Температура грунта ниже точки промерзания обычно постоянна и если изменяется, то очень медленно и плавно. Чтобы понять, насколько выгодно использовать тепло земли, достаточно измерить температуру воздуха в подвальном помещении. Если она выше нуля, а еще лучше, приближается к 10-12оС, есть все шансы хорошенько сэкономить на отоплении.
Наши предки использовали это свойство грунта на протяжении веков, строя дома-полуземлянки. С одной стороны, это упрощало задачу обслуживания кровли, а с другой - прогреть дом зимой проще, когда вокруг стен +10оС, а не -30оС.
Кому же довелось жить поблизости с горячими термальными источниками, и вовсе оказался в районе бесплатного тепла, которое дарит матушка-земля.
Что же делать, если жить в землянке не хочется, а горячих источников поблизости не оказалось? Выход есть. Это тепловые насосы, работающие от тепла земли.
С изобретением холодильника у теплотехников стала развиваться идея по использованию геотепла для отопления удаленных от теплотрасс объектов. Идея очень простая и опирается на несколько принципов.
Если холодильник увеличить в размерах, морозилку опустить на 5-20 м грунт, где постоянная положительная температура, а радиаторную решетку вывести в дом и подключит к системе отопления, то получим теплой насос.
Компрессор сжимает фреон или другой хладагент. При этом выделяется тепло. Сжиженный газ поступает в холодильную камеру, где вырывается из тисков и превращается в пар, растекающийся по капиллярам. По пути он успевает изрядно остыть, прихватывая килокалории от окружающих предметов при конденсации. Затем опять подается компрессор, где его сжижают и отправляют по новому кругу.
Итак, если пробурить достаточно глубокую скважину, поместить в нее трубу с хладагентом и подсоединить компрессор с радиатором, то получится активная энергозависимая система отбора тепла из недр земли.
Здесь принцип дольно прост. Легче и менее затратно прогреть воздух с +10 оС до + 25оС, чем иметь дело с разницей в 40 оС (-20 на улице и +20 доме). Для этого в печь подается воздух из подвала (постоянно +10 оС) или из подземного воздуховода.
В тепловом насосе участвуют в схеме следующие элементы:
В энергонезависимой системе потребуется вентилятор, воздуховод и подогревающий воздух элемент (печь, калорифер, кондиционер и т.п.).
Геосистемы успешно работают в комплексных проектах, где используются разные источники энергии. При этом стоит отметить, что охлаждение подпочвенных масс может губительно сказываться на развитии растений. По этой причине не стоит располагать горизонтальные тепловые насосы под садом, а вертикальные желательно объединять для нескольких улиц или домов, чтобы не нарушить теплой режим почвы во всем поселении.