3.1 Система опалювання, що використовує тепло ґрунту

У ґрунті нагромаджується значна кількість сонячного тепла і він може служити як природне і майже невичерпне джерело тепла. Температура ґрунту найвищою буває осінню на початку опалювального періоду. Ґрунт нагрівається повільно, але і остигає не інтенсивно, оскільки в ньому накопичена значна кількість тепла.

Різні види грунту володіють відповідно до різною тепловіддачею. Проте теплові насоси з грунтовими колекторами і геотермічними зондами перетворилися в наші дні на досить поширене явище, особливо широко опалювальні агрегати такого типу поширені в країнах Північної і Східної Європи. Різниця між колектором і зондом полягає в тому, що зонд впроваджується углиб грунту, вертикально, а колектор занурюється на певну глибину (неодмінно нижче за точку замерзання грунту зимою) і розміщується горизонтально, займаючи площу, адекватну об'ємам опалювальних приміщень. Як би то не було, за принципом роботи зонд і колектор схожі між собою: вони є системою порожнистих трубок, по яких циркулює незамерзаючий розчин, що переносить тепло від джерела теплової енергії (в даному випадку, грунту або грунтових вод) до випарника теплового насоса. При установці теплового насоса з грунтовим колектором необхідно зробити точний розрахунок робочої поверхні колектора, виходячи з площі опалювальних приміщень. Зручність використання теплових насосів з геотермічними зондами полягає в можливості при необхідності (наприклад, при будівництві прибудови до будинку або господарських приміщень, що потребують опалювання) впроваджувати в грунт і інтегрувати з системою рециркуляції теплового насоса додаткові зонди.

Температура ґрунту на глибині 1,2...2,0 м залишається плюсовою навіть в саму холодну зиму. Це тепло можна витягнути за допомогою трубопроводу (змійовика), прокладеного на присадибній ділянці. Труби прокладаються дренажною машиною на глибині 1,2...2,0 м, на відстані 1...2 м одна від одної. Звичайно використовуються пластмасові поліетиленові труби, діаметром 20...40 мм. Як теплоносій, циркулюючий по цих трубопроводах може служити суміш води з антифризом, розчин етиленгліколю або інші рідини, що замерзають при більш низьких температурах. За даними фінської фірми садибний будиночок загальною корисною площею 120 м² потребує приблизно 400 м пластмасових труб.

Фірма ФРН "SІМЕNS" виготовляє розсоло-водяні теплові насоси у вигляді компактних агрегатів, укомплектованих автоматикою захисту від замерзання. Змійовики закладаються на глибину 1.5 м і займають площу приблизно в три рази більше, ніж площа опалювальних тепловим насосом приміщень. Максимальна довжина змійовика 100 м. Тепловий насос знижує потребу для опалювання квартири енергії (електричної) на 60 %.

Цікавим прикладом використання теплоти ґрунту можна вважати пропозицію однієї з фірм ФРН акумулювати тепло в ґрунті. Для цього пропонується теплоносій пропускати по змійовику з пластмасових труб, прокладеному в ґрунті під час надлишку теплової енергії і витягувати тепло за допомогою теплового насоса під час опалювального періоду.