Тепловые насосы можно разделить на несколько типов по видам теплоносителя во внешнем и внутреннем контурах.

Геотермальные тепловые насосы закрытая схема.

Тепловой насос «грунт-вода»

Грунт — это наиболее универсальный источник рассеяного  тепла. Он аккумулирует солнечную энергию и целый год подогревается от земного ядра. При этом он всегда «под ногами» и способен отдавать тепло вне зависимости от погоды. На глубине 3-4 метра температура постоянна и составляет для большей территории России составляет +6…+8°С, что вполне достаточно для обустройства высокоэффективной системы отопления и охлаждения.

Наиболее популярны виды геотермальных тепловых насосов «грунт-вода» с горизонтальным или вертикальным контуром.

Горизонтальный контур

Необходимая энергия собирается грунтовым теплообменником (ПЭТ труба диаметром 32мм), углубленным в землю на 2-2,5 м, и аккумулируется в теплоносителе, который потом подается в испаритель теплового насоса и возвращается назад за новой порцией тепла. В качестве такого носителя используется незамерзающая, экологически безопасная жидкость (ее еще также называют “рассолом” или антифризом). В большинстве контуров геотермальных тепловых насосов «грунт-вода» используется раствор воды и пропиленгликоля или этиленгликоля.

Есть много схем укладки труб грунтового теплообменника: петля, змейка, зигзаг и т.д. Выбор способа укладки горизонтального коллектора определяется теплопроводностью грунта и геометрией участка.

Есть вариант укладки горизонтального коллектора на дно водоема. Это должна быть либо река с сильным течением, либо большое озеро.

Главное преимущество горизонтального коллектора — универсальность, простота монтажа, невысокая стоимость.

Недостаток — большая площадь под грунтовый коллектор — 40-50 м2 на 1 кВт тепловой мощности. Производительность коллектора напрямую зависит от степени влажности грунта — на увлажненных суглинках он значительно выше, чем на сухих песчаных участках.

Вертикальный контур (геотермальные зонды)

Геотермальные зонды (вертикальные коллекторы) — это система длинных труб, опускаемых в глубокую скважину (45-100м). Здесь нужен всего пятачок земли, зато требуются дорогостоящие бурильные работы. На глубине всегда одинаковая температура — около +10°С, поэтому геотермальные зонды мощнее горизонтальных коллекторов. С погонного метра вертикального зонда можно снять до 50 Вт тепловой мощности, в зависимости от грунта.

Самый распространенный вариант вертикального коллектора — U-образный зонд. Для улучшения теплопередачи и повышения прочности зонда, зазор между землей или обсадной трубой и рабочими трубами заполняется бетонитом. Если нужно получить большую мощность, таких теплосборников делают несколько. Расстояния между ними составляет не менее 6м.

Преимуществом данной схемы является компактность, возможность монтажа на эксплуатируемом объекте с обустроенным участком. На типовой коттедж 100-150 м² необходимо два-три зонда глубиной до 80 м каждый.

К недостаткам данного типа коллекторов можно отнести необходимость дорогостоящих бурильных работ.

Тепловой насос «грунт-воздух»

Геотермальный тепловой насос «грунт-воздух» отбирает тепло из земли через систему геотермальных зондов и является элементом системы воздушного отопления на объектах средней и большой площади (производственных или складских площадок).

Геотермальный тепловой насос открытая схема.

Тепловой насос «вода-вода»

Использование тепла воды для обогрева помещений является идеальным вариантом. Подземные воды имеют постоянную температуру +8…+12°С, которая обеспечивает тепловой насос необходимым количеством тепла для оптимальной работы.

Данная система отбора низкопотенциального тепла состоит из двух скважин глубиной 40-110м. С одной скважины осуществляется забор воды с необходимым дебетом, в другую осуществляется сброс, таким образом, восполняя водоносный слой. Расстояние между скважинами не менее 10м.

Преимуществом данной системы является компактность, возможность монтажа на эксплуатируемом объекте с облагороженным участком, возможность забора части воды на нужды системы водоснабжения. Благодаря более высокой температуре теплоносителя (грунтовая вода) зимой, годовая эффективность применения системы «вода-вода» оказывается максимальной. На типовой коттедж 100-150  м² необходим дебет порядка 2 м³ в час.

К недостаткам можно отнести относительную дороговизну буровых работ и затраты на скважинный насос.

Тепловой насос «вода-воздух»

Источником низкопотенциального тепла для данного типа насоса служат грунтовые воды, в остальном оборудование похоже на тепловой насос «грунт-воздух». Применение: воздушные системы отопления/охлаждения на крупных производственных объектах.

Тепловой насос воздушный.

Тепловой насос «воздух-вода»

Воздушные тепловые насосы используют наружний воздух в качестве источника тепловой энергии. Даже при температурах до -25°С они извлекают из воздуха энергию для отопления и горячего водоснабжения.

Главное преимущество теплового насоса «воздух-вода» — отсутствие необходимости дорогостоящего бурения скважин или укладки грунтового горизонтального коллектора. Тепловой насос получает тепло из воздуха, утилизирует его и передает в систему отопления дома.

Недостаток  — при понижение температуры окружающего воздуха резко снижается коэффициент преобразования (COP), а значит, увеличивается электропотребление насоса и падает тепловая мощность.