Тепловая скважина что это
Что такое геотермальная скважина
Принцип работы геотермальных скважин основан на тепловой энергии горячих грунтовых источников. Интерес к такому не дорогому и постоянному виду энергии растет с каждым днем. Геотермальные скважины делают в основном для теплового насоса. Скважина, работающая на геотермальном источнике, может обеспечивать горячее водоснабжение и отопление на протяжении не одного года.
Принцип работы геотермальных скважин
Принцип работы системы, основанной на геотермальной скважине достаточно прост. Трубопровод доходит до места пролегания геотермального источника, поглощает тепло и передает его в тепловой насос. Тепловой насос повышает температуру до необходимого уровня и в таком виде оно поступает в дом. Тепловая энергия может реализовываться через радиаторы, теплые полы или файнколы.
Трубы, которые идут от геотермальной скважины надежно фиксируются между собой. То место, где труба соприкасается с термальным источником, заливают специальным раствором и обрабатывают глиной, для повышения теплоизоляционных свойств.
Преимущества геотермальных скважин
Определившись с тем, что такое геотермальная скважина и как она функционирует, внимание следует уделить ее основным преимуществам.
Что нужно знать при бурении геотермальных скважин
Процесс бурения геотермальных скважин достаточно сложный и трудоемкий. Приступая к реализации такой идеи необходимо учитывать несколько факторов. Если вы решили доверить бурение геотермальной скважины профессионалам, то нужно знать следующее. Во-первых, окончательная цена бурения может быть вам известна только после завершения работ. Обычно специалисты озвучивают минимальную стоимость. Она в процессе может варьироваться в зависимости от изменения глубины бурения, либо от изменений свойств грунта. Также само бурение не значит завершение работы, ведь также необходим монтаж труб к скважине, их обработка и надежное закрепление. Во-вторых, приступая, к созданию сметы и плана бурения, вам необходимо определиться с местом, где будет располагаться скважина. Она должна находиться не ближе чем за два метра до строения. В-третьих, перед процессом бурения необходимо провести разработку грунта, а также смонтировать коллектор теплового насоса и установить бурильный зонд.
Геотермальная скважина представляет собой скважину, основанную на горячих термальных водах. Многие потребители уже поняли и оценили что такое геотермальная скважина. Ее преимущества говорят сами за себя. Эффективность и экономичность такого источника энергии, действительно впечатляют. Для создания автономной системы отопления геотермальная скважина является самым оптимальным выбором.
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:
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:
Работы выполняют следующим образом:
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:
Глубина скважины для теплонасоса рассчитывается следующим образом:
Если планируется уложить горизонтальный трубопровод, расчеты проводят несколько другим способом:
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:
Какая глубина скважины должна быть
Глубина рассчитывается исходя из нескольких факторов:
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?
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.
Особенности бурения скважин для тепловых насосов
Бурение скважин под геотермальные тепловые насосы является одним из важнейших этапов установки таких агрегатов. Так как тепловая энергия, используемая этим видом теплонасосов для отопления, черпается из грунта, параметры скважины играют огромную роль в достижении максимальной эффективности теплообмена.
Параметры и принцип действия скважин для тепловых насосов
Скважина, созданная для функционирования теплового насоса, предполагает наличие внутри контура. По данному контуру циркулирует специальный жидкий состав, обладающий специфическими свойствами. Данный состав не затвердевает даже при собственной отрицательной температуре. Как правило, для этой цели используется пропиленгликоль, именуемый также рассолом.
Контур уходит вглубь до самого дна скважины, где контактируя с грунтом, находящимся ниже глубины промерзания почвы нагревается. Пропиленгликоль на входе в скважину имеет температуру порядка минус одного градуса по Цельсию, а выходя из скважины, прогревается до 6-8 градусов. Этой температуры вполне достаточно для эффективного обогрева.
Бурение скважин под тепловые насосы
На выходе осуществляется теплообмен между скважинным контуром и наружным контуром, в котором циркулирует хладагент. При контакте контуров хладагент разогревается и переходит в газообразное состояние. После чего происходит повторный теплообмен аналогично общим принципам действия всех тепловых насосов.
Количество необходимых под теплонасос скважин
Расчет количества скважин, бурение которых необходимо для эффективного функционирования тепловых насосов зависит от ряда факторов. Здесь играют роль и тип грунта, преобладающий на участке бурения, и технические характеристики самого оборудования. Выделяют следующие зависимости эффективности теплоотдачи от типов грунта:
Если существует такая возможность, то перед бурением скважин лучше провести локальную геологоразведку. Если же ее нет, рекомендуется использовать усредненный показатель.
Кроме типа грунта потребуется уточнить еще несколько параметров. Итак, расчет количества скважин можно провести следующим образом:
Срок исправного функционирования скважин
Насколько долгий период времени прослужит пробуренная для теплового насоса скважина, зависит от качества самого бурения и материала, использованного при ее обустройстве.
Однако не стоит сразу по окончании работ по обустройству скважины забывать о ней. Как минимум в течение одного года следует проводить мониторинг состояния скважины, так как грунт подвержен оседанию. В случае влияния оседания грунта на целостность скважины, нужно оперативно произвести ремонтные воздействия в ее отношении.
Разновидности скважин для тепловых насосов
В основе деления скважин на разные типы лежит способ их бурения. В зависимости от него выделяют следующие виды скважин:
Технология создания скважин под теплонасосы
Процесс создания скважин для теплонасосов предполагает использование специализированных буровых установок. Однако перед их применением нужно тщательно рассчитать параметры самой скважины. Наиболее важными из них являются ее глубина и используемые в монтаже материалы.
Необходимая глубина скважин для тепловых насосов
Глубина скважин для тепловых насосов рассчитывается с учетом нескольких факторов. К ним относится площадь дома, а соответственно и количество тепла, необходимого для его отопления. Кроме того играют роль уже упомянутые типы грунтов и доступная под расположение скважин площадь. В том случае, если ограничений по площади не испытывается лучше сделать несколько среднезаглубленных скважин, порядка 30 метров глубиной. Техника позволяет производить бурение на 100 и более метров. Однако лучше этого не делать, так как куда проще обслуживать скважины и проводить мониторинг их состояния при меньших глубинах.
Материалы для оборудования скважины
Коллектор скважины может быть выполнен из металла или полимерного состава. Кроме установки самого коллектора нужно провести работы по изоляции его от грунта. Пространство между трубой коллектора и грунтом должно быть заполнено специальным составом. При выборе обоих компонентов решающее значение имеет их качество, а также теплопроводность, так как от нее напрямую зависит эффективность теплопередачи.
Геотермальная скважина
Лучшим вариантом станет металлический коллектор. Помимо большего срока службы, металл обладает более высокой теплопроводностью, чем полимер. Что касается заполнителя, то данный материал должен обладать достаточной прочностью для защиты от усадочных деформаций. Если не производить защиту от усадки грунта, тепловой контур может быть поврежден и приведен в негодность. Оптимальным вариантом выбора материала для заполнителя является бетонит.
Бурение скважинного колодца под геотермальные тепловые насосы требует тщательных расчетов и подготовки. От качества выполнения данного процесса зависит не только эффективность теплонасоса, но и срок его эксплуатации.
Винтерм
Надежные решения
В этом материале мы хотели бы рассмотреть пять самых часто задаваемых вопросов о тепловых насосах грунт-вода, связанных прежде всего с их первичным контуром. Если вас интересует геотермальное отопление под ключ, то этот материал будет для вас полезен. Он прояснит многие аспекты связанные с принципом по которым подбирают тот или иной тип скважин, их количество, глубину и конечно же оборудование. Несмотря на кажущуюся громоздкость геотермальной системы существует несколько решений и комбинаций технических решений, позволяющих с максимальной пользой использовать имеющийся у заказчика земельный ресурс.
Принцип работы скважины теплонасоса
Точнее сказать принцип работы контуров геотермального теплового насоса. Зачем вообще требуется скважина определённой (расчётной) глубины? Дело в том, что геотермальный, как и любой другой тип, насосов использует низкопотенциальное тепло. В зависимости от глубины разнится температура слоёв грунта. Задача теплового насоса с помощью первичного контура (наружного) извлечь тепло из нижних слоёв грунта или грунтовых вод и перенести её во вторичный контур.
Как устроена “скважина” для теплового насоса
Прочность материалов и качество монтажа критически важны, срок службы без обслуживания должен составить порядка 50 лет. Никаких утечек, аварийных ситуаций из-за промерзания быть просто не должно.
Виды скважин для подключения теплонасоса
Сколько скважин нужно для работы теплового насоса?
Какое количество скважин для теплового насоса нужно определяется исходя из вида грунта на участке и модели оборудования, его максимальной мощности. Самые лучшие показатели обеспечит грунт с неглубоким залеганием подземных вод, с минимальным содержанием песка.
Показатели теплоотдачи для различных видов грунта:
Песок и прочие сухие отложения – до 30 Вт на погонный метр контура;
Глинистая почва – до 45-50 Вт на погонный метр контура;
Глинистая почва с высокой насыщенностью водой – до 60 Вт на погонный метр контура;
Для примера возьмём коттедже площадью 200 метров квадратных, для которого будет установлен тепловой насос грунт-вода Viessmann Vitocal 300-G BW 301.B17. Максимальная производительность такого оборудования составляет 17200 Вт.
17200 Вт разделим на 50 Вт на п.м. контура и получим 344 м. Это упрощённый расчет скважины для теплового насоса.
Глубина скважины для теплового насоса берётся 30 м, это усреднённое значение, оно может зависеть от условия на участке. Итого для обогрева дома понадобиться 12 скважин (11,47). Таким образом получаем ответ на вопрос сколько скважин нужно для теплового насоса. Мы округляем в большую сторону, поскольку максимально возможная производительность данного насоса заявлена 21,6 кВт при условии использования зондов для грунтовых вод, запас мощности есть.
Стоит отметить, что если позволяют условия и оборудование, то глубина скважины может быть и значительно больше, в таком случае количество их понадобиться меньше.
Стоит отметить, что далеко не всегда существует возможность бурения скважин, по этой причине компания Viessmann предусмотрела возможность использования плоского коллектора. Он зарывается в землю на 2,5 метра с шагом до 1,5 метров. При этом теплоотдача будет меньше в среднем на 10 Вт.
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 будет меньше на 10-20 Вт, а значит общая длина коллектора возрастает до 570 метров.
Скважина для теплового насоса – бурить или нет
Если вы проживаете в собственном хозяйстве, необходимо обустроить собственную теплотрассу. Некоторые используют газовое отопление, однако это дорого, по — этому оптимальный вариант – тепловой насос. Скважина для теплового насоса позволит продлить срок его службы и экономнее расходовать энергию тепла.
Тепловой насос, работающий от водяной скважины – возражения, сомнения и плюсы
Тепловые приборы широко распространены на российском рынке. Некоторые модели функционируют от водяной скважины.
Многие мастера утверждают, что вода гораздо более надежные теплоноситель, чем грунт, однако данную теорию подвергли сомнениям:
На самом деле использование скважины влечет за собой экономию теплового ресурса.
Скважина для теплового агрегата и водоснабжения
Тепловые помпы, которые с помощью грунтового и водяного тепла обеспечивают поставку горячей воды или тепловой энергии в отопительную магистраль. Благодаря тому, что тепло в грунте сохраняется круглый год, тепловой агрегат имеет постоянный источник тепла. Используется для отопления частных хозяйств, сельскохозяйственных ферм.
Скважина для тепловой помпы имеет ряд преимуществ:
Особенности бурения скважин для тепловых оснащений
Бурение скважин под тепловые насосы может осуществиться только после изучения геологического разреза в том месте, где планируется расположение скважины и теплового приспособления.
Пробуривают скважину обычно на глубине выше 20 метров, так как там сохраняется стабильное тепло. Бурить скважину должны исключительно профессионалы, так как малейшая ошибка может привести к серьезным последствиям.
Параметры и принцип действия скважин для тепловых насосов
Магистраль отопления от отверстия разделяется на два контура:
Бурение под тепловые насосы отверстия осуществляется исходя из характеристики и параметров участка и оборудования. Осуществляется несколькими способами: