или пряко разширение (direct expansion heat pump).
Въпреки че тези термопомпи са едни от първите, които са били използвани за комбинирано отопление и климатизация, тяхната употреба е намаляла през последните години. Това се дължи на високата степен на прецизност, необходима за изчислението и монтажа на подземния кръг, за да се гарантира ефективната работа на термопомпата.
Решенията с директно разширение обаче имат по-висока теоретична ефективност в сравнение с другите видове термопомпи със затворен контур, поради изключването на циркулационната помпа от системата.
Земносвързаните затворено контурни термопомпи се класифицират като хоризонтални или вертикални в зависимост от конкретното изпълнение на тръбопроводната система. Тези геотермални термопомпи могат също така да бъдат свързани с воден басейн.
Изборът на оптималната схема зависи от редица фактори, включително геофизичните условия, в които ще работи термопомпата; площта на сградата, която трябва да се отоплява или охлажда; изискванията на клиента и други фактори. Дори вида на почвата и скалите в региона, където ще се инсталира термопомпата, са от значение при извършването на прецизен анализ.