Особенности бурения скважин для тепловых насосов

Построенный дом оказался настолько энергоэффективным, что кондиционер в нём ни разу не использовался по прямому назначению — для охлаждения дома в жару.

В этом большую роль сыграло и светодиодное освещение (теплоотдача от которого стремится к нулю) и очень качественное утепление (шутка ли, после обустройства газона на крыше нам даже пришлось летом использовать тепловой насос для обогрева дома — в дни, когда среднесуточная температура опускалась ниже +17 градусов по Цельсию). В доме круглогодично поддерживается температура не ниже +16 градусов по Цельсию, независимо от наличия в нём людей (когда в доме люди, то температура устанавливается +22 градуса по Цельсию).

Счетчик технического учета электроэнергии был установлен осенью 2013 года. Эта фотография сделана осенью 2016 года.

Разновидности скважин для тепловых насосов

Бурение горизонтальных скважин для тепловых насосов

В основе деления скважин на разные типы лежит способ их бурения. В зависимости от него выделяют следующие виды скважин:

1. Скважины вертикального бурения. Такой вид бурения позволяет проложить первичный контур на глубинах, где грунт имеет более высокую степень теплоотдачи. Однако создание вертикальных скважин предполагает применение спецтехники.
2. Скважины горизонтального бурения. Такое расположение скважин требует наличия придомового участка площадью не менее двух соток. Для осуществления горизонтальной закладки скважин требуется снять слой грунта примерно на полметра ниже уровня его промерзания. Эта глубина будет зависеть от региона расположения участка. Данный способ является наиболее простым в техническом плане, но требует больших трудозатрат.
3. Скважины наклонного бурения. Такое бурение будет актуальным, если существует строгое ограничение доступной площади. Даже вертикальные скважины требует определенного удаления друг от друга. Наклонное бурение позволяет обойтись площадью в 4 квадратных метра. Теоретически его можно осуществлять даже в подвале частного дома, ели он расположен не на монолитном фундаменте. С технической точки зрения такое решение самое сложное.

На что смотреть при обустройстве такого отопления?

Существует большое количество различных модификаций тепловых насосов, предназначенных для помещений любого назначения и размера, а также работающих в разных условиях. Оборудование предназначено для отапливания домов общей площадью 50 до 150 квадратных метров.

Ориентир №1 – жесткость воды

Качество воды скважины или водоема играет важную роль при выборе оборудования. Не все модели способны работать на жесткой воде, содержащей большое количество марганца и железа.

Высокая концентрация этих элементов вредит системе – на трубах быстрее образовывается коррозия, что ведет к уменьшению КПД оборудования и сроков его эксплуатации.

Поэтому перед покупкой теплового насоса берут пробу воды и делают ее анализ на наличие этих и других микроэлементов – сероводорода, аммиака, хлора и т.д. Обычно если в пруду температура превышает +13 градусов, то с большей долей вероятности в воде много ионов железа и марганца.

Таким образом, тепловой насос вода-вода подбирается с учетом жесткости воды. Есть системы, элементы которой максимально защищены от коррозии, но стоят они дороже.

Ориентир №2 – режим работы

Тепловой насос может использоваться в качестве единственного источника тепла или взаимодействовать с другими системами

Поэтому перед выбором модели важно определить, в каком режиме устройство будет работать

• Моновалентный. Приборы обладают большой мощностью, подходят для отапливания дома.
• Бивалентный. Менее производительные устройства, дополняют основное обогревательное оборудование.

Для сооружения автономной системы с основным нагревательным агрегатом вода-вода, нужен моновалентный тип.

Ориентир №3 – мощность насоса

Мощность – важный показатель при выборе теплового насоса, так как от него зависит производительность системы. Чем выше мощность, тем выше КПД оборудования, но и расход электроэнергии больший.

Производительность теплового насоса вода-вода подбирается, исходя из реальных потребностей

При выборе устройства с недостаточной мощностью эффективность системы упадет в случае, если теплопотери дома превысят количество отдаваемой системой энергии. Тепловой насос может работать круглосуточно, но эффекта от него не будет из-за понижения температуры воды.

Когда теплопотери постройки ниже, чем теплоотдача системы, то насос обычно автоматически запускается на несколько минут, нагревает воду до установленной температуры, транспортирует ее по системе. После чего выключается до момента, когда температура понизится на несколько градусов. Затем цикл повторяется.

Ориентир №4 – функцинал конкретной модели

Тепловые насосы могут обладать дополнительными функциями, это:

• Система автоматического управления, которая позволит регулировать микроклимат помещения по вкусу. Управление обычно осуществляется с помощью дистанционного пульта.
• Функция нагрева воды для горячего водоснабжения.
• Шумоизоляционный корпус.
• Возможность подключения к другим системам отопления, солнечным коллекторам, что сделает оборудование для обогрева полностью автономным.

Длительность эксплуатации тепловых насосов вода-вода обычно превышает 30 лет.

Не менее важным при выборе оборудования считают стоимость установки и монтажа.

Устройство и принцип работы скважины теплонасоса

Автономное независимое отопление дома от скважины с тепловым насосом состоит из двух контуров:

Второй контур располагается в геотермальном насосе. По трубам циркулирует фреон и посредством преобразования из жидкости в газ отбирает тепло у первичного контура. О том, как работает геотермальный тепловой насос, описывается здесь.

Существует несколько типов первичного контура, отличающихся технологией бурения геотермальных скважин для тепловых насосов. Наиболее подходящий вид скважины определяется в зависимости от мощности тепловой станции и фактических ожидаемых затратах энергии зданием.

Проведение работ по бурению скважин под геотермальный тепловой насос начинается с составления проектной документации и проведения геодезического аудита на участке.

Виды скважин для подключения теплонасоса

Существует три основных типа решений, используемых для укладки геотермального первичного контура. Способы бурения скважин рассчитывают исходя из нескольких параметров:

1. 1. Общей придомовой площади.

1. 1. Типа грунта.

1. Способа укладки трубопровода.

Работы выполняют следующим образом:

Наклонное кластерное бурение – используется, если возможности установки вертикальных зондов ограничены площадью участка. Бурение скважин под углом осуществляется следующим образом. Сначала выкапывают один общий колодец. Так как для конструкции требуется всего 4 м², бурить можно даже в подвале своего дома. Колодец углубляют до 4 м, устанавливают в нем специальное оборудование. Дальше выполняется бурение скважин под углом или «кустом». Работы выполняются с помощью специальной техники. Технология бурения для наружного контура «кустом» была разработана в Европе, где пользуется огромной популярностью. В нашей стране данная методика только начинает внедряться, поэтому еще не нашла широкого применения.
 

Производительность грунтового теплового насоса скважинного типа напрямую зависит от грамотно выбранной схемы разводки первичного контура.

Какое количество скважин нужно для работы теплового насоса

Необходимое количество скважин высчитывают исходя из типа грунта и производительности оборудования. Большую теплоотдачу обеспечивает земельный участок с неглубоким прохождением подземных вод, наименьший процент тепла можно получить из песка.

Расчет скважины теплонасоса выполняется в согласии со следующими параметрами:

Обычный грунт – по этим параметрам высчитывают среднее значение, равное 50 Вт на 1 п.м.

Глубина скважины для теплонасоса рассчитывается следующим образом:

Подсчитывают общее количество колодцев. Средняя глубина, принимаемая в расчет равняется 30 м. Для дома на 200 м², потребуется пробурить 10 скважин.

Если планируется уложить горизонтальный трубопровод, расчеты проводят несколько другим способом:

Длина водяного коллектора будет 460 п.м.

Традиционно используют диаметр скважин равный 150 мм. Диаметр обусловлен простотой бурения и размерами улаживаемого водяного контура.

Срок службы скважины под теплонасос

Производя расчет стоимости бурения необходимо учитывать, что минимальное время эксплуатации геотермального первичного зонда составляет не менее 50 лет. На время службы влияет то, какая труба используется для изготовления коллектора.

Расчетный срок эксплуатации нержавеющего металла составляет 70 лет, полимер прослужит 50-60 лет. В первый год укладки коллектора возможно проседание, требующее дополнительной корректировки и исправлений. В остальное время первичный контур будет работать с полной теплоотдачей и эффективностью.

Первоначальные затраты, отпугивающие потенциального покупателя, на самом деле полностью окупятся благодаря длительному сроку эксплуатации как самого насоса, так и геотермального контура.

Бурение скважин под тепловые насосы

Автономные системы отопления уже стали стандартом современного строительства. Стремление к минимизации эксплуатационных затрат служит стимулом для развития энергосберегающих технологий. В области отопительных систем это означает развитие технологии геотермального отопления, т.е. использование естественного тепла земли и воды вместо тепла сгорания топлива для обогрева помещений. Стремясь идти в ногу с прогрессом, наша компания специализируется на системах геотермального отопления. Мы выполняем бурение геотермальных скважин для теплового насоса, производим монтаж, пуско-наладку и обслуживание систем отопления. В этой статье мы расскажем вам об особенностях монтажа и функционирования системы.

Особенности геотермального бурения

Для создания полноценно работающей безопасной геотермальной скважины требуется обеспечить ряд предупредительных мер. К ним относится:

• укрепление породы, если она не обладает достаточной прочностью;
• использование оборудования выдерживающего тепло и высокое давление;
• борьба с высоким уровнем коррозии, вызванной условиями эксплуатации.

Процесс бурения оказывается трудоемким и затратным. Самостоятельно, без применения специализированного оборудования сделать все на должном уровне качества оказывается невозможно.

Глубина скважины определяется требуемой мощностью системы, а также типом грунта. Мощность, в среднем, рассчитывается исходя из значений в 50 Вт на 1 метр глубины. Для одной системы может потребоваться создание нескольких скважин. В каждую из них вводится зонд — система труб для прохождения теплоносителя. Для повышения коэффициента полезного действия между грунтом и зондом располагается раствор, у которого имеется высокий коэффициент теплопроводности.

Для отопления частного дома достаточно сооружении скважины глубиной 30-50 метров. Под землей температура земли не зависит от внешней температуры, поэтому является одинаковой в любое время года. В среднем, она колеблется в пределах +8…+16 градусов Цельсия.

Геотермальный тепловой насос может быть двух типов действия: прямого и косвенного. В первом типе циркулирует фреон, являющийся теплоносителем самого насоса. Трубы зондов изготавливаются из меди, что увеличивает стоимость конструкции. Это хрупкий материал, который может повредиться во время засыпки. В насосах косвенного типа используется антифриз вместе с водой, что удешевляет конструкцию. Они являются надежными в эксплуатации и менее подвержены разрушению.

Важные моменты в обустройстве скважины

Процесс бурения достаточно монотонный, но требует постоянного наблюдения. Когда пилот-забурник достиг водоносного горизонта – можно считать, что первый большой этап работ выполнен! Теперь нужно обустроить скважину.

В первую очередь, надо определиться с материалами для обсадной колонны. Это могут быть пластиковая, стальная (без покрытия) или оцинкованная труба. Надо понимать их отличия, а также понимать на что влияет диаметр колонны.

Пластик против металла

Благодаря настойчивой рекламе производителей полимерных изделий, в представлении у потребителя сложился стереотип о «вечном» пластике.

ПНД и НПВХ, используемые для изготовления обсадных труб, действительно не разлагаются, не впитывают и не выделяют вредных веществ. Но и металл под землей ведет себя точно так же. В условиях недостатка кислорода сталь покрывается плотным слоем патины (закиси железа), которая защищает металл от дальнейшего окисления. С бактериостатическими свойствами (способностью останавливать рост бактерий) там тоже все в порядке.

Бесспорное преимущество пластика заключается в его дешевизне, но есть и серьезный недостаток. Ни ПНД, ни НПВХ не выдерживают сдавливания «нестабильными» и крупнообломочными породами. В результате обсадная колонна дает трещину, а из крана течет смесь артезианской и грунтовой воды.

Другое дело — двухтрубные обсадные колонны: снаружи металлическая труба, а внутри — пластиковая. Они стоят несколько дороже, но по надежности превосходят любые однотрубные системы.

Оцинковка или сталь?

Некоторые подрядчики предлагают для обустройства обсадной колонны оцинкованную трубу. Преимущество то же – низкая стоимость. Но дело в том, что оцинкованные трубы изначально предназначались для монтажа систем полива, то есть для транспортировки технической воды. А мы же хотим питьевую!

Через некоторое время, гальваническое цинковое покрытие под землей, вместо защиты, становится источником преждевременного разрушения стенок трубы. Разные потенциалы железа и цинка, плюс блуждающие статические токи — и вместо герметичной колонны мы имеем «дырявое сито».

Кроме того, в процессе электрохимических реакций выделяются так называемые гальванические газы, которые скапливаются над поверхностью (зеркалом воды) и частично растворяются в ней. В скважине создаются условия для размножения бактерий. Качество воды ожидаемо ухудшается.

Преимущества и достоинства тепловых насосов:

1. Экономичная эффективность — на 1 кВт затраченной энергии выдает до 5 кВт тепла. Принцип работы теплового насоса базируется не на производстве, а на переносе (транспортировке) тепловой энергии, то можно утверждать, что его КПД больше единицы. Что за чушь? — скажете Вы.В теме тепловых насосов фигурирует величина — коэффициент преобразования (трансформации) тепла (КПТ). Именно по этому параметру сравнивают между собой агрегаты подобного типа. Его физический смысл – показать отношение полученного количества теплоты к величине, затраченной для этого, энергии. К примеру, при КПТ = 4,8 затраченная насосом электроэнергия в 1кВт позволит получить с его помощью 4,8 кВт тепла безвозмездно, то есть даром от природы.
2. Экологически безвреден и безопасен. В тепловом насосе отсутствуют продукты горения, а его малое энергопотребление меньше «эксплуатирует» электростанции, косвенно снижая вредные выбросы от них. Хладагент, используемый в тепловых насосах, озонобезопасен и не содержит хлоруглеродов.
3. Двунаправленный режим работы (возможность охлаждения -кондиционирования). Тепловой насос может в зимнее время обогревать помещение, а в летнее — охлаждать. Отобранную из помещения «теплоту» можно использовать эффективно, например, подогревать воду в бассейне или в системе ГВС.
4. Безопасность эксплуатации. В принципе работы теплового насоса Вы не рассмотрите опасных процессов. Отсутствие открытого огня и вредных опасных для человека выделений, низкая температура теплоносителей делают тепловой насос «безобидным», но полезным бытовым прибором.
5. Универсальная повсеместность применения. Даже при отсутствии доступных линий электропередач работа компрессора теплового насоса может быть обеспечена дизельным приводом.
6. Монтаж не требует согласований. Недра Земли ниже определенной глубины имеют постоянную положительную температуру, значение которой не зависит от времени года на поверхности. Именно это природное свойство постоянства положительной температуры на глубине позволяет использовать тепловой насос практически в любых средах — не только в земле (мягких грунтах), но и в скальных породах, а также в воде.
7. Полная автоматизация процесса отопления помещения. Простота ухода за оборудованием.
8. Срок окупаемости бурения скважины и установки теплового насоса 2-4 года.
9. Отсутствие необходимости в топливе.

В Советском Союзе был практически бесплатный газ и подводили его к домам бесплатно. Сейчас же средняя стоимость подключения газа коттеджу в Подмосковье составляет от 500000 до 1500000 рублей. Вам придется еще обустроить специальное помещение для газового котла, сделать дымоход и вентиляцию. Пройти согласование в газовой службе и т.д и т.п. Средние сроки подключения газа к дому сейчас в России составляют примерно 5 лет.

Всё это время Вам придется отапливаться электричеством, соляркой или газгольдером. Установка дизельного котла или газгольдера и емкостей для них стоит дорого. Газ для газгольдера и дизельное топливо постоянно дорожают. Отопление дома 300 м2 газгольдером или дизелем стоит 15-25 т.руб в месяц. Отопление электричеством такого же дома обойдется в 25-30 т.р. Во многих случаях подключение газа невозможно или экономически не оправдано.

В развитых странах с дорогими энергоносителями тепловые насосы активно используются уже более 50 лет. В некоторых европейских странах государство субсидирует установку тепловых насосов в частных домах, а административные здания строятся только с геотермальной системой отопления.

Тепловые насосы различаются — По типу используемого вида рассеянного тепла:

1. Грунт-вода (используют закрытые грунтовые контуры или глубокие геотермальные зонды и водяную систему отопления помещения);
2. Вода-вода (используют открытые скважины для забора и сброса грунтовых вод — внешний контур не закольцованный, внутренняя система отопления — водяная);
3. Вода-воздух (использование внешних водяных контуров и системы отопления воздушного типа);

Цена на бурение под тепловые насосы

Стоимость работ по установки первого контура геотермального отопления

Виды работ	Ед. изм.	Цена
бурение скважин по мягким породам	1 п.м.	600
бурение скважин по твердым породам (известняки)	1 п.м.	900
монтаж (опуск) геотермального зонда	1 п.м.	100
опресовка и заполенеие внешнего контура	1 п.м.	50
обсыпка скважины для улучшения теплоотдачи (гранитный отсев)	1 п.м.	50

Стоимость расходного материала

Материал	Цена	Ед. изм.
Теплоноситель внешнего контура STIEBEL ELTRON MEG 30 (30 литров)	шт.	12100
Геотермальный зонд Uponor PE80, d40x2,4 мм, L=40 м	шт.	21500
Геотермальный зонд Uponor PE80, d40x2,4 мм, L=60 м	шт.	24000
Геотермальный зонд Uponor PE80, d40x2,4 мм, L=80 м	шт.	27500
Комплект запорной арматуры (переходники, кран, манометр)	комп.	2200
Обсыпка — гранитный отсев	м.куб.	7800

Позвоните нам и наши консультанты ответят на все Ваши вопросы (495) 781-62-62 Заказать звонок

Основные способы бурения скважин

Способов, как уже было сказано выше, для бурения скважин достаточно много. Если наглядно рассматривать некоторые из них, то можно выделить несколько ударных, ударно-канатных электрических и гидрологических технологий.

1. Самый популярный способ бурения производится с помощью ротора. Такой процесс был позаимствован у нефтяников. Суть в том, что специальное шарошечное долото, с помощью ротора, который вращается от двигателя внутреннего сгорания, как на обычной машине, разрушает породу. Такой способ, особенно часто используют при разрушении твёрдых пород, а, точнее, говоря, скальных структур или известняка. Как правило, одновременно вместе с бурением проводиться удаление породы с помощью, специального раствора. Такой способ ещё называется бурение с промывкой.
2. Ударно-канатный способ пришёл с окраин Китая. Эта технология использовалась ещё в древние времена, поэтому её можно точно назвать самой долгой и трудоёмкой. Суть состоит в том, что в трубу сбрасывается груз, который проникает в почву. К нему дополнительно крепиться специальный стакан, которые набирает небольшое количество почвы. Дальше почву просто достают из скважины и процесс повторяется. Такое бурение подходит только для глиняных или песчаных почв.
3. Гидробурение редко используется на просторах нашей страны, но всё-таки такое бурение скважин можно назвать одним из самых действенных и быстрых, если дело касается песчаных или рыхлых пород. Суть бурения состоит в том, что нагрузка на почку, подаётся только с помощью воды, которая при большом давлении направляет инструмент, в скважину и сразу удаляет оттуда почву. Эту технологию можно применять только при бурении скважин, которые не превышают по своей глубине 15– 20 метров, но зато достаточно широкий диапазон скважин в диаметре, ведь при гидробурении можно сделать скважину с диаметром в 30 см.
4. Для того чтобы сделать скважину большей глубины при использовании гидробурения, нужно использовать так называемый забурник. Разница в том, что помимо забурника также используется ещё и специальный раствор из воды и бентонитовой глины в отличие от гидробурения с использование простой воды. В этом случае бентонитовая глина, сразу укрепляет стенки скважины, но для такого способа бурения требуется большое количество труб. Скважина в итоге приобретает телескопическое строение.

Какие скважины подлежат лицензированию

Согласно законодательству, недра принадлежат государству. Поэтому эксплуатация скважин на воду регулируется рядом законов и нормативных актов, в числе которых:

• Закон ФЗ РФ № 2395-1 от 21.02.1992 года;
• Постановление ВС РФ № 3314-1 от 15.07.1992 года;
• Инструкция Комитета по геологии № 583 от 26.05.1994 года.

Лицензия

Перед началом бурения будущий владелец скважины должен самостоятельно или же при посредничестве буровой фирмы получить лицензию на право пользования недрами. Выдачей подобных лицензий занимается Министерство природных ресурсов на основании представленных заявителем данных:

• произведенного экспертами расчета объема потребляемой воды, согласованного в местном отделении Агентства водных ресурсов;
• заключения Роспотребнадзора о возможности обустройства вокруг источника санитарной охранной зоны;
• технического проекта бурения и обустройства ствола водозаборной скважины;
• документов на право владения или пользования данным земельным участком.

С 2020 года, артезианские скважины, в том числе расположенные на дачных участках, должны быть лицензированы. До конца 2019 года граждане и владельцы существующих источников в собственности садоводческих товариществ могут воспользоваться льготной процедурой легализации, отменяющей:

• предварительные геологические изыскания недр;
• проведение государственной экспертизы проекта;
• сбор информации об экономическом и экологическом состоянии участка;
• согласование проектной документации;
• сбор доказательств о наличии специалистов и средств для выполнения работ;
• уплату государственной пошлины в 7500 рублей.

Параметры и принцип действия скважин для тепловых насосов

Скважина, созданная для функционирования теплового насоса, предполагает наличие внутри контура. По данному контуру циркулирует специальный жидкий состав, обладающий специфическими свойствами. Данный состав не затвердевает даже при собственной отрицательной температуре. Как правило, для этой цели используется пропиленгликоль, именуемый также рассолом.

Контур уходит вглубь до самого дна скважины, где контактируя с грунтом, находящимся ниже глубины промерзания почвы нагревается. Пропиленгликоль на входе в скважину имеет температуру порядка минус одного градуса по Цельсию, а выходя из скважины, прогревается до 6-8 градусов. Этой температуры вполне достаточно для эффективного обогрева.

На выходе осуществляется теплообмен между скважинным контуром и наружным контуром, в котором циркулирует хладагент. При контакте контуров хладагент разогревается и переходит в газообразное состояние. После чего происходит повторный теплообмен аналогично общим принципам действия всех тепловых насосов.

Количество необходимых под теплонасос скважин

Расчет количества скважин, бурение которых необходимо для эффективного функционирования тепловых насосов зависит от ряда факторов. Здесь играют роль и тип грунта, преобладающий на участке бурения, и технические характеристики самого оборудования. Выделяют следующие зависимости эффективности теплоотдачи от типов грунта:

• При заложении первичного контура в песчаные, либо другие сухие грунты теплоотдача от одного погонного метра контура составит порядка 30 ватт.
• Грунты с высоким содержанием влаги будут уже более эффективны, данный показатель у них колеблется на уровне 60 ватт. Грунты обладают такими свойствами при относительно неглубоком нахождении подземных водоемов.
• Твердые каменные породы обладают наивысшим показателем эффективности теплоотдачи. У них он колеблется от 65 до 85 ватт на погонный метр контура.
• Обычный земляной грунт умеренного увлажнения может похвастаться показателем теплопередачи порядка 50 ватт на метр. Так как данный тип грунтов является преобладающим, показатель теплоотдачи в 50 ватт принимают за усредненную величину.

Если существует такая возможность, то перед бурением скважин лучше провести локальную геологоразведку. Если же ее нет, рекомендуется использовать усредненный показатель.

Кроме типа грунта потребуется уточнить еще несколько параметров. Итак, расчет количества скважин можно провести следующим образом:

• Определяется либо берется средний показатель эффективности теплоотдачи грунта. Для примера возьмем среднюю величину 50 ватт.
• Рассчитывается требуемая для нужд конкретного здания мощность теплового насоса. Ориентировочно ее можно определить из расчета 0.7 киловатт на 10 квадратных метров помещения. Таким образом, для дома общей площадью 100 квадратный метров, требуемая мощность агрегата будет равна 7 киловатт или 7000 ватт. Стоит отметить, что данный показатель определен при условии хорошей теплоизоляции дома и стандартной высоте потолков 270 сантиметров.
• Определяется необходимая протяженность контура: 7000 ватт делим на 50 ватт на метр, получаем протяженность контура 140 метров.
• При средней глубине скважины 30 метров, проведя расчет и округление, получим количество равное 5 скважинам.

Срок исправного функционирования скважин

Насколько долгий период времени прослужит пробуренная для теплового насоса скважина, зависит от качества самого бурения и материала, использованного при ее обустройстве.

Львиную долю материалов в скважине составляет коллектор. Если изготовить его из металла, устойчивого к коррозии, он прослужит вплоть до 70 лет. Использование полимерной трубы позволит коллектору продержаться порядка 50-60 лет.

Однако не стоит сразу по окончании работ по обустройству скважины забывать о ней. Как минимум в течение одного года следует проводить мониторинг состояния скважины, так как грунт подвержен оседанию. В случае влияния оседания грунта на целостность скважины, нужно оперативно произвести ремонтные воздействия в ее отношении.

Жилые дома с автономным солнечным теплохладо – снабжением

Часто возникающие вопросы о домах из морских контейнеров

Наши клиенты или просто интересующиеся люди домами из морских модулей часто имеют ошибочные убеждения о таких постройках…

Испытания солнечного коллектора — какую мощность выдают вакуумные трубки?

Сегодня, 26.04.2015 года мы провели такие испытания солнечных вакуумных трубок: Исходные материалы: – Солнечный вакуумные трубки 58мм на 1800мм, 47мм внутренний диаметр – 8шт. – Нержавеющая гофрированная сталь 15мм, подробнее …

ПОСЛЕСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

В книге С. Танака, Р. Суда “Жилые дома с автономным солнечным теплохладо- снабжением” кратко, но достаточно четко представлены большинство разработан­ных в настоящее время устройств, позволяющих за счет солнечного излучения (в …

Параметры и принцип действия скважин для тепловых насосов

Скважина, созданная для функционирования теплового насоса, предполагает наличие внутри контура. По данному контуру циркулирует специальный жидкий состав, обладающий специфическими свойствами. Данный состав не затвердевает даже при собственной отрицательной температуре. Как правило, для этой цели используется пропиленгликоль, именуемый также рассолом.

Контур уходит вглубь до самого дна скважины, где контактируя с грунтом, находящимся ниже глубины промерзания почвы нагревается. Пропиленгликоль на входе в скважину имеет температуру порядка минус одного градуса по Цельсию, а выходя из скважины, прогревается до 6-8 градусов. Этой температуры вполне достаточно для эффективного обогрева.

Бурение скважин под тепловые насосы

На выходе осуществляется теплообмен между скважинным контуром и наружным контуром, в котором циркулирует хладагент. При контакте контуров хладагент разогревается и переходит в газообразное состояние. После чего происходит повторный теплообмен аналогично общим принципам действия всех тепловых насосов.

Количество необходимых под теплонасос скважин

Расчет количества скважин, бурение которых необходимо для эффективного функционирования тепловых насосов зависит от ряда факторов. Здесь играют роль и тип грунта, преобладающий на участке бурения, и технические характеристики самого оборудования. Выделяют следующие зависимости эффективности теплоотдачи от типов грунта:

• При заложении первичного контура в песчаные, либо другие сухие грунты теплоотдача от одного погонного метра контура составит порядка 30 ватт.
• Грунты с высоким содержанием влаги будут уже более эффективны, данный показатель у них колеблется на уровне 60 ватт. Грунты обладают такими свойствами при относительно неглубоком нахождении подземных водоемов.
• Твердые каменные породы обладают наивысшим показателем эффективности теплоотдачи. У них он колеблется от 65 до 85 ватт на погонный метр контура.
• Обычный земляной грунт умеренного увлажнения может похвастаться показателем теплопередачи порядка 50 ватт на метр. Так как данный тип грунтов является преобладающим, показатель теплоотдачи в 50 ватт принимают за усредненную величину.

Если существует такая возможность, то перед бурением скважин лучше провести локальную геологоразведку. Если же ее нет, рекомендуется использовать усредненный показатель.

Кроме типа грунта потребуется уточнить еще несколько параметров. Итак, расчет количества скважин можно провести следующим образом:

• Определяется либо берется средний показатель эффективности теплоотдачи грунта. Для примера возьмем среднюю величину 50 ватт.
• Рассчитывается требуемая для нужд конкретного здания мощность теплового насоса. Ориентировочно ее можно определить из расчета 0.7 киловатт на 10 квадратных метров помещения. Таким образом, для дома общей площадью 100 квадратный метров, требуемая мощность агрегата будет равна 7 киловатт или 7000 ватт. Стоит отметить, что данный показатель определен при условии хорошей теплоизоляции дома и стандартной высоте потолков 270 сантиметров.
• Определяется необходимая протяженность контура: 7000 ватт делим на 50 ватт на метр, получаем протяженность контура 140 метров.
• При средней глубине скважины 30 метров, проведя расчет и округление, получим количество равное 5 скважинам.

Срок исправного функционирования скважин

Насколько долгий период времени прослужит пробуренная для теплового насоса скважина, зависит от качества самого бурения и материала, использованного при ее обустройстве.

Львиную долю материалов в скважине составляет коллектор. Если изготовить его из металла, устойчивого к коррозии, он прослужит вплоть до 70 лет. Использование полимерной трубы позволит коллектору продержаться порядка 50-60 лет.

Однако не стоит сразу по окончании работ по обустройству скважины забывать о ней. Как минимум в течение одного года следует проводить мониторинг состояния скважины, так как грунт подвержен оседанию. В случае влияния оседания грунта на целостность скважины, нужно оперативно произвести ремонтные воздействия в ее отношении.