- Найпоширенішим видом первинного контуру для теплового насоса грунт вода, є система вертикальних свердловин....
- Енергія з землі
- Наш тепловий насос грунт вода буде мати 4 свердловини
- Тепловий насос грунт вода в первинному контурі працює з гликолем
- труба
- буріння
Тепловий насос грунт вода - дивитися каталог тут .
Найпоширенішим видом первинного контуру для теплового насоса грунт вода, є система вертикальних свердловин.
Часто такий вид грунтового контуру називають "вертикальний теплообмінник", а систему в загальному - "розсіл / вода" або "грунт / вода«. Є принципова відмінність від системи з горизонтальним теплообмінником. Вертикальний теплообмінник відбирає тепло від ядра землі, в той час як горизонтальний - від землі, яка, в свою чергу, прогрівається від сонця і талих вод.
Перевагою вертикального теплообмінника над горизонтальним є те, що вертикальний теплообмінник не займає місця на ділянці. Звичайно ж, на етапі монтажу для вертикальних свердловин потрібно виділити чималий ділянку, однак за фактом завершення монтажу цю ділянку можна повноцінно використовувати в інших цілях. На ньому можна посадити газон, город, сад, альтанку, і навіть побудувати будинок! Часті випадки, коли бурять свердловини прямо в підвалі. При цьому система вертикальних свердловин не робить ніякого впливу на навколишнє середовище у вигляді "ефекту пізньої весни" і не виморожуємо грунт (це все актуально природно при правильному проектуванні системи). Ефект пізньої весни притаманний системам з горизонтальними теплообмінниками, коли з приходом весни на ділянці, відведеній під горизонтальний колектор, все ще є лід.
Перевага над системою вода вода складається в більш високій надійності системи, через відсутність додаткових точок відмови, таких як додатковий теплообмінник і погружной насос.
розрахунок
Для того щоб зрозуміти, скільки потрібно свердловин, необхідно розрахувати загальну глибину вертикального теплообмінника. Кількість тепла, яке можна отримати з землі, залежить від геологічних властивостей підземних порід, а також від наявності грунтових вод.
Наприклад, для сухого піску - знімання з одного погонного метра свердловини становить близько 25 Вт, в той час як насичена водою глина може видавати до 60 Вт з метра погонного. Досвід показує, що в межах Києва та околиць в основному можна отримати близько 45 Вт з метра погонного.
Припустимо, що видається потужність теплового насоса, при параметрах, які задовольняють нашу систему, становить 15 кВт а СОР - 4. Значить що електрична (споживана) потужність теплового насоса складе 15/4 = 3,75 кВт.
Енергія з землі
3,75 кВт це енергія, яку ми витрачаємо для того, щоб отримати 15 кВт. Ці ж 3,75 кВт ми отримуємо за рахунок стиснення фреону. Таким чином, з грунту нам потрібно взяти 15 кВт - 3,75 кВт = 11,25 кВт. Якщо ми приймаємо, що один погонний метр зонда видає 45 Вт, отримуємо загальну необхідну глибину свердловин для роботи 15 кВт теплового насоса - 11250 Вт / 45 Вт = 250 погонних метрів. Теоретично, можна пробурити одну свердловину глибиною 250 метрів, на практиці можуть виникнути технічні труднощі пов'язані з такою глибиною, і вартість буріння на такій глибині може бути дорожче. Тому на практиці приймають наприклад 4 свердловини глибиною, по 63 метра. Можна зробити і 3 по 83 метра і 7 по 36 метрів, однак слід враховувати наступні моменти:
При більшій кількості свердловин збільшується вартість системи за рахунок увеліченіея розміру колектора, кількості Запірнорегулююча арматури і підводок до свердловин.
Перші кілька метрів свердловини не працюють (не відбирають тепло), так як просто там немає труб. Це можна побачити на схемі грунтового контуру.
Тепловий насос грунт вода. Схема ґрунтового контуру.
Наш тепловий насос грунт вода буде мати 4 свердловини
Давайте зупинимося на 4 свердловинах глибиною по 63 метра, а оскільки перші 2 метра не працюють, то це буде 4 свердловини по 65 метрів від поверхні землі.
На схемі видно (не в масштабі) принципове з'єднання свердловин. Відстань між свердловинами не менше 8 метрів. Глибина закладення підводок не менше 1,5 метра. Блакитний відображає охолоджений теплоносій, який вихід з теплового насоса. Температура теплоносія складає близько -3 градуси. Видно, що з теплонасоса виходить одна труба і потрапляє в розподільний колектор, який розташований в приямку. Приямком виступає, як правило, два бетонних кільця діаметром від 1 до 1,5 метрів. З колектора труби розходяться безпосередньо по свердловинах, де носій прогрівається і повертається в колектор зворотної магістралі. З колектора, однією трубою, нагрітий теплоносій з температурою 0 градусів заходить в будинок.
У нашій системі великий обсяг труб і теплоносія - понад 700 л (в одному метрі труби Д40 міститься 1 л теплоносія). Через це можливо завоздушіваніе, особливо на початку експлуатації системи. Для спуску повітря на колекторі передбачені автоматичні воздухоспускнікі. На кожному відводі колектора встановлені крани, це дозволяє повністю відсікти кожну з свердловин, в разі необхідності.
Для заповнення і прокачування системи грунтового контуру передбачені додаткові крани.
Тепловий насос грунт вода. Вид розподільного колектора
На фото зображений процес прокачування грунтового контуру.
Тепловий насос грунт вода в первинному контурі працює з гликолем
Система вертикальних свердловин - замкнута. У ній немає ніяких змінних рідин. У трубах весь час циркулює один і той же носій - розсіл. Розсіл - незамерзаюча рідина, яка складається з суміші пропіленгліколю (25%) і води. Точка замерзання гліколю повинна бути близько -15 градусів. Якщо сильно збільшити процентний вміст гліколю, підвищиться плинність носія, і в той же час зменшиться його теплопровідні властивості. Якщо сильно зменшити його складову - ризик заморозки системи при певних умовах.
Оскільки гліколь заливається в систему один раз, не варто економити на його якості. По-перше, ми не рекомендуємо використовувати отруйні гликоли - етиленгліколь і його похідні. У разі аварії є ризик завдати шкоди здоров'ю і навколишньому середовищу!
Рекомендований до застосування - безпечний пропіленгліколь. Однак і тут є вузькі місця. Застосовуючи неякісний пропіленгліколь, є ризик утворення осаду гліколю в вигляді пластівців. Самим нешкідливим в такій ситуації буде погіршення теплових властивостей гліколю і зменшення його точки замерзання. Справжньою проблемою може бути ситуація, коли пластівцями забивається теплообмінник теплового насоса та інша арматура. Особливо неприємно це, коли на вулиці -20 і тепловий насос є єдиним джерелом тепла. Тому завжди застосовуйте якісний поліпропіленгліколь. Наприклад німецького концерну BASF .
труба
Вибір труби по якій циркулює теплоносій. Труба повинна відповідати відразу декільком параметрам: довговічність - так як нереально відремонтувати трубу, опущену на глибину 70 метрів; міцність - вона повинна витримувати навантаження, які можуть бути при опусканні свердловин; теплопровідність.
Всі перераховані вище вимоги задовольняє поліетиленова труба ПЕ 100. Це відносно дешеве рішення, яке не сильно поступається за технічними параметрами фірмовим зондам, таким як mouvitech.
Труби mouvitech призначені спеціально для того, щоб відбирати тепло від землі.
Дана труба має всередині насічки, схожі на насічки в нарізна зброя. Така конструкція створює турбулентний потік збільшуючи число Рейнольдса, що, в свою чергу, призводить до більш інтенсивного теплообміну. Простими словами, можна використовувати потенціал землі в більшій мірі, що призводить до збільшення температури розсолу.
труба mouvitech
Застосування даної труби зі збільшенням ефективності, збільшує і вартість облаштування ґрунтового контуру, що не завжди виправдано.
Це справедливо і для інших комплектуючих, таких як розподільні колектора і наконечники для зондів.
На фото геотермальний зонд.
Труба - поліетиленова ПЕ100 SDR 17. Діаметр - 40 мм. Товщина стінки - 2,4 мм. Розрахунковий тиск - 10 бар.
Не варто застосовувати трубу з більш товстої стінки. Це призведе до увелченію опору теплопередачі, що в свою чергу призведе до погіршення теплосьема від свердловини.
Кінцевим елементом зонда служить - "U" -подібний наконечник. Його функція - від'єднати подає і зворотну труби геотермального зонда. До трубі наконечник кріпиться за допомогою терморезисторного муфти.
Терморезисторне муфта.
Терморезисторне муфта
Початок робіт
Розподільчий колектор для грунтового контуру для теплового насоса грунт вода
буріння
Вибір місця для буріння і глибини свердловин, повинен бути поєднаний з вибором бурової техніки. Застосовуючи переносні ручні бурові установки, з'являється більше можливостей за місцем розташування свердловин, в силу компактності самої установки. Її можна перенести вручну в будь-яке місце, де є вільні кілька квадратних метрів землі. Але в той же час, в силу вступають фізичні обмеження по максимальній глибині свердловин, і часто за швидкістю буріння. Переносна установка бурить довше часу і найчастіше пробурити глибше 60 метрів досить проблематично. До того ж переносні установки вимагає електрику, якого може не бути на ділянці на етапі проведення даних робіт.
Процес буріння свердловин для теплового насоса грунт вода. Переносна бурова машина
Переносна бурова установка потужністю 2,5 кВт.
Процес буріння свердловин для теплового насоса грунт вода. Велика бурова машина