Видове системи при термо-помпите

Земните топлообменници свързват термопомпата със земния масив. Освен за извличане на топлина от земята, земните топлообменници могат да се използват и за натрупване на топлина (или студ) в почвата. В общия случай системите за използване на нископотенциалната топлинна енергия на земята се разделят на: отворена система, затворена система и система с директен обмен


Отворена система (GWHP - Ground-water heat pump):
използва директно изпомпвана вода от сондаж, кладенец, езеро или река, свързана непосредствено с термопомпата; Основната част на отворените системи са сондажи, позволяващи извличане на вода от водоносните слоеве на земята и връщането й обратно.

Предимството на отворените системи е възможността за получаване на голямо количество топлина при относително ниски загуби. Единствено сондажът изисква обслужване и освен това, използването на такива системи не е възможно във всички местности.

Основните изисквания към почвата и подпочвените води са:

* достатъчна водопроницаемост на почвата, позволяваща попълването на водните запаси;
* добър химически състав на подпочвената вода, позволяващ избягването на проблеми, свързани с образуването на отлагания по стените на тръбите и корозия;

Отворените системи по-често се използват за топло- и студоснабдяване на големи здания.

Затворена система (GCHP - Ground-coupled heat pump):
топлообменникът е разположен в земния масив; при циркулация в него на топлоносител с понижена температура спрямо земята, се извлича топлина и се пренася към изпарителя на термопомата (респективно при използване на топлоносител с повишена температура спрямо земята - неговото охлаждане);

Затворените системи се делят на хоризонтални и вертикални.

Хоризонталният земен топлообменник се прави близо до сградата на неголяма дълбочина (но на по-дълбоко ниво от нивото на замръзване на почвата през зимата). Използването на хоризонтални топлообменници се ограничава от прилежащата площ.

Ако системата с хоризонтални топлообменници се използва само за отопление, нейното нормално функциониране е възможно единствено при достатъчно постъпване на топлина в земята за сметка на слънчевата радиация.


Вертикалните земни топлообменници позволяват използването на топлина от земния масив, разположена под неутралната зона (10-20 метра от нивото на земята). Тези системи не изискват голяма площ и не зависят от интензивността на слънчевата радиация, падаща на повърхността. Вертикалните земни топлообменници ефективно работят практически във всички видове геоложки среди, с изключение на почви с ниска топлопроводимост, например сух пясък или чакъл.

Система с директен обмен (Dx-Direct Exchange GSHP)
Тази система е като затворената, но при нея липсва един топлообменник, като за изпарител служат медни тръби, поставени директно в земята, по които циркулира и се изпарява (или кондензира) хладилен агент.