Скважины для тепловых насосов
Ardenergy.ru

Канализация и водоснабжение

Скважины для тепловых насосов

Тепловой насос, работающий от водяной скважины – возражения, сомнения и плюсы

Постройка частного дома, коттеджа, да и вообще любого малоэтажного жилья заставляет задуматься о его отопительной системе. Актуальный способ – использование для отопления геотермального теплового насоса.

Существует несколько типов тепловых насосов, различающихся по способу производства тепла. К популярным способам относят ТН с применением горизонтального контура с забором воды с поверхности водоема или с водяным контуром с использованием водяной скважины.

Создание отопления с помощью теплового насоса на водяном контуре часто становится очень актуальным и выгодным по сравнению с геотермальным контуром. Почему? Ответ самый простой. Достаточно пробурить водяную скважину на глубину от 10 до 100 метров, где найдется водоносный пласт, и пользоваться скважиной для работы ТН. Вода считается более эффективным теплоносителем, чем просто использование тепла грунта.

Для создания горизонтального контура требуется наличие участка большой площади. Для геотермального контура может понадобиться пробурить достаточно большое количество скважин. Возможностей для их бурения может не оказаться. Элементарно, могут отсутствовать подъездные пути для доставки буровой установки. Для монтажа ТН с получением тепла от грунтовых вод или водоносного пласта требуется пробурить всего две скважины. Одну для забора воды, другую для сброса отработанной воды. Это намного более легкое и менее затратное в экономическом плане действие.

Существует ряд возражений, касающихся бытовых тепловых насосов. Попробуем развенчать их на примере использования тепловых насосов Ovanter.

Скептики утверждают, что грунтовая вода, используемая для тепловых насосов, не относится к возобновляемым источникам энергии.

Грунтовая вода – идеальная подпитка энергией теплового насоса. Температура грунтовой воды круглый год составляет примерно от +4 до +7 о С. Она соответствует большинству регионов в России и никогда не падает ниже этого значения. Помимо водяной скважины источником энергии для земляного теплового насоса с водяным контуром может считаться: поверхностная вода или, если присутствуют, сточные или биологические воды, поступающие от очистных сооружений или сбрасываемые жидкости из промышленных стоков.

Основные виды воды, способной служить источником тепловой энергии для ТН с водяным циклом.

  • Подпочвенные воды – температура в разных географических районах от +4 до +10 о С;
  • Морская вода – температура на глубине от 25 до 50 метров колеблется в пределах от +5 до +8 о С;
  • Грунтовые воды – отличаются наиболее стабильной температурой;
  • Ближайший водоем (река, озеро, глубокий пруд). Контур укладывается на дно водоема или притапливается на глубину до 2 метров. К слову, 1 метр трубопровода, используемого для такого контура, соответствует 30 Вт тепловой мощности.

Чем выше температура грунта, тем более повышается тепловой коэффициент (СОР), тем меньше электроэнергии тратится на работу теплового насоса на производство теплоты.

Для тепловых насосов с горизонтальным контуром необходимо учитывать фактор охлаждения грунта.

На самом деле интенсивное использование геотермального тепла грунта влечет остывание почвы вокруг регистра труб системы теплосбора. Например, в северных регионах за короткий летний период грунт не успевает набрать нужную температуру. Поэтому зачастую, на начало следующего зимнего периода грунт выходит с пониженным тепловым потенциалом.

Понижение температуры грунта носит экспоненциальный (возрастающий) характер. Поэтому примерно через 5 лет эксплуатации системы теплоснабжения, тепловое состояние грунта после понижения температуры улучшается и выходит на относительно устойчивый уровень. Однако он будет все равно меньше естественного на 1 – 2 о С. Выход из положения находится. При проектировании системы теплоснабжения важно учитывать возможное охлаждение грунта в процессе ее эксплуатации.

Существует еще такой выход. Тепловые насосы, потребляющие тепловую энергию из грунтовых вод и водоносных пластов или из открытых водоемов, создают более стабильную систему теплоснабжения с устойчивой температурой. Пример, использование российских тепловых насосов Ovanter. Насосы этой фирмы работают в открытых системах грунтовых вод, где происходит постоянный водообмен. Пополнение грунтовых вод происходит за счет следующих источников, представляющих собой:

  1. Воду, просачивающуюся с поверхности почвы;
  2. Воду, которая поступает из более глубоких грунтовых слоев.

Теплосодержание грунтовых вод практически никогда не иссякает и подпитывается и «сверху», и «снизу».

Таким образом, эффективность зависит от толщины и глубины нахождения водоносного слоя. Температура водоносного слоя остается постоянной и не изменяется в течение всего периода. Практика строительства подобных систем свидетельствует, что максимальный температурный градиент в общей толще грунта в течение всего времени эксплуатации не превышает, как правило, 8-10 град/м. Значит, перепады температур будут очень малы. Значение температурного градиента наблюдается по вертикали и именно в том направлении, в котором более всего наблюдается интенсивность потока жидкости. Она компенсирует миграцию влаги под воздействием термоградиентных сил. Таким образом, система сбора низкопотенциального тепла грунта под влиянием потоков влаги в грунтовых порах в общем массиве не нуждается в особой точности математических расчетов.

Получение воды из скважины нуждается в бурении и некоторого, зачастую большого, количества трубопровода. Если вода низкого качества, это влечет появление солевых отложений и коррозии на стенках труб.

Современные технологии позволили найти решение по защите трубопровода от коррозии. Эффективным способом борьбы с коррозией считается применение пластиковых труб. Это самый действенный вариант в создании отопительной системы с мощными тепловыми насосами, способными работать со скважинами глубиной до 70 и более метров. Для трубопровода используются дешевые пластиковые трубы.

Проблема сброса воды после того, как вода прошла через теплообменник.

У кого-то может возникнуть вопрос: куда девать сброшенную воду? Сбросная вода, например, промышленных объектов может также использоваться в качестве источника энергии для тепловых насосов.

Сбросная вода, используемая для ТН частного дома, согласно технологическим условиям обязательно должна уходить в соседнюю скважину, расположенную на расчетном расстоянии от основной скважины и обратно в пласт.

Рис. №1. Схема использования теплового насоса открытого типа с отбором теплоты грунтовых вод. На схеме хорошо видно скважину для сброса воды.

Законодательные акты в виде Федеральных норм и правил обусловливают условия сброса воды и подводят под действия частных лиц юридическое обоснование. Кроме того, сброс воды при использовании в системе ТН не считается экологически вредным. Выброс вредных примесей в окружающую среду отсутствует.

Зависимость работы ТН от дебета скважины и аккумуляция возобновляемых запасов воды в дополнительном баке.

Со временем количество воды в скважине может уменьшаться, а качество якобы ухудшается.

Однако даже со временем, доставая воду со скважины глубиной до 70 и более метров объемом 3 – 5 м 3 /час, количество воды не уменьшается. Свойства воды, благодаря протоке во многом улучшаются

Вода может аккумулироваться в дополнительном резервуаре (баке для хранения запаса воды). В этом случае вода может использоваться без применения теплообменника. Например, использование бака аккумулятора емкостью 300 литров дает возможность копить тепловую энергию и выравнивает скачкообразное использование воды. Кроме того, ряд необходимых и дополнительных элементов в системе повышают ее качество, надежность и безотказность.

Тепловой насос совместно со скважинным насосом представляют собой мощную установку для подъема воды. При подъеме на поверхность вода разделяется. Часть воды используется для отопления. Другая часть воды, проходя через систему механической фильтрации, применяется для бытовых нужд. Если дом входит в категорию малоэтажных строений, можно брать воду для внутреннего потребления даже без использования дополнительной насосной станции.

Завязка в системе геотермального теплового насоса таких элементов как испаритель, компрессор, конденсатор, дроссель и теплообменник служит для приготовления воды для ГВС. Они замкнуты с помощью стального трубопровода с циркулирующим по нему хладагентом.

Солнечный коллектор для подогрева воды в аккумуляторе увеличивает эффективность системы отопления и горячего водоснабжения. Он, как и электронагреватель может служить для покрытия пиковых нагрузок.

В частности, эффективным средством для этого считается использование системы такого теплообменника, как фанкойл.

Кто-то может сказать, что при использовании воды из скважины существует опасность загрязнения теплообменников, а расходники для очистки воды стоят дорого.

Проходя по трубопроводу при скорости протоки от 1,2 до 5 м 3 /ч, вода уже очищается. Превышения марганца и железа, которые могут вызвать закупорку и снизить эффективность процесса теплообмена контролируются. Вода, проходя через фильтр грубой очистки и теплообменник, не нагревается и не взаимодействует с кислородом, поэтому не дает осадка.

Фильтрация способствуют очищению воды. Расходные материалы для фильтра грубой очистки стоят не дорого и находятся в свободной продаже.

Использование ТН только для малоэтажных построек.

Это предубеждение, что тепловые насосы с использованием водяной скважины невозможно применять для производственных и складских помещений или для высоких построек. Якобы, существующая мощность тепловых насосов теряет свою эффективность после того, как вода поднята с глубины 100 м.

Забор тепловой энергии из глубокой скважины – да. Он способен снабдить теплом только малоэтажные строения. Однако, ведь существует возможность брать воду для контура и из открытого водоема. В этом случае КПД теплового насоса повышается в разы.

Вывод: Бытовой тепловой насос с использованием воды из скважины может считаться наиболее актуальным и эффективным устройством для частного малоэтажного домостроения, производственных объектов и достаточно крупных жилых комплексов. При использовании грунтовой воды эффективность коэффициента преобразователя (СОР) может достигать 5, что позволяет производить добавочные 3-4 кВт тепловой энергии. Пример: тепловые насосы Ovanter класса Премиум.

Тепловой насос – это естественный источник тепловой энергии с выгодными экономическими и экологическими качествами, отличающийся и не зависящий от традиционных видов отопления.

Выбор теплового насоса с определенным циклом, в нашем случае это вода, строится на основании расчетов при создании технико-экономического проекта и возможности полноценного использования предоставленных условий окружающей среды.

Отопление тепловым насосом от абиссинской скважины

Геотермальное отопление от абиссинской скважины

— экономия до 80% электроэнергии!

По стоимости тепловой энергии такое же как при отоплении от магистрального газа! Но только без нескольких лет волокиты, без строительства газовой трубы и без непомерных и неоправданных трат. Ведь не секрет, что провод газа в частный дом порой доходит до миллиона, даже если газ есть по границе. Кроме того на проводку газа и на все взятки уходит по нескольку лет. Поэтому всё больше людей сейчас устанавливают тепловые насосы. Если у вас грунты позволяют сделать абиссинскую скважину, то монтаж переливного теплового насоса ПОД КЛЮЧ будет стоить всего 250 000р. Со всеми материалами. Если же грунты у вас не позволяют сделать абиссинскую скважину — то мы можем сделать вам наклонные геотерамальные зонды с антифризом и также тепловой насос.

Читать еще:  Обогрев канализационных труб греющим кабелем

Себестоимость геотермального отопления

По себестоимости 1 кВт*ч тепла тепловой насос и магистральный газ примерно одинаковые! Кроме того тепловым насосом можно также сделать кондиционирование летом! Замечательный бонус.

Не секрет, что в газовых хозяйствах процветает коррупция. Первое, что вам скажут там: «Нет мощностей», чтоб вы понимали — это намек на взятку.

Видео с нашего объекта по геотермальному отоплению от абиссинской скважины. Дом 200 м2, тепловой насос мощностью 12 кВт


Видео с нашего объекта по геотермальному отоплению от абиссинской скважины. Дом 200 м2, тепловой насос мощностью 12 кВт


Как это работает

Абиссинская скважина забирает воду из грунта с температурой +8°С (в Московском регионе).

Вода подается в тепловой насос. Фреон отнимает у воды 5 градусов. Компрессор преобразует низкотемпературную энергию в высокотемпературную (в системе отопления).

Вода после теплового насоса имеет температуру +3°…+2°С и идет в сливную скважину. Она должна быть на расстоянии не меньше 15 м от водозаборной скважины.

1 кВт электрической энергии потраченный тепловым насосом преобразуется в 4-5 кВт тепловой энергии!

Это не «вечный двигатель», просто ТЕПЛОВОЙ НАСОС черпает тепло из окружающей среды — воды и грунта.

Как и во всем мире работает фундаментальный закон физики — Закон Сохранения Энергии — ЭНЕРГИЯ НЕ ВОЗНИКАЕТ ИЗ НИЧЕГО И НЕ ПРОПАДАЕТ БЕССЛЕДНО, ОНА ПРОСТО ПЕРЕХОДИТ ИЗ ОДНОГО СОСТОЯНИЯ В ДРУГОЕ. Тепловой насос забирает тепло у воды и грунта, тем самым охлаждая его, и это тепло передает в дом — нагревая его. То есть дом нагревается за счет охлаждения грунта или воды.

В основе работы теплового насоса лежит холодильная машина, которая всем нам хорошо знакома

Забирает тепло у продуктов и передает тепло на заднюю стенку холодильника.

Забирает тепло из помещения и передает его на внешний блок, нагревая тем самым улицу.

Точно так же работает тепловой насос — забирает тепло от воды (переливная система) или от земли (кластерные геотермальные зонды)

Переливной тепловой насос — от 250 000 Под Ключ

Если на ваших грунтах получается сделать абиссинскую скважину

От одной скважины идет забор воды. Зимой температура воды из скважины в климате Московской области — +8°С. Тепловой насос отбирает 5°С. В среднем абиссинская скважина (скважина игла) дает 1 м3/час. Такой поток обеспечивает 8 кВт тепла (с учетом тепла, которое вырабатывает компрессор). Этого достаточно для отопления хорошо утепленного дома 100м2. При этом затраты на работу насоса, компрессора всего около 2-2,5 кВт. Если же у вас дом больше 100м2, то вам потребуется 2 заборных и 2 сливных скважины. Однако бывают абиссинские скважины (скважины иглы) с дебетом 2-3 м3/ч. Тогда такой скважиной можно отопить 200-300 м2.

Кластерный геоконтур — от 365 000 р. Под Ключ

Если на ваших грунтах невозможно сделать абиссинскую скважину

Не беда, если переливную скважину сделать у вас невозможно. Тогда можем сделать замкнутую систему с наклонными геотермальными зондами (кластерами) из одной точки — КОЛЛЕКТОРА. По геотермальным зондам циркулирует теплоноситель (антифриз), который отнимает тепло у грунта и передает его в тепловой насос, который обогревает ваш дом. В зависимости от потребностей вашего дома в тепле делается необходимое количество геотермальных зондов. Максимально коллектор способен дать до 20 кВт тепла. Этого хватит на обогрев хорошо утепленного дома 240 м2 и еще с блоком первичного подогрева горячей воды.

Переливной тепловой насос на базе абиссинских скважин дешевле и проще. Если дом большой — то делаются 4 скважины — 2 на добычу воды, 2 на слив. Кроме того из этой системы можно делать водоснабжение дома. В теплое время года воду можно забирать напрямую из скважины (перед теплообменником), в холода же в дом воду можно вести только после теплообменника.

Кластерные геозонды бурятся специальным оборудованием из одного места — коллектора. Вначале вкапывается бетонное кольцо шириной 1,5м, а затем в его дне бурятся наклонные скважины и туда обсаживается коаксиальный геозонд.

В такой системе циркулирует антифриз. Из теплового насоса выходит с температурой около -1°С, в земле нагревается где то до +1…+2°С и возвращается назад в тепловой насос. Внутренняя труба имеет теплоизоляцию — для того чтобы обратный поток нагретого грунтом антифриза не охлаждался встречным потоком. Жидкость доходит до дна трубы и перетекает во внешнюю трубу, которая забирает тепло из грунта.

К сожалению грунты имеют различную теплотворную способность. Это надо измерить и исходя из этого делать нужное количество геотермальных зондов! Если геоконтур сделать недостаточным, то это приведет к замораживанию грунта вокруг зондов и резкому уменьшению отдачи тепла! Так что все надо делать правильно!

Наша компания дает гарантию на произведенные работы.

На одной странице увы всего не описать, поэтому ниже представлены ссылки на важные страницы по теме «Геотермальное отопление»

Бурение скважин под тепловые насосы

Компания ЗАО «Гидроинжстрой» выполняет бурение скважин под тепловые насосы. Компания имеет большой опыт бурения скважин в различных районах Московской области и в Центральном Федеральном Округе.

В последнее время, в связи с уменьшением запасов традиционного топлива и постоянным ростом цен на энергоносители, становится все более актуальным использование альтернативных источников тепла. Во всем мире энергоносители постоянно дорожают. Как снизить расходы на отопление и одновременно поднять его эффективность? Задачу поможет решить геотермальное бурение скважин для теплового насоса. Применив современные технологии, Вы уже сегодня можете эффективно использовать неисчерпаемое и доступное тепло Земли для обогрева своего загородного жилища. Для установки такого оборудования выполняется бурение скважины, глубина которой может составлять десятки метров. Сегодня цена теплового насоса вместе с монтажом вполне по карману большинству граждан России.

Тепловой насос – это устройство для переноса и преобразования тепловой энергии из низко потенциального источника тепла в более высокую. Принцип работы теплового насоса для отопления аналогичен холодильным установкам и основан на извлечении тепла из любого внешнего источника, причем наиболее подходящим является температурное поле Земли за счет постоянства и неисчерпаемости.

Тепловой насос работает по законам физики, не нарушая закон сохранения энергии. Геотермальный тепловой насос охлаждает землю, отбирая у неё тепло, которое она накопила за лето, и передает его в дом. Тепловой насос потребляет электроэнергию для передачи тепла от земли в помещение. Обычно тепловой насос потребляет в 5 раз меньше энергии чем выкачивает из земли. Т.е. тепловой насос потребляющий 1 кВт электроэнергии будет выдавать 5 кВт тепловой энергии для отопления и подогрева воды. Для отопления дома 100м2 достаточно теплового насоса потребляющего 2 кВт электричества. Для сравнения, электрочайник потребляет электричества также.

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);

Цены на бурение скважин под тепловые насосы

Стоимость работ по установки первого контура геотермального отопления

Почему я выбрал тепловой насос для системы отопления и водоснабжения дома?

Итак, я купил участок для строительства дома без наличия газа. Перспектива подвода газа – через 4 года. Надо было решать, как до этого времени дожить.

Рассматривались следующие варианты:

    1) газгольдер
    2) дизтопливо
    3) пеллеты

Затраты при всех этих видах отопления соразмерны, поэтому принял решение сделать подробный расчет на примере газгольдера. Соображения были такие: 4 года на привозном сжиженном газе, потом замена форсунки в котле, подвод магистрального газа и минимум затрат на переделку. В итоге получается:

  • для дома в 250 м 2 затраты на котёл, газгольдер около 500 000 руб
  • участок надо весь перерыть
  • наличие удобного подъезда для заправщика на будущее
  • содержание около 100 000 руб в год:
  • в доме будет отопление + горячая вода
  • при температуре -150°С и ниже затраты 15-20 000 руб в месяц).
  • газгольдер + котел – 500 000 руб
  • эксплуатация 4 года – 400 000 руб
  • подвод магистральной газовой трубы на участок – 350 000 руб
  • замена форсунки, обслуживание котла – 40 000 руб

Всего – 1 250 000 рублей и большое количество суеты вокруг вопроса отопления в ближайшие 4 года! Личное время в пересчете на деньги – тоже приличная сумма.

Поэтому мой выбор пал на тепловой насос с соразмерными затратами на бурение 3 скважин по 85 метров и его покупку с монтажом. Тепловой насос Buderus 14 квт работает уже 2 года. Год назад поставил отдельный счетчик для него: 12000 квт часов за год. В пересчете на деньги: 2400 руб в месяц! (Месячный платеж за газ был бы больше) Отопление, горячая вода и бесплатное кондиционирование в летнее время!

Кондиционирование работает за счет подъема теплоносителя при температуре +6-8°C из скважин, который и используется для охлаждения помещений через обычные фанкойлы (радиатор с вентилятором и датчиком температуры).

Обычные кондиционеры тоже очень энергоемкие – не менее 3 кВт на каждую комнату. То есть 9-12 кВт на весь дом! Эту разницу тоже надо учитывать в окупаемости теплового насоса.

Так что окупаемость в 5-10 лет – это миф для тех, кто сидит на газовой трубе, остальных милости просим в клуб “Зеленых” потребителей энергии.

Устройство и бурение скважины для теплового насоса

Энергоэффективность геотермального насоса, работающего по принципу земля-вода, зависит от правильного расположения, глубины, диаметра скважин для укладки первичного контура. Предварительно проводятся расчеты, помогающие установить глубину залегания зондов и их расположение.

Выполненная с соблюдением рекомендаций производителя и строительных норм, скважина для теплового насоса обеспечит достаточным количеством энергии, чтобы прогреть частный дом и удовлетворить потребности в ГВС.

Устройство и принцип работы скважины теплонасоса

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

    Первичный контур расположен под землей на глубине не менее 1,5 м или на дне водоема. Благодаря зонду происходит отбор тепла из грунта и передача его в теплообменник насоса. По трубам циркулирует пропиленгликоль или как его часто называют – рассол. По мере продвижения жидкость разогревается до 6-8°С, что более чем достаточно для обеспечения теплонасоса необходимым количеством низко потенциальной тепловой энергией.

  • 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:

      Общей придомовой площади.

  • Способа укладки трубопровода.
  • Работы выполняют следующим образом:

      Горизонтальное направленное бурение – для укладки трубопровода понадобится не менее 200 м² площади придомовой территории. Перед выполнением направленного бурения снимают верхнюю часть грунта ниже точки промерзания на 30-50 см. Глубина, как показывает практика, в зависимости от региона составит от 1,3 до 2 м.
      Данный способ монтажа является наиболее простым, но трудоемким процессом. В качестве минусов можно выделить относительно низкую теплоэффективность решения.

    Вертикальное бурение – ниже, приблизительно 20 метров над уровнем грунта температура увеличивается до 10-18°С, в зависимости от региона. Бурение вертикальной скважины под тепловой насос позволяет добраться до грунтовых слоев с лучшими показателями теплоотдачи, и, следовательно, увеличить эффективность обогрева дома.
    Каждая скважина дает больше тепла чем при горизонтальной укладке контура. Соответственно, требуется меньше земляных работ, уменьшается стоимость бурения. В целом, за подключение придется заплатить приблизительно на 10-15% меньше.

    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.

    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:

      Песок и сухие отложения – даст всего 25-30 Вт на каждый погонный метр уложенного контура.

    Водонасыщенный грунт – теплоотдача будет на уровне 60 Вт, на п.м. трубы.

    Камень – гранит, известняк, базальт, имеют самые высокие показатели теплоотдачи, варьирующиеся от 65 до 85 Вт.

  • Обычный грунт – по этим параметрам высчитывают среднее значение, равное 50 Вт на 1 п.м.
  • Глубина скважины для теплонасоса рассчитывается следующим образом:

      В значение принимают средние параметры или показатели теплоотдачи 50 Вт на 1 п.м.

    Высчитывают общую производительность теплового насоса. Для частного дома на 200 м² рекомендуется установить теплонасос с производительностью не менее 14 кВт.

    Высчитывают общую протяженность контура. 14 кВт равны 14000 Вт. Соответственно, водяной контур имеет протяженность 280 м.

  • 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:

      Учитывается зависимость количества тепла от количества труб в скважине. Оптимальным решением является уложение контура с шагом 1-1,5 м.

    Получается, что 1 м² придомовой территории равен 1- 1,5 м. п. земляного коллектора.

    Теплоотдача грунта, при горизонтальной укладке: водонасыщенный песок и щебень 40 Вт, обычная почва 20-30 Вт.

  • Длина водяного коллектора будет 460 п.м.
  • 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 для системы тепловых насосов

    Устройство скважины лучше доверить профессиональной монтажной организации. Оптимально, чтобы этим занимались представители компании, продающей теплонасос. Так, можно учесть все нюансы бурения и расположения зондов от строения, выполнить другие требования.

    Специализированная организация поспособствует получению разрешения на бурение скважины под зонды для грунтового теплового насоса. Согласно законодательству, использование грунтовых вод в хозяйственных целях запрещено. Речь идет об использовании в любых целях вод, расположенных ниже первого водоносного горизонта.

    Как правило, процедура бурения вертикальных систем должна быть согласована с органами государственной администрации. Отсутствие разрешений ведет к штрафным санкциям.

    После получения всех необходимых документов начинаются монтажные работы, согласно следующему порядку:

      Определяются точки бурения и расположения зондов на участке, учитывая расстояние от строения, особенности ландшафта, наличие подземных вод и т.д. Выдерживают минимальный разрыв между колодцами и домом не менее 3 м.

  • Завозится оборудование для бурения, а также техника, необходимая для выполнения ландшафтных работ. Для вертикальной и горизонтальной установки требуется буровой и отбойный молоток. Для сверления грунта под углом используются буровые установки с веерным контуром. Наибольшее применение получила модель, работающая на гусеничном ходу. В полученные скважины укладывают зонды и заполняют зазоры специальными растворами.
  • Какая глубина скважины должна быть

    Глубина рассчитывается исходя из нескольких факторов:

      Зависимость КПД от глубины скважины – существует такое понятие, как ежегодное снижение теплоотдачи. Если колодец имеет большую глубину, а в некоторых случаях требуется сделать канал до 150 м, каждый год будет происходить уменьшение показателей получаемого тепла, со временем процесс стабилизируется.
      Сделать скважину максимальной глубины не самое лучшее решение. Обычно делают несколько вертикальных каналов, удаленных друг от друга. Расстояние между скважинами 1-1,5 м.

  • Расчет глубины бурения скважины под зонды выполняется с учетом следующего: общая площадь придомовой территории, наличие грунтовых вод и артезианских скважин, общая отапливаемая площадь. Так, к примеру, глубина бурения скважин с высокими грунтовыми водами резко сокращается, по сравнению с изготовлением колодцев в песчаной почве.
  • Создание геотермальных скважин – сложный технический процесс. Все работы, начиная с проектной документации и заканчивая введением теплового насоса в эксплуатацию должны выполнять исключительно специалисты.

    Чтобы подсчитать приблизительную стоимость работ используют он-лайн калькуляторы. Программы помогают высчитать объем воды в скважине (влияет на количество необходимого пропиленгликоля) ее глубину и выполнить остальные расчеты.

    Чем заполнить скважину

    Выбор материалов зачастую полностью ложится на самих хозяев. Подрядная организация может советовать обратить внимание на тип трубы и рекомендовать состав для заполнения скважины, но окончательное решение придется принимать самостоятельно. Какие есть варианты?

      Трубы, применяемые для скважин – используют пластиковые и металлические контуры. Как показала практика, второй вариант является более приемлемым. Срок эксплуатации металлической трубы не менее 50-70 лет, стенки металла имеют хорошую теплопроводность, что увеличивает эффективность коллектора. Пластик проще монтировать, поэтому строительные организации зачастую предлагают именно его.

  • Материал для заполнения зазоров между трубой и грунтом. Тампонирование скважины является обязательным правилом к выполнению. Если не заполнить пространство между трубой и грунтом, со временем происходит усадка, способная повредить целостность контура. Зазоры заполняют любым строительным материалом с хорошей теплопроводимостью и эластичностью, типа Бетонит.
    Заполнение скважины для теплонасоса не должно препятствовать нормальной циркуляции тепла от грунта к коллектору. Работы выполняют медленно, чтобы не оставить пустот.
  • Что лучше для теплового насоса – земляной коллектор или скважина

    Технические характеристики скважины выглядят привлекательней, но проведение работ по бурению грунта невозможно выполнить без специализированного оборудования и техники. Горизонтальный коллектор можно уложить самостоятельно, но забор тепла от земли будет меньше практически в 2 раза.

    Применение скважины оправдано еще по той причине, что это не отражается на ландшафтном дизайне. Так, сверху горизонтального контура запрещается сажать деревья с глубокой корневой системой, к вертикальному коллектору подобные требования не предъявляются.

    Устройство геотермальной скважины ТН, выполненной с наклонным направлением, вариант практически не имеющий недостатков и лишен всех минусов, присущих остальным вариантам. Размещается всего на 4 м² и обеспечивает максимальную теплоотдачу.

    Затраты на бурение окупаются уже через 3-8 лет. Вариант со скважинами полностью оправдан и эффективен, несмотря на то, что потребуются первоначальные вложения средств.

    Тепловой насос отопит дом. Опыт FORUMHOUSE

    В нашем климате отопительный сезон длится больше полугодия, а летом приходится тратиться на системы кондиционирования. Хорошо, если дом находится на «освоенных» территориях, где подведен газ. А как быть, если магистрали нет, и в обозримом будущем не предвидится. В последние годы все большее распространение получают тепловые насосы, как альтернатива классическим видам отопительных приборов. И среди пользователей FORUMHOUSE есть владельцы такого оборудования, готовые поделиться полезным опытом.

    • Принцип работы тепловых насосов
    • Отопительный контур
    • Достоинства и недостатки тепловых насосов
    • Секреты самоделкиных

    Как это работает

    Основные узлы агрегата: компрессор, теплообменник, циркуляционный насос, автоматика, подающий контур. Насос способен забирать тепло из трех источников.

    Судя по веткам обсуждений, востребованы у нас два варианта – вода и грунт. Это обусловлено ограничениями по температуре – источник должен быть плюсовым. Расположение запитывающего контура бывает горизонтальным или вертикальным. В первом случае магистраль укладывают ниже уровня промерзания – от 1,5 метров глубины. Или на дно водоема, там даже по сильным морозам – до + 4⁰С. Длина контура зависит от габаритов отапливаемого помещения и мощности насоса. Во втором бурят скважины под зонды, средняя глубина – 50–70 метров. Пиастров А В, один из форумчан и владелец теплового насоса, так охарактеризовал вертикальную систему.

    Тепло собирают геотермические зонды – закольцованный трубопровод, по которому циркулирует этиленгликоль. Они опускаются в скважины 50–70 метров глубины. Это наружный контур, а количество скважин зависит от мощности теплового насоса. Для домика в 100 метров квадратурой потребуется два зонда – две скважины.

    Отопительный контур

    Тепловой насос, в отличие от котлов на газу, угле или электричестве, нагревает носитель в среднем до 40⁰C. Это оптимальная температура, при которой и износ оборудования минимальный, и потребление электричества. Для обычных радиаторов таких показателей недостаточно. Поэтому с тепловым насосом обычно используют не трубы и батареи, а теплый пол. Он при таком нагреве теплоносителя эффективнее. Только шаг между трубами должен быть меньше. Стоит учесть, что теплый пол создает ограничения по выбору мебели и сушит воздух. Потребуется дополнительное увлажнение. Летом полы могут работать на охлаждение.

    Достоинства и недостатки

    Кроме того, нет зависимости от газовщиков и хождений по инстанциям для согласования. Да и требования к котельной не такие строгие. После пуска затраты на эксплуатацию минимальные. Оплачивается только электричество, насос средней мощности потребляет около 4 кВт в час. Современные модели импульсные, работают не беспрерывно, а включаются при необходимости. Это снижает количество рабочих часов в сезон и затраты энергии.

    Главный недостаток геотермального отопления – цена вопроса, даже китайский или отечественный агрегат, не говоря о европейских брендах, стоит несколько тысяч евро. Вместе с обустройством внешнего контура и монтажом, удовольствие выльется в сотни тысяч рублей. Согласно расчетам экспертов и владельцев, насос окупается за несколько лет. Работает он на дармовом источнике, по сравнению со стоимостью тонны угля или куба дров, экономия значительная. Но далеко не у каждого есть лишних полмиллиона на оборудование и пусконаладку.

    Если недалеко от участка водоем, получается значительно дешевле, отпадают траты на дорогостоящее бурение.

    Действующие скважины тоже оптимизируют процесс, становясь источником тепла. Это подтверждает форумчанин дет марос из Усть-Каменогорска. Он работает на предприятии, выпускающем тепловые насосы и оказывающем услуги по их установке. Поэтому досконально разбирается в ситуации и на вопрос участника ветки, нужны ли ему зонды, если на участке есть скважины, ответил исчерпывающе.

    Зачем вам заморачиваться с зондами, если воды хватает. Будете гонять из одной скважины в другую через ТН. С зондами возимся, когда на участке нет воды или столб маленький, потребности не покрывает. Для насоса мощностью 10 кВт нужен объем в 3 куба.

    Секреты самоделкиных

    Но самая большая экономия получается, когда тепловой насос собирают своими руками. Ведущий узел – компрессор, берут от мощных кондиционеров и сплит-систем, технические параметры у них сходные. Теплообменники продаются готовые, но некоторые умельцы и их умудряются паять из медных труб. В качестве хладагента – фреон, его тоже продают в баллонах. Контроллеры, реле, стабилизаторы, все элементы по отдельности обойдутся вполовину дешевле, чем в готовом комплекте.

    Чаще всего самоделки организуют над прудами или когда уже есть действующая скважина. Из-за того, что львиная доля расходов приходится именно на земляные работы, и экономия максимальная на них же.

    Умелец aparat2, из Риги, сам собрал геотермальное отопление и выложил об этом фоторепортаж, с подробным описанием всех операций.

    Собрал ТН из двух однофазных компрессоров по 24000 БТУ (7 кв. ч. по холоду). Получился каскад, тепловой мощностью 16-18 киловатт, при расходе электричества около 4,5 кВт в час. Выбрал два компрессора, чтобы были токи меньше, запускать буду не одновременно. А пока обжит только второй этаж и хватит одного компрессора. Да и, поэкспериментировав на одном, потом усовершенствую вторую конструкцию.

    Также форумчанин решил не тратиться на готовые теплообменники пластинчатого типа. Они требовательны к водоподготовке, да и стоят весомо. Самодельный обменник он совместил с аккумулятором, чтобы повысить отдачу. Получилась рабочая установка в разы дешевле покупной.

    Тем не менее, тепловые насосы– это альтернативный вариант, когда нет газа и большие площади отопления. Даже при самостоятельной сборке системы затраты на комплектующие солидные. Ближе изучить тему можно на ветке по тепловым насосам, там масса полезных советов, форумчане делятся опытом, обсуждают различные модели. Пошаговая инструкция от aparat2 поможет разобраться со сборкой. А варианты отопления большого дома без газа в ролике – наглядный пример. Для владельцев деревянных домов – видео об особенностях прокладки трубопроводов.

    2.5-3! Сейчас даже появились более дорогие сплит-системы на R32 с СОР более 6 (!), паспортно (!) работающие на обогрев до -30С! Но пока речь про R410.. А Пиковые морозы ниже -15С можно закрыть резервными источниками – ТТ или эл.котёл! Морозных дней ниже -15С даже у меня в Сибири по факту замеров последние 3 года – не более 1,5мес, при общей продолжительности отопит.сезона до 7мес, плюс изредка бывают достаточно холодные летние периоды! Главное брать сплит-системы от качественных производителей, с гарантией не менее 3лет! О выборе моделей тоже много сказано в ветках! Но пойдём дальше!:) ведь тема про грунтовые ТН! Так вот, если наружный блок инверторного кондиционера поставить в подвал/подпол (!), то он будет всю зиму питаться теплом грунтового контура экранированного пятном застройки дома, заодно частично полезно утилизируются (регенирируются) теплопотери надподвального перекрытия, которые обычно просто рассеиваются! В этом случае они не теряются а возвращаются в дом! Наряду с несколькими пользователями проведшими такой эксперимент (или подобный – есть чел подающий на наружник воздух через воздуховоды зарытые в грунт возле дома!) убедился в высокой эффективности метода: всю прошлую зиму я лично отапливал в Сибири свой дом 130м2 2эт бюджетным (из сетей) инверторным сплитом 18бту с наружником в подвале! Минимальная t грунта была в январе-феврале 2016 – до минус 14С! Ниже физически не могла опуститься! С потеплением на улице грунт в подвале с лагом в 1-3 суток также повышается по t , т.е.никакой обычно приписываемой страхами вечной мерзлоты нет! К концу марта в подвале как и среднесуточно на улице – минус 5С! Никаких рисков для фундамента нет, потому что сплит имеет вполне скромную мощность и очень плавно и равномерно (обдув) охлаждает подвал! В моём случае площадь подвального грунта около 50м2! Затраты эл-ва за сезон 6мес

    5000Квтч! Потратил за зиму всего

    12т.р. Но оговорюсь – держал в доме минимум – 16С, т.к. ремонт больше не нужно и мощность сплита для дома 130м2 слегка маловата, 24бту хватило бы! Ещё моменты: надо утеплить цоколь, и для большей эффективности и отмостку! Мой эксперимент был только при утеплении цоколя! Заглубление грунта в подполье у меня

    0,8-1,0м, фундамент ленточный армированный на песч.подушке глубиной

    1,0-1,1м! Мой дом очень хорошо утеплён: в стенах 200мм эппс, кровля – 200мм – кам.вата, надподвальное перекрытие – 150мм эппс, перекрытия – брус-сосна (для такого решения лучше брать лиственницу или делать бетон, иначе при оттайке грунта весной будет конденсат, либо принудительно продувать подвал мощным вентилятором), 20м2 – остекления 3стекла, наружка 6мм, плюс i-стекло. Обращаю внимание: хорошое утепление дома – это вопрос #1! затем уже игры с ТН любого вида, иначе не натопишься!

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector
    № п.п. Виды работ Ед. изм. Цена в рублях
    1 Бурение скважин по мягким породам 1 п.м. 600
    2 Бурение скважин по твердым породам (известняки) 1 п.м. 900
    3 Монтаж (опуск) геотермального зонда) 1 п.м. 100
    4 Опресовка и заполнение внешнего контура 1 п.м. 50
    5 Обсыпка скважины для улучшения теплоотдачи (гранитный отсев) 1 п.м. 50