Тепловой насос грунт вода. Особенности вертикальных скважин

Тепловой насос грунт вода. Особенности вертикальных скважин.

Тепловой насос грунт вода — смотреть каталог здесь.

Самым распространенным видом первичного контура для теплового насоса грунт вода, является система вертикальных скважин.

Часто такой вид грунтового контура называют “вертикальный теплообменник”, а систему в общем — “рассол/вода” или «грунт/вода «. Есть принципиальное отличие от системы с горизонтальным теплообменником. Вертикальный теплообменник отбирает тепло от ядра земли, в то время как горизонтальный — от земли, которая, в свою очередь, прогревается от солнца и талых вод.

Преимуществом вертикального теплообменника над горизонтальным является то, что вертикальный теплообменник не занимает места на участке. Конечно же, на этапе монтажа для вертикальных скважин нужно выделить немалый участок, однако по факту завершения монтажа этот участок можно полноценно использовать в других целях. На нем можно посадить газон, огород, сад, беседку, и даже построить дом! Часты случаи, когда бурят скважины прямо в подвале. При этом система вертикальных скважин не оказывает никакого воздействия на окружающую среду в виде “эффекта поздней весны” и не вымораживает грунт (это все актуально естественно при правильном проектировании системы). Эффект поздней весны присущ системам с горизонтальными теплообменниками, когда по приходу весны на участке, отведенном под горизонтальный коллектор, все еще есть лед.

Преимущество над системой вода вода состоит в более высокой надежности системы, из за отсутствия дополнительных точек отказа, таких как дополнительный теплообменник и погружной насос.

Расчет

Для того чтобы понять, сколько нужно скважин, необходимо рассчитать общую глубину вертикального теплообменника. Количество тепла, которое можно получить с земли, зависит от геологических свойств подземных пород, а также от наличия грунтовых вод.

Например, для сухого песка — теплосъем с одного погонного метра скважины составляет около 25 Вт, в то время как насыщенная водой глина может выдавать до 60 Вт с метра погонного. Опыт показывает, что в пределах Киева и окрестностей в основном можно получить около 45 Вт с метра погонного.
Предположим, выдаваемая мощность теплового насоса, при параметрах, которые удовлетворяют нашу систему, составляет 15 кВт а СОР — 4. Значит что электрическая (потребляемая) мощность теплового насоса составит 15/4 = 3,75 кВт.

 

Энергия с земли

3,75 кВт это энергия, которую мы тратим для того, чтобы получить 15 кВт. Эти же 3,75 кВт мы получаем за счет сжатия фреона. Таким образом, с грунта нам нужно взять 15 кВт — 3,75 кВт = 11,25 кВт. Если мы принимаем, что один погонный метр зонда выдает 45 Вт, получаем общую необходимую глубину скважин для работы 15 кВт теплового насоса — 11250 Вт / 45 Вт = 250 погонных метров. Теоретически, можно пробурить одну скважину глубиной 250 метров, на практике могут возникнуть технические трудности связанные с такой глубиной, и стоимость бурения на такой глубине может быть дороже. Поэтому на практике принимают например 4 скважины глубиной, по 63 метра. Можно сделать и 3 по 83 метра и 7 по 36 метров, однако следует учитывать следующие моменты:
При большем количестве скважин увеличивается стоимость системы за счет увеличениея размера коллектора, количества запорнорегулирующей арматуры и подводок к скважинам.

Первые несколько метров скважины не работают (не отбирают тепло), так как попросту там нет труб. Это можно увидеть на схеме грунтового контура.

Тепловой насос грунт вода. Схема грунтового контура.

Тепловой насос грунт вода. Схема грунтового контура.

Наш тепловой насос грунт вода будет иметь 4 скважины

Давайте остановимся на 4 скважинах глубиной по 63 метра, а поскольку первые 2 метра не работают, то это будет 4 скважины по 65 метров от поверхности земли.
На схеме видно (не в масштабе) принципиальное соединение скважин. Расстояние между скважинами не менее 8 метров. Глубина заложения подводок не менее 1,5 метра. Голубой отображает охлажденный теплоноситель, который выход с теплового насоса. Температура теплоносителя составляет около -3 градуса. Видно, что с теплонасоса выходит одна труба и попадает в распределительный коллектор, который расположен в приямке. Приямком выступает, как правило, два бетонных кольца диаметром от 1 до 1,5 метров. С коллектора трубы расходятся непосредственно по скважинам, где носитель прогревается и возвращается в коллектор обратной магистрали. С коллектора, одной трубой, нагретый теплоноситель с температурой 0 градусов заходит в дом.

В нашей системе большой объем труб и теплоносителя — более 700 л (в одном метре трубы Д40 содержится 1 л теплоносителя). Из-за этого возможно завоздушивание, особенно в начале эксплуатации системы. Для спуска воздуха на коллекторе предусмотрены автоматические воздухоспускники. На каждом отводе коллектора установлены краны, это позволяет полностью отсечь каждую из скважин, в случае необходимости.
Для заполнения и прокачки системы грунтового контура предусмотрены дополнительные краны.

 

Тепловой насос грунт вода. Вид распределительного коллектора

Тепловой насос грунт вода. Вид распределительного коллектора

На фото изображен процесс прокачки грунтового контура.

Тепловой насос грунт вода в первичном контуре работает с гликолем

Система вертикальных скважин — замкнутая. В ней нет никаких сменных жидкостей. В трубах все время циркулирует один и тот же носитель — рассол. Рассол — незамерзающая жидкость, которая состоит из смеси пропиленгликоля (25%) и воды. Точка замерзания гликоля должна быть около -15 градусов. Если сильно увеличить процентное содержание гликоля, повысится текучесть носителя, и в тоже время уменьшится его теплопроводные свойства. Если сильно уменьшить его составляющую — риск заморозки системы при определенных условиях.

Поскольку гликоль заливается в систему один раз, не стоит экономить на его качестве. Во-первых, мы настоятельно не рекомендуем использовать ядовитые гликоли — этиленгликоль и его производные. В случае аварии есть риск нанести ущерб здоровью и окружающей среде!
Рекомендованный к применению — безопасный пропиленгликоль. Однако и здесь есть узкие места. Применяя некачественный пропиленгликоль, есть риск образования осадка гликоля в виде хлопьев. Самым безобидным в такой ситуации будет ухудшение теплопроводящих свойств гликоля и уменьшение его точки замерзания. Настоящей проблемой может быть ситуация, когда хлопьями забивается теплообменник теплового насоса и прочая арматура. Особенно неприятно это, когда на улице -20 и тепловой насос является единственным источником тепла. Поэтому всегда применяйте качественный полипропиленгликоль. Например немецкого концерна BASF.

BASF - производитель гликоля

 

Труба

Выбор трубы по которой циркулирует теплоноситель. Труба должна отвечать сразу нескольким параметрам: долговечность — так как нереально отремонтировать трубу, опущенную на глубину 70 метров; прочность — она должна выдерживать нагрузки, которые могут быть при опускании скважин; теплопроводность.

Все вышеперечисленные требования удовлетворяет полиэтиленовая труба ПЕ 100. Это относительно дешевое решение, которое не сильно уступает по техническим параметрам фирменным зондам, таким как mouvitech.
Трубы mouvitech предназначены специально для того, чтобы отбирать тепло от земли.
Данная труба имеет внутри насечки, похожие на насечки в нарезном оружии. Такая конструкция создает турбулентный поток увеличивая число Рейнольдса, что, в свою очередь, приводит к более интенсивному теплообмену. Простыми словами, можно использовать потенциал земли в большей степени, что приводит к увеличению температуры рассола.

Труба mouvitech

Труба для теплового насоса грунт вода. Производитель mouvitech

Применение данной трубы с увеличением эффективности, увеличивает и стоимость обустройства грунтового контура, что не всегда оправдано.

Это справедливо и для остальных комплектующих, таких как распределительные коллектора и наконечники для зондов.

зонды для теплового насоса

На фото геотермальный зонд.
Труба — полиэтиленовая ПЕ100 SDR 17. Диаметр — 40 мм. Толщина стенки — 2,4 мм. Расчетное давление — 10 бар.
Не стоит применять трубу с более толстой стенке. Это приведет к увелчению сопротивления теплопередачи, что в свою очередь приведет к ухудшению теплосьема от скважины.

Концевым элементом зонда служит — “U”-образный наконечник. Его функция — отсоединить подающую и обратную трубы геотермального зонда. К трубе наконечник крепится с помощью терморезисторной муфты.

Терморезисторная муфта.

Терморезисторная муфта.

Терморезисторная муфта

Начало работ

Распределительный коллектор для грунтового контура для теплового насоса грунт вода

Распределительный коллектор для грунтового контура для теплового насоса грунт вода

Бурение

Выбор места для бурения и глубины скважин, должен быть совмещен с выбором буровой техники. Применяя переносные ручные буровые установки, появляется больше возможностей по месторасположению скважин, в силу компактности самой установки. Ее можно перенести вручную в любое место, где есть свободные несколько квадратных метров земли. Но в то же время, в силу вступают физические ограничения по максимальной глубине скважин, и часто по скорости бурения. Переносная установка бурит дольше времени и чаще всего пробурить глубже 60 метров довольно проблематично. К тому же переносные установки требует электричество, которого может не быть на участке на этапе проведения данных работ.

Процесс бурения скважин для теплового насоса грунт вода. Переносная буровая машина

Процесс бурения скважин для теплового насоса грунт вода. Переносная буровая машина

Переносная буровая установка мощностью 2,5 кВт.

Процесс бурения скважин для теплового насоса грунт вода. Большая буровая машина

Процесс бурения скважин для теплового насоса грунт вода. Большая буровая машина

 

Заказать звонок
+
Жду звонка!