Тепло из грунта

"Рассол" (теплоноситель) циркулирующий по горизонтальному коллектору (полиэтиленовым трубам диам. 25, 32, 40мм) "забирает" тепло из грунта и передает его в тепловой насос, установленный в Вашем доме. Далее это тепло отбирается уже теплообменником теплового насоса и передается воздуху, который, в свою очередь, по системе распределенных воздуховодов поступает в помещения дома или воде, циркулирующей в системе отопления.

При использовании горизонтального внешнего контура, укладываемого в землю специальной подготовки почвы не требуется. Желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально с близкими грунтовыми водами, однако сухой грунт не является существенной помехой для применения теплового насоса, придется лишь увеличить длину контура теплообменника. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр длины теплообменника (трубопровода) составляет 30 Вт. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью, к примеру, 1 - кВт необходим земляной контур (теплообменник) длиной 350 - 450 м, а для укладки такого контура потребуется участок площадью около 400 кв.м. В среднем, 1 кв.м поверхности грунта может обеспечить 10 - 35 Вт мощности.

По тепловому контуру, состоящему из системы полиэтиленовых труб, зарытых в землю на глубину 1,5 - 2,5 м, циркулирует неядовитая жидкость- "рассол" (раствор этиленгликоля). Сам коллектор представляет грунтовый теплообменник, благодаря которому и происходит "отбор" тепла, накопленного землей. При горизонтальной прокладке труб необходимо учитывать много различных факторов. Во первых, длина трубы ограничена и может достигать длину в одной петле не более 600м, иначе заметно увеличится расход энергии на прокачку теплоносителя циркуляционным насосом, во вторых, при горизонтальной прокладке при высокой производительности (мощности) теплового насоса во время эксплуатации происходит постепенное снижение температуры слоя грунта вокруг трубы и это снижение тем сильнее, чем выше производительность теплового насоса. При этом температура может опуститься ниже нуля и грунт промерзнуть.

Преимущество горизонтального коллектора - относительно невысокие затраты на его организацию.

Тепло из грунтовых вод

Грунтовые воды - хороший аккумулятор солнечного тепла. Даже в холодные зимние дни они сохраняют постоянную положительную температуру. В этом их преимущество. По причине неизменного температурного уровня источника тепла коэффициент мощности теплового насоса остается высоким в течение всего года.

Подпочвенная вода откачивается скважинным насосом из расчета около 0,25 куб.м на 1 кВт тепловой мощности и подается на теплообменник теплового насоса (испаритель), где происходит передача тепла во вторичный контур теплового насоса. Вторичный контур теплового насоса имеет температуру 36-65 град. Цельсия, что достаточно для приготовления горячей воды, отопления, и других целей.

Охлажденная вода отводится в сливной водопоглощающий колодец или в поверхностные воды. При этом водоносный слой должен обеспечить прием слитой воды, в противном случае возникнет подтопление прилегающей территории.

К сожалению, далеко не везде имеется достаточное количество грунтовых вод надлежащего качества. Необходимо защитить испаритель теплового насоса от загрязнения и коррозии, фильтрование воды обязательно. Если в воде много солей, то придется использовать промежуточный теплообменник, что соответственно снизить эффективность насоса и увеличит стоимость системы отопления.

Часто грунтовые воды залегают на очень большой глубине и имеют довольно низкую температуру, к примеру, в Северо-Западном регионе всего +5,5 град. Цельсия, в этих случаях использование грунтовых вод практически невозможно. Однако на Дальнем востоке, в Приморье, где грунтовые воды имеют "высокую" температуру, грунтовые воды с успехом используются.

Для использования тепла грунтовых вод необходимо построить подающий колодец и водопоглощающий или инфильтрационный колодец.

Если грунтовая вода не содержит кислород и имеет высокое содержание железа и марганца, то это может привести к разрушению колодца. На использование грунтовых вод должно быть получено разрешение соответствующего ведомства (службы Госводонадзора).

Тепло из водоемов

Использование в качестве тепла воды ближайшего водоема или реки является идеальным вариантом. В этом случае применяется тепловой насос типа "вода - вода". Сами насосы не отличаются от насосов, работающих с "рассолом". Но благодаря более высокой температуре теплоносителя зимой годовая эффективность применения устройств типа "вода - вода" оказывается наивысшей. В этом случае пластиковая труба с антифризом - контур теплообменника укладывается на дно водоема, естественно с дополнительными грузами.

Преимущества такого метода - это относительно небольшая длина контура, "высокая" температура окружающей среды (температура воды в водоеме зимой всегда положительная), высокий коэффициент преобразования тепловой энергии воды водоема тепловым насосом. Однако часто размеры водоема не позволяют применить этот метод для извлечения тепла. В отдельных случаях необходимо проконсультироваться в службе Госводонадзора.

Тепло из скважин

При значительных глубинах промерзания грунта, желательно использовать вертикально расположенные теплообменники, так называемые вертикальные грунтовые зонды. В этом случае необходимо пробурить скважины глубиной 30 - 150м, в зависимости от требуемой для отопления мощности и особенностей участка и "опустить" в скважину петлю из пластиковой трубы - теплообменник, по которому будет циркулировать "рассол" и "отбирать" тепло из глубины скважины. На глубине всегда одинаковая температура - около 10 град. Цельсия, поэтому вертикальные коллекторы или зонды всегда мощнее горизонтальных коллекторов. Метр длины вертикального теплообменника снимает от 30 до 100 Вт тепловой мощности, в зависимости от грунта.

Для глубоких скважин требуется обсадная труба для защиты коллектора, тогда как в мелких, не всегда. Зазор между стенками скважины и трубой коллектора заполняется бетонитом для улучшения теплопередачи и повышения прочности зонда. Расстояния между скважинами 5 - 7м. Следует также учитывать, что равновесие процессов отбора тепла и восстановления "питающей" способности грунта наступает лишь через 4 - 5 лет эксплуатации. Поэтому насос в проект надо закладывать по мощнее.

Что касается садовой растительности, то при правильном расчете контур не оказывает заметного влияния на зеленые насаждения, однако при горизонтальном размещении внешнего контура могут возникнуть проблемы с крупными зелеными насаждениями.

Такой способ обогрева помещений является наиболее оптимальным и эффективным.

Преимущества тепловых насосов

Тепловые насосы- это компактные, экономичные и экологически чистые приборы, используемые в системах отопления и кондиционирования различных объектов и позволяющие получать тепло для отопления и горячего водоснабжения от низкопотенциальных источников, таких как грунтовые и артезианские воды, озера, реки, моря, грунт, земные недра и т.д. Тепловой насос забирает тепло там, где это представляется возможным и передает его потребителю.

Используя тепло, рассеянное в окружающей среде (в земле, воде, воздухе), тепловой насос обладает поразительной эффективностью: затратив 1 кВт электроэнергии в приводе насоса, можно получить до 5-6 кВт тепловой энергии. Срок эксплуатации теплового насоса до капремонта- 15-20 лет. До 60% отопительной энергии можно получать бесплатно из окружающей среды.

Тепловые насосы работают полностью в автоматическом режиме, обслуживание заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы.

Они взрыво- и пожаробезопасны, нет открытого огня и горючих газов, ни одна деталь не нагревается до температур, приводящих к возгоранию или взрыву, экологически чисты и безопасны. Применение тепловых насосов для отопления оправдывает себя только в хорошо утепленных домах с теплопотерями не более 60 Вт/кв.м.

Срок окупаемости тепловых насосов, используемых для отопления загородных домов- 2-6 отопительных сезонов.