Грунтовой теплообменник для теплового насоса
Дата публикации: 10.12.2013
Ключевым элементом геотермальных тепловых насосов считается грунтовый теплообменник. Благодаря этому элементу, тепловые насосы получают тепло с низким потенциалом. Правильно установленный и спроектированный грунтовый теплообменник – залог надежной и эффективной работы теплового насоса.
На сегодняшний день существует множество теплообменников для получения тепла из грунтовых вод и грунта. Их можно классифицировать по 4 основным типам:
- Горизонтальный теплообменник (коллектор);
- Вертикальный теплообменник, так называемый «зонд»;
- Горизонтальный теплообменник
- Теплообменники типа «спираль» и «корзина».
Монтаж горизонтальных теплообменников наиболее прост, не требует множества денежных затрат. К недостаткам относится значительная занимаемая площадь, впоследствии не должно быть деревьев и строений. Раскладка таких теплообменников осуществляется ниже уровня промерзания грунта, от 1,5 до 4 м., в зависимости от типа грунта и местности.
Верхний слой почвы накапливает солнечное тепло, и является аккумулятором солнечной энергии. Из-за чего температура верхнего слоя грунта неравномерна постоянно колеблется, что влияет на эффективность тепловых насосов во время эксплуатации. Например, на глубине 1,5 м в течении года температура колеблется от 5 °С до 16 °С.
На тепловой съем с 1 м. грунтового коллектора влияет множество факторов, таких как: влажность и тип грунта, глубина укладки, затенение площадки для теплообменника и т.п. В среднем мощность составляет 18 Вт/м. Для более подробного расчета следует обратиться к специалисту, способного сделать детальный геологический анализ почвы.
Укладка труб должна быть с шагом 0,7 м. для максимально эффективной эксплуатации. Рекомендуется использовать контуры длинной около 150 м. из-за сильного гидравлического сопротивления. В случае применения нескольких контуров следует стараться, чтобы все они были одинаковой длинны.
Температура грунта на глубине 20 м. стабильна в течении года и равняется 7-13 °С. Поддерживается она благодаря энергии Земли. Для добывания данной энергии используются вертикальные грунтовые теплообменники, которые называются «Зонды». Такие теплообменники погружаются в скважины на глубину 25-2800 м. Обычно используют пластиковые трубы диаметром не менее 30 мм. В скважины помещают 1 или 2 петли зонда, пространство между трубой и грунтом заполняется бентонитом или подобным раствором, обладающим высокой теплопроводимостью.