Ответы на вопросы о геотермальном горизонтальном коллекторе

» Отопление частного дома

Система отопления квартиры включает разные устройства. Монтаж обогрева включает, трубы, развоздушки, коллекторы котел, батареи, увеличивающие давление насосы терморегуляторы, систему соединения, крепежи, бак для расширения. На этой странице мы попбробуем выбрать для вашей дачи нужные компоненты системы. Каждый узел играет важное значение. Вот почему подбор каждой части конструкции важно планировать технически правильно.

В настоящее время много владельцев частных и загородных домов считают, что геотермальное отопление дома – это что-то из области заморской фантастики, а установить такое чудо можно только там, где есть некоторая вулканическая активность или горячие источники. А так как такого рода явления не характерны для России, то и о геотермальном отоплении дома знают мало, а знания эти – лишь поверхностные.

Однако такое мнение является ошибочным, так как на самом деле насос довольно успешно образует тепло, даже если температура невысокая. Поэтому такой пока еще альтернативный источник отопления можно использовать при умеренном климате.

Можно ли самостоятельно оборудовать геотермальное отопление? Ответ на этот вопрос – положительный, однако перед этим стоит изучить дополнительный материал об особенностях системы, ее преимуществах, а также – о «подводных камнях», которые в данном случае касаются только финансовых ресурсов.

Геотермальное отопление дома

Виды по типу конструкции

Геотермальное отопление в коттедже работает по принципу, немного схожему с холодильником. Основным элементом здесь выступает тепловой насос, который включается в два контура одновременно.

Внутренний контур представляет собой традиционную систему отопления, состоящую из трубопровода и радиаторов.

А внешний – представляет собой большой теплообменник, который размещают или под толщей воды, или под землей.

Обычно внутри теплообменника циркулирует жидкость, в составе которой есть антифриз. Такого рода теплоноситель принимает на себя температурный режим среды, который впоследствии, уже подогретый, идет в тепловой насос. Аккумулированное ранее тепло идет во внутренний контур, после чего и нагревается вода в трубах и радиаторах.

Составные части системы геотермального отопления

Таким образом, геотермальное отопление дома под ключ включает в системе один важнейший элемент – тепловой насос. Это компактное устройство, которое занимает немного места.

Заметим, что система является довольно дорогостоящей и трудоемкой в плане установки. Чтобы купить специальную аппаратуру и провести масштабные земляные работы, потребуется немало финансовых средств.

Что и говорить, а монтаж такой системы будет также стоить дорого. Поэтому многие владельцы частных и загородных домов решают сделать отопление частного дома теплом земли самостоятельно.

Прежде всего, необходимо учитывать, что теплообменники бывают трех типов – горизонтальные, вертикальные и водоразмещенные.

• Горизонтальный теплообменник. Такой вид достаточно часто используется. При его применении трубы кладутся в специально сделанные траншеи на такую глубину, которая немного превышает уровень промерзания почвенного покрова в местности. Однако данная система имеет один недостаток – это то, что нужна большая площадь для того чтобы расположить коллектор, а не каждый может позволить себе такую конструкцию. А если на вашей территории произрастают деревья, то оборудование нужно ставить от них примерно на расстоянии 1,5 метра.

Геотермальная система отопления с горизонтальным теплообменником

• Вертикальный теплообменник. Такое устройство является более компактным, но при этом – и более дорогим. Для того чтобы оборудовать геотермальное отопление дома своими руками с таким устройством, не потребуется большая площадь, однако вам понадобится бурильная аппаратура. Ведь в данном случае глубина скважины обязательно должна быть от 50 до 200 метров. Заметим, что это самый дорогой способ, но прослужить он может целых 100 лет! Если вы хотите сделать гео отопление дома, который размещен за городом, то система подойдет. И ландшафт при этом остается в нетронутом состоянии.

Геотермальная система отопления с вертикальным теплообменником

• Водоразмещенный теплообменник. Такой вид является самым экономичным, так как здесь применяется тепло воды. Рекомендуют устанавливать систему на расстоянии до водоема не более чем 100 метров. Контур трубопровода кладется на дно в виде спирали, а глубина залегания должна быть не более 3 метров. Что касается водоема, то рекомендуется, чтобы его площадь была не меньше 200 квадратных метров. При такой системе не требуется трудоемких работ и разрешения.

Тепловой насос типа земля-вода

Таким образом, можно отметить, что сделать геотермальное отопление загородного дома самостоятельно – это довольно сложно. Однако, можно осуществить задуманное, имея хотя бы одного помощника. Оптимальным вариантом является третий способ, однако есть несколько необходимых моментов, без которых он не будет работать, а в частности, – водоем.

Заметим, что, несмотря на то, что обустройство системы, которая получает тепло земли для отопления дома, является довольно дорогостоящим, все-таки, не экономьте на монтаже. Ведь именно от качества монтажа будет зависеть эффективность отопления.

Чем так хорошо геотермальное отопление

Преимущества геотермального отопления включают несколько пунктов, которые обусловливают распространение такой системы:

• Энергия земли для отопления дома не может быть исчерпана.
• Здесь не существует риска возгорания.
• Покупать топливо и хранить его – не требуется.
• Система полностью экологична и безопасна.
• Работает автономно.
• На обслуживание отопления не приходится тратиться.
• Производительность высокая.

Отопление дома энергией земли прекрасно сочетается с теплым полом. Если использовать такое сочетание двух отопительных систем, то у вас будет равномерно распределенная температура по всем помещениям, не будет зон перегрева. Если изучить отзывы, то можно отметить, что затраты на монтаж системы окупаются, в среднем, через три года.

В геотермальной системе отопления часто используют теплые полы

Нюансы при установке

Несмотря на то, что термальное отопление дома в России является пока еще лишь дополнительным или альтернативным источником получения тепловой энергии, такая система получает свое распространение.

Хоть метод отопления дома и довольно непривычен для нас, однако элементы системы очень напомнят вам водяное отопление. Ведь помещение также будет топиться радиаторами, куда по трубопроводу будет идти тепло.

Монтаж горизонтального теплообменника геотермальной системы отопления

Геотермальное отопление частного дома в обязательном порядке предполагает то, что основная часть системы будет размещена под землей, когда вы используете вертикальный или горизонтальный теплообменники. А в помещениях ставится сам прибор, генерирующий тепловую энергию.

Подводим итоги

Отопление дома от земли можно установить и самостоятельно, на это способен практически каждый владелец частного или загородного дома, который в состоянии приобрести оборудование.

Отопление загородного дома из земли становится все более распространенным в настоящее время.

И сегодня можно встретить даже специально созданные университеты, которые изучают такую систему для ее последующей модернизации.

Геотермическое отопление дома – это своего рода инновационный способ отопить свой дом, который, однако, существует уже относительно давно.

Сегодня же подземное отопление частного дома совершенствуется, разрабатывается максимально простой, но при этом – функциональный способ монтажа.

В данном случае предполагается возможность самостоятельного расчета всех параметров и так далее.

Земляное отопление загородного дома очень скоро превратится в основной способ обогреть свое жилище, а видео по монтажу такой системы вы можете найти ниже.

Источник: http://otoplenie-doma.org/geotermalnoe-otoplenie-doma.html

Crocus, 05 Августа 2009

В данной статье описаны варианты отопления дома и горячего водоснабжения с помощью теплового насоса, солнечного коллектора и кавитационного теплогенератора. Дана приближенная методика расчета теплового насоса и теплогенератора. Приведены примерная стоимость затрат для обогрева дома с помощью теплового насоса.

Геотермальный коллектор

Основным источником тепла для дома является геотермальный тепловой насос (ГТН). Под плитой дома будет грунтовый теплоаккумулятор (ГТА). Дополнительный источник тепла — пеллетный камин.

Расчетные  теплопотери дома составляют около 6-7 кВт в пике. Этого удалось добиться хорошим утеплением стен, потолка и окон.

Мощность теплового насоса можно принять на уровне 10 кВт, для этого мощность геотермального коллектора должна быть около 8 кВт.

Сделаны 3 контура геотермального коллектора:

1. Многоэтажка на участке 4 этажа по 2 трубы в траншее длиной 135 м с трубами ПНД-32. Расстояние между траншеями — около 3 м. 8 труб собирается в коллекторном колодце, и дальше же ПНД-40 ведется в дом, в котельную — около 15 м.
2. 100 м ПНД-32 под домом под фундаментом
3. Около 90 м трубы под дренажом (около 65 м вокруг дома под дренажом плюс вертикальный зонд 13 м глубиной). Была скважина глубиной 13м, которая осталась после неудачного бурения на воду, в которую я уложил петлю из ПНД-32. Летом эта петля будет использоваться для охлаждения теплообменником входного вентиляционного воздуха. Зимой эта же петля будет предварительно немного нагревать морозный воздух. Ожидается, что температура в петле будет круглый год от 0 до 10 С. На верхнем рисунке справа эта скважина показана внизу как-бы повернутой влево — на самом деле она идет на 12 м вниз. Петля проложена в дренажной канаве по краю отмостки. Вкопана на 10см в дно канавы. Потом отсыпка песок, дренажная труба, геотекстиль, щебень, и песок до верха.
4. Фундамент плитный, под основание уложена улитка двойной спиралью из ПНД-32 длиной 100 м, через нее закачивать избыточное тепло от солнечных коллекторов летом в грунт. Зимой можно забирать его активной циркуляцией в тепловой насос или пассивным подогревом дома снизу — тем самым снизятся потери тепла вниз. Эту петля тоже выведена в котельную. Летом она будет в контуре солнечных коллекторов, в отопительный сезон хочу можно соединить ее параллельно с основным контуром.
5. Таким образом, в котельную приходят 4 контура.
   • Общая труба ПНД-40 из контуров траншейного ГК многоэтажки
   • Труба из спирального контура под домом
   • Труба из контура, проходящего по периметру дома под дренажом и в скважине
   • В бетоне фундамента толщиной 25 см заложены также 3 петли по 100 м PEX-A ∅20мм. Они соединены коллектором в котельной. Таким образом, фундамент будет использоваться как теплоаккумулятор, при разнице температур в 15 градусов ее емкость будет около 400 кВт*ч.
6. Необходимо предусмотреть возможность коммутации контуров, так как в различное время года контура могут использоваться в различных режимах. Например, летом тепло от солнечных коллекторов может прокачиваться только через контур ГТА под домом для закачки туда избыточного тепла. Контур по периметру дома может использоваться для охлаждения дома через фанкойлы или водяные стены (водяные стены также нужно иметь возможность коммутировать отдельно от перель теплого пола).

Процесс монтажа ГК

Процесс монтажа геотермального коллектора — моем фотоальбоме

Глубина траншей — около 3,5 м, расстояние между трубами — по горизонтали около 1,2м, по вертикали — 70 см. Верхняя труба находится от уровня земли примерно на уровне 1,2 м.

Расчет гидравлических потерь ГК

Общая длина многоэтажки получилась 135*8=1080м. Расчетный теплосъем с моего грунта (суглинок) ожидается на уровне 70-80 Вт/м. Таким образом,

Воздушный контур в траншеях

Рассматривалась идея «халявного» подогрева земли под траншеями ГК за счет теплого летнего воздуха. Для этого на дне траншей прокладываются трубы воздушного теплообменника  (диаметром 100 или 150 мм). Через эти трубы летом прогоняется воздух с улицы.

Учитывая разность температур воздуха летом (20-30°С) и грунта в нижней части траншей (около 5°С в самые жаркие месяцы — май-июль), то эффективность такой системы должна быть высокой.

«Бесплатность» запасания тепла в грунте обеспечивается за счет того, что применяются вентиляторы с двигателем постоянного тока, которые питаются напрямую от солнечных батарей. Можно обойтись без аккумуляторов (или поставить их минимальной емкости только в качестве буфера для сглаживания колебаний напряжения при кратковременном затенении модулей).

Как вариант, если система будет эффективна: вместо аккумулятора — ионистор. Вентилятор можно установить 1 мощный в колодце с коллектором, на трубе, которая поднимается вверх на поверхность земли после объединения труб, приходящих из траншей.

Вентилятор в таком варианте работает на всасывание (нужно посмотреть характеристики различных вентиляторов для этой цели — пропеллерных, радиальных — какие лучше всасывают). В этом же колодце должен быть огранизован сбор и откачка конденсата.  Если со всасыванием не получится, то можно ставить несколько малых вентиляторов на входе каждой трубы, которые будут работать на нагнетание.

Про воздушные геотермальные коллекторы подробнее…

В процессе работ от этой идеи отказался, так как посчитал, что дополнительный эффект от такой системы воздушного подогрева не стоит вложенных  в нее средств. Она также требует обслуживания — периодической чистки и дезинфекции. Решено просто прокачивать через геотермальный коллектор подогретый солнечными коллекторами на фасаде дома теплоноситель.

Идея с воздушными геотермальными коллекторами будет использована в теплице.

Грунтовый теплоаккумулятор

Расчет ГТА приведен здесь. Конструктивно ГТА образуется вертикально ППС изоляцией толщиной 10 см, уложенной по периметру дома по внешнему краю дренажной траншей. Сверху теплоизолируется домом и частично теплоизоляцией отмостки.

В зимнее время тепло ГТА, накопленное летом, постепенно может подаваться в теплые полы для поддержания минимальной температуры в доме (около 10С). При этом тепло, накопленное за теплый сезон, довольно быстро может израсходоваться.

При снижении температуры грунта до 5°С контур должен отключаться из эксплуатации, при щадящей эксплуатации ГТА он может «подзаряжаться» от нижележащего грунта, который имеет среднуюю температуру 4-7°С за счет естественного теплообмена.

Летом в ГТА сбрасываются излишки энергии от солнечных коллекторов.

Выбор насоса

При рекомендуемой дельте температуры для входа и выхода для снятия 9 кВт с контура необходимо прокачать 1,6 м3/ч, или 0,43 л/с. Скорость потока в ПНД 40 V=0.55 м/с

• Потери давления в ПНД40 на 200 м — около 21,5 кПа.
• 10 кПа (9,8) = 1 м напора. Напор нужен 2,2м +30%=2,8 м
• Насос должен обеспечивать 3 м и 1,6 м3/ч

Что еще под фундаментной плитой?

На рисунках выше не показана подача воздуха к пеллетному камину в центре дома. Для камина забор воздуха должен осуществляться извне. Для того, чтобы не охлаждать этим воздухом ГТА, трубу подачи воздуха для сжигания нужно теплоизолировать пенопластом. 

Под плитой также расположены

1. Канализационные трубы
2. Водопроводные трубы
3. Контур электрического заземления
4. Вводы в дом электрического кабеля, воды из скважины, геотермального коллектора в траншеях и под дренажом
5. Забор воздуха для камина
6.  ?

Вопросы о тепловых насосах – что спрашивают 90% заказчиков

В разгар строительного сезона потенциальные заказчики звонят ежедневно. Проанализировав и обобщив информацию о более чем сотне объектов, я решил написать эту статью, где собрал самые распространенные вопросы о тепловых насосах и ответы на них.

Срок монтажа геотермальной системы отопления?

Срок поставки оборудования (при наличии на складе в Германии) обычно составляет одну – две недели. За то время, пока тепловой насос едет в Минск, мы обычно успеваем полностью завершить работы по устройству наружного коллектора и его вводу в дом.

Обвязка и установка оборудования в теплоузле занимает еще около недели. Таким образом, общий срок монтажа всей системы «под ключ» (без учета разводки внутренней системы отопления – радиаторов, теплого пола и пр.) составляет 2-3 недели.

Что входит в работы по монтажу?

Объемы выполняемых работ и точки их разграничения мы заранее обсуждаем с заказчиком. Чаще всего мы работаем по двум схемам.

Вариант №1 – мы выполняем все работы касающиеся только «геотермальной» части:

• монтаж наружного гео-коллектора с буровыми (земляными) работами и вводом в дом;
• обвязка теплового насоса и буферных емкостей в тепловом пункте заказчика;
• электро подключение и пусконаладка оборудования;

Вариант №2 – мы монтируем всю систему отопления «под ключ», с учетом разводки внутренней системы отопления – радиаторы, теплые полы, фанкойлы и пр.

ООО “Нова Грос” – Авторизованная монтажная организация Stiebel Eltron

Есть ли сезонность выполнения работы?

Как и любые строительные работы, устройство системы геотермального отопления лучше проводить при плюсовой температуре наружного воздуха.

Но на практике, мы работаем круглый год, в том числе и зимой.

Это накладывает некоторые ограничения, в первую очередь при буровых работах, которые не проводятся при температуре воздуха ниже минус 10 градусов, что может несколько затянуть общий срок реализации.

Видео ролик демонстрирующий процесс бурения зимой:

Какой грунтовый коллектор лучше – вертикальный или горизонтальный?

Существую два вида грунтовых коллекторов:

Горизонтальный коллектор – данный тип коллектора укладывается в горизонтальной плоскости на глубине 1,2-1,5 метра. Под свое устройство требует отведения значительных площадей земли (около 400 м.кв.

на 10 кВт тепловой мощности), но при этом обходится в полтора – два раза дешевле, чем вертикальный коллектор. Землю над коллектором можно использовать под газон, огород, высадку не крупномерных (с поверхностной корневой системой) деревьев и пр.

Необходимо обеспечивать свободный доступ солнечного излучения (тепла) и атмосферных осадков – недопустимо асфальтирование, строительство беседок, бань и пр.

При этом нужно понимать, что горизонтальный коллектор может быть любой конфигурации и места размещения стоянок или строений можно заранее учесть при монтаже коллектора.

Вертикальный коллектор – для его устройства необходимо проведение буровых работ. Скважина уходит на глубину около 80-100 метров, за счет чего требуется значительно меньшая площадь земли под его монтаж, но и стоимость работ несколько выше.

Принципиальных отличий при эксплуатации обоих коллекторов нет, кроме ограничений указанных для коллектора горизонтального типа. Главное точно рассчитать необходимые параметры коллекторов с учетом мощности оборудования и его условий эксплуатации.

Что будет с отоплением если пропадет электричество?

При нормальном утеплении, дом имеет довольно большую инерционность, поэтому отсутствие электропитания менее 12 часов, обычно не сильно сказывается на температуре в помещении. В свою очередь в большинстве районов Беларуси неполадки на линии электропередач исправляются в течении 5-6 часов. В том случае, если вы хотите обезопасить свой дом на 100%, можно установить электрогенератор, который даст вам полную автономность при его относительно небольшой стоимости в 400 – 600 рублей.

Справедливости ради, нужно отметить что ни одна другая современная система отопления (пелетные, газовые, дизельные котлы и пр.) при отсутствии электроэнергии, так же не будут работать, так как управляющая автоматика, циркуляционные насосы, датчики и пр. оборудование работает от электричества.

Что будет если тепловой насос сломается?

Ремонтные работы производятся собственной сервисной службой ООО «Нова Грос». Выезд на объект осуществляется в течении 24 часов в любую точку Беларуси.

На период ремонта, в тепловых насосах Stiebel Eltron, есть встроенный аварийный электрический ТЭН. Он подключается в случае выхода из строя компрессора, либо в дни экстремально низких температурах окружающего воздуха. При необходимости работу ТЭНа можно заблокировать.

ООО “Нова Грос” – Официальный сервисный и гарантийный центр Stiebel Eltron

Затраты электроэнергии в месяц на работу теплового насоса?

Один из самых часто задаваемых вопросов, причем ответить на него крайне сложно.

Существует множество причин, которые могут влиять на фактическое энергопотребление дома:

• утепление здания;
• площадь оконных и дверных проемов;
• наличие и тип механической приточно-вытяжной вентиляции;
• особенности эксплуатации здания;
• значение температуры воздуха в помещении, которое поддерживают жители дома;
• количество проживающих людей и пр.

Примерное значения, среднемесячного расхода электроэнергии, на дом в 150 м.кв., при использовании оборудования на 10 кВт, составляет около 500-700 кВт в среднестатистический зимний месяц. В осенне – весенний период эта цифра значительно ниже.

Требования к электропитанию теплового насоса

Тепловые насосы на 5, 7, 10 и 13 кВт бывают как в однофазном, так и в трехфазном исполнении. Модели мощность 16 кВт и более существуют только с трехфазным электропитанием.

Максимальное единомоментное энергопотребление геотермальной системы отопление составляет около 3-4,5 кВт (в период работы компрессора). Исходя из этого, нужно планировать запрашиваемую мощность у Энергосбыта.

Директор ООО “Нова Грос”, Дмитрий Згурский.

Геотермальное отопление: принцип работы

Поговорим сегодня про геотермальное отопление и тепловые насосы. Для начала рассмотрим часть теоретическую: принципы работы, нюансы монтажа и его особенности при применении в местных условиях Складчатого Урала.

Принцип действия геотермального отопления: ликбез

Вспоминаем раздел молекулярной физики, в частности – раздел про свойства газов из школьного курса. Итак, если некоторые газы сжимать, они выделяют тепло – нагреваются, а если их расширять, они охлаждаются и выделяют холод. Примером такого газа является фреон.

И как раз на этом свойстве основана работа обычного холодильника. А именно: компрессор сжимает газ, затем он охлаждается, проходя через радиатор сзади холодильника, отправляется по трубочкам во внутрь холодильника, где расширяется и охлаждает «внутренности». Напоминаем, что схема это очень упрощена.

Но так работает обычный холодильник.

А что, если взять у нашего холодильника радиатор и поместить его в пол? Тогда мы получим теплый пол. Если же холодильную камеру закопать в землю (без дверцы), то обогрев пойдет за счет радиатора холодильника. И это уже будет тепловой насос – или холодильник наоборот, «неправильный» антихолодильник.

Принципы работы теплового насоса

Как же работает тепловой насос? Внутри у агрегата есть замкнутый контур с фреоном, на контуре 4 устройства. Первое – компрессор, который сжимает газ. Второе – это теплообменник. Третье – камера испарения или расширения. Четвертое – еще один теплообменник, согревающий фреон, сильно охлажденный после расширения.

Когда компрессор сжимает газ, он нагревается, допустим, до температуры 65 градусов и поступает в теплообменник, через него он нагревает теплоагент. Под воздействием циркуляционного насоса теплоагент проходит через теплый пол или радиатор, нагревая дом.

При этом он остывает и снова возвращается к теплообменнику. Сжатый газ остывает и поступает в камеру испарения (она же – расширения), где остывает окончательно.

Дальше газ идет на еще один теплообменник, где немного нагревается и снова отправляется в компрессор.

Излишний холод необходимо куда-то сбрасывать (через последний теплообменник перед компрессором). Вот для этого существуют разнообразные коллекторы (воздушные, солнечные и пр.).

Типы коллекторов

Давайте разберемся с типами коллекторов, связанных с водой и землей. Они бывают двух видов – открытые и закрытые. Открытые проще: есть две скважины производительностью примерно на 5 кубов, мы выкачиваем воду из одной, направляем ее на коллектор, вода остывает, и мы сбрасываем ее во вторую скважину. Таким образом происходит работа с теплообменником.

Схема простая, и вроде бы должна отлично работать. Однако проблема в том, что надо обязательно учитывать местные условия.

Во-первых, расстояние между скважинами должно быть минимум метров 8-10, иначе их не пробурить, будет потеря давления и отсутствие выброса шлама. А в условиях Складчатого Урала даже на таком расстоянии скважины могут иметь разную производительность.

По идее, сколько воды скважина дает, столько же может и принять. Но в разных геологических разрезах схема не действует.

Есть и другая проблема. В наших условиях мы получаем воду из производительной зоны трещиноватости. А если их две, расположены одна над другой, и та, что повыше – непродуктивна, другими словами, сухая, потому что где-то у нее есть точка разгрузки.

Или когда из первой скважины, объемом 5 кубов, вода выкачивается и сбрасывается во вторую, но уходит всего полкуба, а остальное разгружается в другом месте, наступает момент, когда вода в скважине заканчивается, и система встает.

Результат – всё и все замерзли.

Кроме того, в наших условиях далеко не все скважины выдают 5 кубометров, большая часть дает меньшее количество воды. По итогу, сделать такую систему во многих районах не всегда получается.

Закрытый тип коллектора

Теперь рассмотрим закрытый контур. Это труба, которая тоже замкнута в контур, с циркулирующим «рассолом» – специальным образом перемешанными спиртом и водой. Циркуляция происходит при помощи насоса. Располагается замкнутый контур (он же коллектор) или вертикально, или горизонтально.

Горизонтальный контур можно вкопать в землю, ниже точки промерзания, или утопить в водоеме (соответственно, непромерзающем до дна или проточном, поскольку тепло мы будем забирать и замораживать все вокруг). Это дешево. Но обязательно привлечет внимание санитаров и экологов: при утечке «рассола» из коллектора вся живность рискует погибнуть.

Что касается закопанного коллектора, то при постоянном охлаждении грунта трава на поверхности появится только к середине короткого уральского лета.

Постепенно начнется эрозия почвы, с вечной грязью и пылью. Можно закатать участок в асфальт, но трещин и провалов не избежать.

Кроме того, учитывая глубину промерзания, вкапывать горизонтальный коллектор на 2,20 метра, тоже сомнительное удовольствие.

Вертикальный коллектор геотермального отопления

Это такой же замкнутый контур из труб (обычно, полиэтиленовых), по которому бегает «рассол» под действием насоса. То есть труба уходит вниз и поднимается вверх, создается колено, на котором ставится тепловой зонд (или наконечник).

Температура воды и земли внизу 4 градуса, и за счет определенного метража мы можем получить заданное количество теплоты. Но метраж должен быть немалым: для обычного загородного домика необходимо метров 200.

Это одна скважина по 200, или две по 100, или четыре по 50 метров – прикидываем стоимость буровых работ.

При монтаже трубы в пробуренную скважину возникают свои интересные «эффекты». Например, полиэтилен легче воды, и пустая труба с наконечником всплывает обратно. Смонтировать ее без специнструмента довольно сложно.

Когда скважин много, все трубы сводят в концентрационном колодце, откуда дальше направляют в дом. После чего элементы укладываются, соединяются, подключаются, и после пуско-наладки система начинает работать.

Это в теории. А вот про экономику и практику мы поговорим в следующей части. Ждите новый видеоролик о геотермальном отоплении с выводами об эффективности данной системы в местных условиях.

Выбор геоконтура ???? – Блог сайта alterteplo.ru

Использование геотермальных тепловых насосов для отопления загородного дома – отличная возможность отапливать строения в любую погоду с помощью абсолютно бесплатной энергии грунта.

Использование геотермальных тепловых насосов для отопления загородного дома – отличная возможность отапливать строения в любую погоду с помощью абсолютно бесплатной энергии грунта. Целесообразность их использования обусловлена:

• высокой эффективностью – теплонасосы могут выделить до 5 кВт тепла при расходе 1 кВт электроэнергии;
• экономичностью – для работы теплонасосов не надо топливо (газ, уголь, дрова или другое);
• надежностью – оборудование служит до 70 лет, практически не требуя обслуживания;
• экологичностью – теплонасосы поглощают низкопотенциальную энергию, не выделяя вредных веществ и не принося ущерб окружающей среде.

При этом, стабильность и производительность тепловых насосов во многом зависит от параметров геотермального контура. Поэтому надо знать особенности материалов геоконтуров и способов их установки. 

Группы геотермальных контуров

Для поглощения низкопотенциальной энергии грунта могут использоваться теплообменники двух групп:

• горизонтальные – коллекторы;
• вертикальные – зонды.

Первые из них устанавливаются в открытые котлованы или траншеи, повторяющие геометрию теплообменника. Вторые – размещаются в геотермальных скважинах.

Основные параметры геотермальных теплообменников

Теплопроизводительность теплового насоса напрямую зависит от количества низкопотенциальной энергии, поглощенной внешним контуром. При этом используется зависимость – 1 погонный метр трубопровода в среднем может поглотить до 50 Вт тепла.

«В среднем» – потому что в разных слоях грунта разная теплоемкость. Кроме того, она зависит от климатических особенностей региона.  Таким образом, длина контура зависит от площади отопления.

Например, для дома площадью 150 квадратных метров нужен геоконтур длиной не меньше 300 метров. 

Материал для геоконтуров

Для создания внешних теплообменников, размещаемых в грунте, используются трубы круглого сечения.

Поскольку важно, чтобы грунтовой теплообменник был надежным, для его сборки, как правило, используются ПНД-трубы (пластиковые трубы из полиэтилена низкого давления) с толщиной стенок до 2-2.5 мм.

Материал имеет хорошую теплопроводность и может выдерживать рабочее давление до 10 атмосфер. Такой прочности хватает трубам, чтобы стабильно работать практически в любых условиях. Так:

• давление водяного столба на каждые 10 метров – 1 атмосфера;
• при погружении на глубину 50 метров давление в трубе увеличивается на 5 атмосфер;
• дополнительное давление создает система – еще 1.5 атмосферы. 

При этом, на трубу извне давит грунт, создавая давление в 5 атмосфер, частично компенсируя нагрузки. Таким образом, при погружении на глубину 50 метров труба будет испытывать давление на разрыв не больше 2 атмосфер. Преимущество прочности ПНД-труб дополняется возможностью их бесстыковой сборки.

Используя переходники, колена и муфты теплообменник из этих труб можно собрать без люфтов и щелей, что особенно важно при использовании геотермальных теплонасосов.  Иногда для создания геоконтуров используют металлические трубы.

Все потому, что металлические трубы могут поглотить больше тепла с 1 погонного метра скважины или траншеи (при горизонтальном размещении). Но у такого варианта сборки геоконтура очень много недостатков:

• коррозия по шву трубы;
• быстрое вымораживание грунта;
• низкая надежность соединений.

Особенности обустройства горизонтальных геоконтуров

При выборе геоконтура для теплового насоса надо учитывать преимущества и недостатки каждого способа обустройства.

Одноэтажный горизонтальный коллектор

Этот способ подразумевает горизонтальное размещение геотермального контура зигзагом, змейкой или спиралью на глубине ниже уровня естественного промерзания.

Преимущества

1. Простой способ размещения – нужен только котлован достаточной глубины или сеть таких же траншей.
2. Высокая эффективность и стабильность теплоотдачи, так как температура на глубине в несколько метров почти не меняется.
3. Щадящее поглощение тепла, то есть грунт не вымораживается и нет риска более глубокого промерзания.

Недостатки

1. Для размещения нужны большие территории – примерно 5 соток земли на каждые 10 кВт мощности установки.
2. Запрет на застройку и засаживание участка над теплообменником. 

Такой тип геотермальных контуров – лучшее решение для домостроений, где есть много свободного места, которое не планируется застраивать и засаживать.

Многоэтажный горизонтальный коллектор

Реализация этого типа геотермального контура подразумевает создание многоуровневой структуры горизонтальных теплообменников.

Для установки подобного теплообменного контура используют котлованы или траншеи глубиной до 3-4 метров. Первый контур монтируется на этой глубине (3-4 метра), а второй – на глубине 2-2.5 метра.

После этого они объединяются в общую сеть, подающую теплоноситель к теплонасосу.

Преимущества

1. Для размещения многоэтажного горизонтального коллектора надо относительно мало места – из-за разделения общей длины на ярусы.

2. Теплообменники этого типа поглощают больше тепла, что связано с увеличением теплоемкости на большей глубине.
3. Многоэтажные геотермальные контуры не подвержены риску замерзания.

4. Подготовить котлован или траншеи дешевле, чем сделать скважины.

Недостатки

1. Работа по подготовке глубоких траншей или котлована очень трудоемкая.
2. Есть риск осыпания грунта во время монтажа контура.

3. Долгий процесс монтажа – так как надо выжидать естественную усадку грунта после закапывания каждого последующего яруса.

Этот тип геоконтуров – решение для ситуаций, когда места на участке для одноэтажного горизонтального геоконтура нет, а делать скважины и устанавливать вертикальные зонды дорого (или затруднительно). 

Виды вертикальных геоконтуров (геозондов)

Чаще всего используется три вида геозондов:

• двухтрубные – в каждую скважину устанавливаются соединенные между собой трубы «подачи» и «обратки»;
• четырехтрубные – в каждую скважину монтируется две пары «подачи» и «обратки»;
• коаксиальные – в скважину монтируется труба большого диаметра, заглушенная снизу, а в нее устанавливается труба меньшего диаметра для подачи охлажденного теплоносителя из дома.

В теории четырехтрубные схемы должны работать лучше двухтрубных. Но на практике вместе с увеличением поглощения тепла увеличивается и паразитный теплообмен (передача тепла от трубы трубе). При этом, в два раза увеличивается расход трубы. Поэтому, рациональнее использовать двухтрубную схему размещения вертикальных геоконтуров. Коаксиальный вид геозондов сложнее в монтаже и имеет ниже производительность, поэтому используется реже.

Особенности обустройства вертикальных геоконтуров

Есть несколько способов установки геотермальных зондов и отличаются они способом бурения скважин.

Установка в вертикальные скважины

Реализация этого варианта подразумевает размещение теплообменника в вертикальных скважинах глубиной до 200 метров. При этом, скважин, как и зондов, может быть несколько.

Преимущества

1. Занимает мало места на участке. Подойдет для застроенных приусадебных территорий.
2. Высокая эффективность из-за доступа к грунту с высоким тепловым потенциалом.
3. Возможность использования для пассивного охлаждения (кондиционирования).

Недостатки

1. Высокая цена буровых работ.
2. Возможное оседание грунта в скважинах.

Благодаря сочетанию компактности размещения и высокой эффективности, этот способ обустройства геоконтура подойдет для реализации на небольших земельных участках. 

Установка в наклонные скважины, полученные кластерным бурением

Этот способ подразумевает монтаж теплообменников в скважины, пробуренные из одной точки под углом друг к другу. Как правило, наклонные скважины короче, но их больше – до 10 штук. 

Преимущества

1. Занимает мало места на участке. Выполняется с минимальными повреждениями ландшафта.
2. Высокая эффективность из-за доступа к слоям грунта с высоким тепловым потенциалом.
3. Не нужны глубокие скважины.
4. Возможность использования для пассивного кондиционирования.

Недостатки

1. Высокая цена буровых работ.
2. Переохлаждение грунта возле скважины (не получится засаживания части территории).
3. Сложность отогревания скважины в случае промерзания.

Этот способ подойдет, если надо получить все преимущества классического вертикального геозонда и разместить скважины максимально компактно. 

jpg” src=”https://alterteplo.ru/articles/vybor-geokontura/”>

Заключение

Есть много конструкций геотермальных зондов тепловых насосов, как и способов их установки.  Благодаря имеющемуся разнообразию контуры для теплонасосов можно устанавливать любым удобным способом – вариант оптимальный по всем параметрам найдется для каждого.