теплообменники или с помощью вертикальных щупов.
Горизонтальный коллектор. Наземные горизонтальные теплообменники состоят из множества трубных шлангов одинаковой длины, расположенных в земле. Они подключены к тепловому насосу в соответствии с принципом Тихельмана, то есть с расходным и обратным коллектором и линией сбора при равных потерях давления в каждом контуре. По мере увеличения глубины почвы ее температура также увеличивается. До глубины примерно 1 м температура грунта может достигать, даже без рекуперации тепла, точки замерзания. Однако уже на глубине 2 м минимальная температура составляет около 3-5 ° C. Наземный теплообменник должен быть проложен на глубине не менее 1,2 м и не более 1,5 м. Холодные части системы (трубы теплообменника, коллекторные трубы и распределители) должны выдерживать минимальное расстояние 0,7 м от линий подачи в землю (вода, канализация, электричество и т. д.) и зданий. Для того чтобы мощность циркуляционного насоса для рассола была непропорционально высокой, длина труб для каждого контура должна составлять приблизительно 100 м. Потери давления, помимо длины и поперечного сечения труб, представляют собой расход для каждой трубы и количество параллельно работающих контуров рассола. Требуемая длина труб делится на большее количество одновременно параллельных цепей одинаковой длины. Следует избегать стыковки труб, к которым в дальнейшем они не будут доступны (утоплены в земле). Трубы укладываются в грунт в форме параллельных петель одинаковой длины (принцип Тихельмана) и соединяются с коллектором и коллекторной линией. Чтобы гарантировать наземную вентиляцию теплообменника, трубы должны быть расположены под минимальным углом к коллектору и линии сбора. Кроме соединений с коллектором и коллекторной трубой, никакие другие соединительные элементы не должны использоваться. Если невозможно изготовить теплообменники в форме петель одинаковой длины, необходимо оборудовать трубопровод каждой петли балансировочным клапаном. Клапаны должны быть установлены так, чтобы потери давления на каждом контуре теплообменника были одинаковыми. Расположение теплообменников может быть выполнено с помощью ложного экскаватора (ширина ковша около 80 см) в виде отдельных канав. Другим вариантом является также использование узкого ковшового экскаватора или измельчителя. Этот метод позволяет расположить теплообменник в ряды и уменьшить обмен почвы.
С недавно построенными зданиями также возможно удалить весь поверхностный слой. Расстояние между отдельными трубками теплообменника следует выбирать таким образом, чтобы избежать образования ледяных колец, образующихся вокруг теплообменников. В зависимости от качества почвы указанное расстояние составляет от 0,5 до 1 м. Чтобы защитить трубы теплообменника от повреждений во время покрытия, рекомендуется покрывать их рыхлым песком или без камней с толщиной около 50 мм. Кроме того, предупреждающая лента должна быть размещена примерно на 30-40 см над трубами. На наземные горизонтальные теплообменники, как правило, не распространяются обязательства по получению разрешения, однако об этом необходимо сообщать в Управление водного хозяйства. Однако в водоохранных зонах I-III горизонтальные грунтовые теплообменники могут использоваться только с согласия Управления по управлению водными ресурсами.
Вертикальные датчики Если необходимая поверхность для укладки горизонтального теплообменника недостаточна, можно получить тепловую энергию от земли через вертикальный наземный теплообменник с заземляющими датчиками. Датчики заземления представляют собой вертикальные контуры заземляющего теплообменника. Чаще всего используются зонды с двойной трубкой. Этот тип зондов состоит из 4 труб PE - двух силовых кабелей и двух обратных. На нижнем конце трубы соединены с ножкой зонда. Зонд обычно размещается в скважинах на максимальной глубине до 100 м, которая после размещения зонда заполняется жидким веществом с хорошей теплопроводностью (например, бентонитом). Другой, менее часто используемый тип - коаксиальный зонд (труба в трубе). Этот зонд состоит из закрытой трубы внизу, в которую вставлена вторая труба с меньшим поперечным сечением, открытая сверху. Заземляющие зонды следует размещать с интервалом не менее 6 м, чтобы их взаимодействие было как можно ниже. В случае грунтовых слоев, которые проводят грунтовые воды, земные зонды должны быть расположены поперек направления потока грунтовых вод. Вертикальные зонды имеют то преимущество, что требуют небольшой площади. С глубины около 15 м почва имеет практически постоянную температуру, которая не колеблется из-за сезонных изменений. Расчеты и выполнение земляных исследований в любом случае следует поручать опытной компании, занимающейся земными исследованиями и бурением. Требуется бурение в грунте и оценка свойств слоев почвы, которые могут выполняться только специализированными компаниями. Земные зонды требуют разрешения и должны быть одобрены компетентным органом управления водными ресурсами. Для реализации земных зондов с глубиной более 100 м требуется разрешение в соответствии с требованиями Горного института.
Технология GRD В 2009 году на польском рынке появилась новая технология получения тепла из грунта. Это технология GRD (геотермальное радиальное бурение), заключающаяся в том, что наземные зонды проложены радиально, наклонно в разных направлениях и под разными углами. Количество и длина скважин зависит от архитектурных и почвенных условий. Вся установка зондов выполняется одной буровой машиной GeoDRILL, которая, по сути, устанавливает зонды радиально под углом 35-65 ° на глубине от 10 до 20 метров. Сверлильная система, состоящая из транспортного узла с гидравлической станцией и самоходной буровой установки с кольцом (кольцом), может эксплуатироваться только двумя людьми. Новая технология имеет много преимуществ:
* скважины пробурены из одной скважины, чтобы не было значительных помех в природной среде (минимальное опустошение участка);
* один компактный станок с небольшими размерами, для работы которого требуется небольшая площадь.
Благодаря своим размерам он может легко достигать плотно застроенных участков и не оставлять видимых следов в земле;
* идеальная система для модернизации системы отопления;
* самые энергичные слои почвы максимизированы;
* можно использовать эту технологию в любых почвенных условиях (камни, пески ...);
* датчики заземления устанавливаются быстро и экономично, благодаря чему снижаются затраты на монтаж;
* трехмерное обнаружение уровня подземных вод позволяет максимально отобрать тепло из земли, благодаря чему оптимизируется количество и длина скважин. На практике ... В Польше одной из первых установок, использующих современную технологию GRD, является отопительная установка в Яроцине с тепловым насосом гликоль / вода SWC 170H. Устройство имеет мощность обогрева 16,7 кВт и коэффициент КПД КПД 4,6 при B0 / W35, в соответствии со стандартом EN 14511. Устройство подает тепло в дом площадью 270 м2. Верхним источником тепла являются нагреватели с параметрами 55 / 45oC, поэтому был выбран тепловой насос большего размера. Для увеличения вместимости установки использовался буферный резервуар TPS 200 емкостью 200 л, который был последовательно подключен на обратной линии.
Резюме Нижний источник тепла является одним из наиболее важных факторов для правильной и экономичной работы теплового насоса. Поэтому стоит уделить особое внимание этому элементу и вводу в эксплуатацию или консультации по его внедрению со специалистами. Современные технологии обеспечивают быструю и эффективную установку нижнего источника тепла, а в случае использования системы GRD даже небольшую разруху в саду, что является важным аргументом при модернизации системы отопления на существующих объектах.
Бартош Бигосиньски
Рис. 1-2 из архива компании "Гидро-Тех" Конин. Рис. 3-4 из архива ZWIS Анджей Степаченко.
Смотрите статью в формате PDF 
