Грунт поверхневих шарів Землі є природним тепловим акумулятором. Головне джерело теплової енергії, яка надходить у верхні шари Землі – сонячна радіація.  На глибині біля 3 м і більше (нижче рівня промерзання) температура грунту протягом року практично не змінюється і приблизно рівна середньорічній температурі зовнішнього  повітря. На глибині 1,5-3,2 м взимку температура складає від +5 до +7°С, а влітку від +10 до +12°С.  Цим теплом можна взимку не допустити замерзання будинку, а влітку не дати йому перегрітися вище +18-20°С, повідомляє vents.ua.

Найпростішим способом використання тепла землі є використання грунтового теплообмінника (ГТО). Під землею, нижче рівня промерзання грунту, вкладається система повітроводів, які виконують функцію теплообмінника між землею і повітрям, яке проходить по цих повітроводах. Взимку вхідне холодне повітря, яке поступає в будинок і проходить по ГТО – нагрівається, а влітку – охолоджується. При раціональному розміщенні повітроводів можна відбирати з грунту значну кількість теплової енергії з невеликими затратами електроенергії.

Можна використовувати теплообмінник «труба в трубі». Внутрішні повітроводи з нержавіючої сталі виступають тут у ролі рекуператорів.

Комфорт в літній період

В теплу пору року грунтовий теплообмінник забезпечує охолодження приточного повітря. Зовнішнє повітря поступає через повітрозабірний пристрій в грунтовий теплообмінник, де охолоджується за рахунок грунту. Потім охолоджене повітря подається повітроводами в приточно-витяжну установку, в якій на літній період замість рекуператора встановлена літня вставка. Завдяки такому рішенню, відбувається зниження температури в приміщеннях, покращується мікроклімат в будинку, знижуються затрати електроенергії на кондиціонування.

Робота в міжсезоння

 Коли різниця між температурою зовнішнього і внутрішнього повітря невелика, подачу свіжого повітря можна здійснювати через приточну решітку, розміщену на стіні будинку в надземній його частині. В той період, коли різниця суттєва, подачу свіжого повітря можна здійснювати через ГТО, забезпечуючи підігрівання/охолодження приточного повітря.

Економія в зимовий період

В холодну пору року зовнішнє повітря надходить через повітрозабірний пристрій в ГТО, де прогрівається і потім надходить в приточно-витяжну установку для нагрівання в рекуператорі. Попереднє нагрівання повітря в ГТО знижує ймовірність обмерзання рекуператора приточно-витяжної установки, збільшуючи ефективний час використання рекуперації і мінімізує затрати на додаткове нагрівання повітря в водяному/електричному нагрівачі.

Можна попередньо підрахувати затрати на нагрівання повітря в зимовий період для приміщення, куди надходить повітря при нормативі 300 м3/год. В зимовий період середньодобова температура на протязі 80 днів складає -5°С – її потрібно підігріти до +20°С. Для нагрівання такої кількості повітря потрібно затрачати 2,55 кВт щогодини (при  відсутності системи утилізації тепла). При використанні геотермальної системи відбувається підігрівання зовнішнього повітря до +5С і тоді на догрівання вхідного повітря до комфорту йде 1,02 кВт. Ще краща ситуація при використанні рекуперації – треба затрачати тільки 0,714 кВт. За період 80 днів буде витрачено відповідно 2448 кВт*год теплової енергії, а геотермальні системи знизять затрати на 1175 або 685 кВт*год.

В міжсезоння протягом 180 днів середньодобова температура складає +5°С – її потрібно підігріти до +20°С. Планова затрата складає 3305 кВт*год, а геотермальні системи знизять затрати на 1322 або 1102 кВт*год.

В літній період протягом 60 днів середньодобова температура біля +20°С, але протягом 8 годин вона є в межах +26°С. Затрати для охолодження складуть 206 кВт*год, а геотермальна система знизить затрати на 137 кВт*год.

Протягом року роботу такої геотермальної системи оцінюють за допомогою коефіцієнта – SPF (фактор сезонної потужності), який виходить на значення 4,14 – для отримання від грунту 2634 кВт*год теплової потужності протягом року вентиляційній установці потрібно 635 кВт*год електроенергії.