09.02.2023
Тепловые насосы становятся все более популярными и востребованными, так как позволяют получить энергию из грунта. Для обеспечения необходимой эффективности работы агрегатов особые требования предъявляются к скважинам. Бурение имеет определенные особенности, на которые необходимо обращать внимание.
Как работают скважины с тепловыми насосами
Любая скважина, пробуренная под установку теплового насоса, должна иметь внутренний контур. Соблюдение этого требования необходимо для обеспечения циркуляции специальной жидкости с определенными параметрами. При низких отрицательных температурах смесь сохраняет свои исходные параметры и не замерзает. Чаще всего в качестве жидкости применяется пропиленгликоль.
Контур для циркуляции жидкости достигает нижней отметки скважины, расположенной ниже точки промерзания грунта. Перепад температуры пропиленгликоля меняется от -1 градуса на входе в скважину до +8 градусов на выходе. Такая разница обеспечивает здание необходимой энергией для создания комфортных условий.
Теплообмен между скважинным и наружным контуром осуществляется за счет использования хладагента. Тепловые контуры функционируют по стандартным принципам последовательного цикличного перехода хладагента в газообразное и жидкое состояние.
Определение числа скважин для установки тепловых насосов
Для каждого жилого дома, коттеджа, производственного объекта количество скважин и тепловых насосов отличается. Кроме размеров и площади зданий, большое значение имеет тип грунта, характеристики оборудования, предполагаемого к установке.
Эффективность тепловой отдачи для разных видов почвы следующая:
- если скважина бурится в сухом либо песчаном грунте, тепловая отдача одного погонного метра контура находится в пределах 30 Ватт;
- при высоком содержании влаги в почве, объем получаемой с одного погонного метра контура энергии достигает 60 Ватт;
- если скважина бурится в твердых каменистых породах, показатель теплоэффективности будет самый высокий. В зависимости от особенностей почвы он составляет 65-80 Ватт;
- бурение в стандартной земляной почве с обычными показателями увлажнения позволяет получить тепловую эффективность на уровне 50 Ватт.
В большинстве случаев, скважины для тепловых насосов бурятся в традиционном грунте. При расчете усредненный показатель тепловой эффективности принимается равным 50 Ватт. Лучше всего до начала бурения выполнить геологические исследования на местности.
Как рассчитать количество скважин для установки тепловых насосов
Если планируется монтаж теплового контура здания, запитываемого энергией грунта, требуется рассчитать количество скважин на участке. В результате геологических исследований определяется показатель энергоэффективности, обычно равный 50 Ватт.
Основными критериями расчета являются:
- определяется мощность теплового оборудования, достаточного для обогрева внутренних помещений. Достаточной является величина, равная 0,7 кВт на 10 квадратных метров площади;
- если теплоизоляция здания не самая хорошая, мощность теплового оборудования увеличивается;
- определение длины теплового контура рассчитывается по простой формуле. Необходимую для отопления мощность требуется разделить на показатель энергоэффективности. Полученный результат и будет равен длине контура;
- также требуется определить глубину бурения скважин. После чего расчет их количества не вызывает сложностей.
При расчетах желательно учитывать запас, так как не всегда энергоэффективность равна базовой. Также в процессе преобразования энергии от контура в энергию для отопления возможны потери.
Продолжительность эксплуатации скважин для тепловых насосов
Каждый владелец жилого или коммерческого помещения может продлить срок эксплуатации теплового оборудования, если ответственно отнестись к процессу бурения и обустройству скважины. Монтаж металлического коллектора, дополнительно обработанного от коррозии и окисления, позволяет добиться срока эксплуатации в 70 лет.
Если в качестве коллектора используется полимерная труба, ремонт не потребуется на протяжении 50-60 лет. При этом требуется регулярно в течение первого года эксплуатации проверять состояние скважины. Возможные дефекты – проседание грунта. При обнаружении таких ситуаций требуется своевременно проводить ремонтные работы. Далее желательно каждый год осматривать скважину и оперативно реагировать на возможные недостатки.
Виды скважин для установки тепловых насосов
Существует несколько разновидностей тепловых скважин. Классификация зависит от способа бурения. Скважины для установки тепловых насосов делятся на три категории:
- при вертикально направленном бурении используется специализированная техника. Такая технология позволяет разрабатывать скважины с организацией контура на глубинах с высокой тепловой отдачей грунта;
- если установка насосов выполняется на участке площадью более 2 соток, применяется горизонтально направленное бурение. Грунт снимается на глубину, превышающую уровень промерзания, примерно на 0,5 метра. В техническом плане технология является наиболее простой и доступной;
- наклонное бурение выполняется на участках с ограничением по площади и размерам. Допускается установка тепловых насосов непосредственно под домом с монолитным фундаментом. Данное решение является наиболее сложным с технической стороны, но также востребованным.
Скважины вертикального, горизонтального, наклонного бурения обладают хорошей тепловой эффективностью при грамотном расчете и расположении. Выбор конкретного варианта зависит от особенностей местности и поставленных задач.
Особенности технологии разработки скважин под тепловые насосы
Самостоятельное бурение скважин и последующая установка тепловых насосов является сложной, практически невыполнимой задачей. Для этого требуется специализированное оборудование и соблюдение технологии бурения. Также обязательно выполнить правильный расчет не только количества скважин, но и их глубины, расположения, используемых для обустройства материалов.
Как определить необходимую глубину скважины
Если владелец частного дома или коттеджа планирует отапливать внутренние помещения за счет энергии тепловых насосов, в первую очередь необходимо рассчитать количество и параметры скважин. Основными вводными данными для вычислений являются:
- площадь и габариты дома определяет количество энергии, необходимой для поддерживания комфортной температуры внутри;
- большое значение имеет тип грунта на участке. От этого зависит максимальный объем энергии, выделяемой каждым контуром;
- обязательно учитывается площадь и расположение участка. На основании этих данных выбирается тип скважины и их количество.
При отсутствии ограничений в площади участка, оптимальным является бурение нескольких скважин глубиной до 30 метров каждая. Делать их глубже не рекомендуется, несмотря на возможности современной техники, так как обслуживание обходится дороже. Мониторинг состояния неглубоких скважин более простой и доступный.
Подбор материалов для оснащения тепловых скважин
Одним из основных элементов каждой скважины является коллектор, выполненный в форме трубы. Для его производства используется металла, защищенный от коррозии, или полимеры. При монтаже исключается возможность контакта коллектора с грунтом. Для этого пространство заполняется специальным раствором. Эффективность тепловой отдачи зависит от качества выбранного состава.
Если используется металлический коллектор, теплопроводность увеличивается, также повышается срок его эксплуатации. Заполнитель обеспечивает необходимую защиту от усадочных деформаций, исключает контакт грунта и контура. Полимерные коллекторы являются менее прочными, но более доступными. При хорошем качестве монтажа срок их эксплуатации достаточно большой. В обоих вариантах оптимальным заполнителем является бетонит.
До начала бурения и монтажа тепловых насосов требуется тщательное геологическое обследование и проведение расчетов. Только при качественном выполнении данных мероприятий оборудование будет работать эффективно, обеспечивать объект недвижимости необходимым объемом тепловой энергии.
