Что такое и зачем нужен геотермальный контру теплового насоса?

Для работы геотермального теплового насоса необходим геозонд, для съема тепла. 
Этот элемент теплового насоса состоит из следующих элементов:

Геозонд служит для сбора тепла из земли или воды. Это ПНД труба 40 диаметра, необходимой длинны, в которую закачан теплоноситель (пропиленгликоль). На конце трубы специальный U образный соединитель, он закольцовывает трубу. 

Одна часть трубы погружается в землю или воду, вторая заводится в котельную. В котельной геозонды объединяются в один контур с помощью гребенки.

Как работает геозонд?

Через стенки трубы геозонда, теплоносителю который находится внутри, передается тепло земли или воды. Далее теплоноситель поступает в тепловой насос, который отбирает это тепло и процесс повторяется вновь.

Варианты укладки геоконтура для теплового насоса

Для всех способов укладки труб коэффициент эффективности работы будет примерно одинаков. Все зависит от состава грунта и наличия воды. А выбор способа укладки зависит от стадии строительства дома и возможности использовать тот или иной способ.

На текущий момент самым распространенным вариантом решения геоконтура теплового насоса является - вертикальное бурение.

Ниже мы рассмотрим различные варианты и сравним их преимущества и недостатки. 

Плоский гелиоколлектор. Горизонтальная укладка трубы

Для такого способа нужно уложить трубу ниже линии промерзания, примерно 1,5 метра. Если ваш дом находится на стадии проектирования, тогда вы еще можете предусмотреть такой способ укладки. 

 Отбор тепла грунта осуществляется через трубы, укладываемые параллельно поверхности земли обычно несколькими контурами на большой площади. Длина одного контура не должна превышать 100 м, иначе потребуется большая мощность насоса. Отдельные контуры подключаются затем к гребенке, располагаемой в самой высокой точке для удаления воздуха из трубопровода. Эпизодическое промерзание грунта не имеет негативного воздействия на работу установки. По возможности нужно следить за тем, чтобы глубокие корни растений не попадали в зону расположения горизонтальных коллекторов. Важно также засыпать трубы песком, чтобы не допустить их повреждения острыми камнями. Перед засыпкой трубопровода рекомендуется провести его опрессовку. Засыпка грунта часто не требует больших затрат, особенно в новостройках. Количество тепловой энергии, которое можно получить из грунта, зависит от нескольких факторов, прежде всего, от его свойств и влажности. Особенно удачный опыт работы имеется при прокладке труб во влажной глинистой почве. Песчаные почвы из-за своей низкой аккумулирующей способности хуже подходят для этих целей.

Преимущества:

• низкие инвестиционные расходы. 

• высокая годовая эффективность теплового насоса

Недостатки:

• большое значение имеет точный расчёт, проблема образования «воздушных мешков» при неправильной прокладке труб.

• потребность в большой площади

• невозможность построек на этом месте, а также не рекомендуется сажать деревья на этой площади. 

Площадь земли, которую нужно выделить для горизонтальной укладки трубы. 

Кольцевая прокладка в траншее

Этот тип установки, как правило, наиболее рентабелен для жилых помещений, особенно для нового строительства, где имеется достаточно земли. Для этого нужны траншеи глубиной не менее 1,5 метров. В наиболее распространенных схемах используются либо две трубы, одна заглубленная на глубине двух метров, а другая - на полтора метра, либо две трубы, размещенные бок о бок на высоте 1,8 метра в земле в траншеи шириной метр. 

Метод кольцевания трубы позволяет размещать больше трубы в более короткой и узкой траншее, что снижает затраты на установку. Важно понимать, что такой способ укладки геоконтура требует большого опыта. Нужно предусмотреть варианты излома трубы, правильного крепежа в траншее, чтобы труба не помялась.

Преимущества

• относительно низкая стоимость монтажа 

• относительно небольшая требуемая площадь земли.

Недостатки:

• Сложный процесс монтажа, без опыта не получится. 

• Возможно выхолаживание почвы.

Вертикальный способ установки геоконтура. Классическое бурение.

Это самый популярный метод реализации внешнего контура для теплового насоса грунт-вода. 

Для вертикальной системы бурятся  отверстия 120 мм в диаметре. Скважины расставляются через 10 метров друг от друга.  Бурение идет от 50 до 150 метров, в зависимости от необходимости. Две трубы, соединенные внизу U-образным изгибом в виде петли, вставляются в отверстие и заливаются раствором для повышения производительности. Вертикальные контуры соединяются с горизонтальной трубой - коллектором, помещаются в траншеи и подключаются к тепловому насосу в здании.

Стоимость бурения уже не такая большая, как несколько лет назад и появились специализированные компании, которые занимаются бурением скважин для тепловых насосов. Поэтому качество бурения улучшается и стоимость снижается. На данный момент бурение стоит 12 $/метр скважины. Для частного дома в 200 квадратных метров, нужно 2-3 скважины по 100 метров. Получается, что стоимость буровых работ, без стоимости трубы составит 2400-3600$.

Преимущества:

• Можно сделать бурение на небольшой площади земли. 

• нет требований к ландшафту. Можно садить деревья.

• Ниже вероятность промерзания земли вокруг контура. 

• Надежность монтажа. В таком варианте монтажа самая низкая вероятность поломки 

• Если на глубине будет вода, эффективность работы будет еще выше

• Если стоимость земли большая, это отличный вариант. 

Недостатки: 

• Высокие первоначальные затраты.

• для ЮР. лиц нужно согласование бурения более 50 метров

Укладка контура теплового насоса в водоёме

Если на участке имеется достаточный водоем, это может быть самый дешевый вариант. Водопроводная труба проложена под землей от здания к воде и свернута кругами на глубине не менее восьми двух метров от поверхности, чтобы предотвратить замерзание. Змеевики следует размещать только в источнике воды, который соответствует минимальным требованиям по объему, глубине и качеству.

Трубы, крепят к сетке для предотвращения сползания трубы. Заиливание никак не влияет на теплосъем. ПНД труба не выделяет вредных веществ в воду. Теплоноситель, также не контактирует с водой в озере. 

В нашей стране есть строгие требования по экологии поэтому такой способ укладки не получил широкого распространения. 

Преимущества:

• самый бюджетный способ укладки 

• При заглублении и правильном подборе исключено промерзание контура. 

Недостатки:

• Требуется точный расчет длины контура.

• Есть нюансы монтажа. Чтобы контур служил долго, нужно смонтировать правильно. 

• Жесткие требования государства по экологии. 

• Есть вероятность утечки теплоносителя в водоем.