Скважина для теплового насоса
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:
- При заложении первичного контура в песчаные, либо другие сухие грунты теплоотдача от одного погонного метра контура составит порядка 30 ватт.
- Грунты с высоким содержанием влаги будут уже более эффективны, данный показатель у них колеблется на уровне 60 ватт. Грунты обладают такими свойствами при относительно неглубоком нахождении подземных водоемов.
- Твердые каменные породы обладают наивысшим показателем эффективности теплоотдачи. У них он колеблется от 65 до 85 ватт на погонный метр контура.
- Обычный земляной грунт умеренного увлажнения может похвастаться показателем теплопередачи порядка 50 ватт на метр. Так как данный тип грунтов является преобладающим, показатель теплоотдачи в 50 ватт принимают за усредненную величину.
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:
- Определяется либо берется средний показатель эффективности теплоотдачи грунта. Для примера возьмем среднюю величину 50 ватт.
- Рассчитывается требуемая для нужд конкретного здания мощность теплового насоса. Ориентировочно ее можно определить из расчета 0.7 киловатт на 10 квадратных метров помещения. Таким образом, для дома общей площадью 100 квадратный метров, требуемая мощность агрегата будет равна 7 киловатт или 7000 ватт. Стоит отметить, что данный показатель определен при условии хорошей теплоизоляции дома и стандартной высоте потолков 270 сантиметров.
- Определяется необходимая протяженность контура: 7000 ватт делим на 50 ватт на метр, получаем протяженность контура 140 метров.
- При средней глубине скважины 30 метров, проведя расчет и округление, получим количество равное 5 скважинам.
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.
Львиную долю материалов в скважине составляет коллектор. Если изготовить его из металла, устойчивого к коррозии, он прослужит вплоть до 70 лет. Использование полимерной трубы позволит коллектору продержаться порядка 50-60 лет.
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
Бурение горизонтальных скважин для тепловых насосов
В основе деления скважин на разные типы лежит способ их бурения. В зависимости от него выделяют следующие виды скважин:
- Скважины вертикального бурения. Такой вид бурения позволяет проложить первичный контур на глубинах, где грунт имеет более высокую степень теплоотдачи. Однако создание вертикальных скважин предполагает применение спецтехники.
- Скважины горизонтального бурения. Такое расположение скважин требует наличия придомового участка площадью не менее двух соток. Для осуществления горизонтальной закладки скважин требуется снять слой грунта примерно на полметра ниже уровня его промерзания. Эта глубина будет зависеть от региона расположения участка. Данный способ является наиболее простым в техническом плане, но требует больших трудозатрат.
- Скважины наклонного бурения. Такое бурение будет актуальным, если существует строгое ограничение доступной площади. Даже вертикальные скважины требует определенного удаления друг от друга. Наклонное бурение позволяет обойтись площадью в 4 квадратных метра. Теоретически его можно осуществлять даже в подвале частного дома, ели он расположен не на монолитном фундаменте. С технической точки зрения такое решение самое сложное.
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.
pechistroy.ru
Особенности скважин для теплового насоса
Одним из наиболее эффективных способов организации отопления в частном доме является использование тепловых насосов. Эти приборы используют тепло воды для горячего водоснабжения или обогрева помещений. Применение данного метода позволяет экономить до 75%, обеспечивая при этом комфортные условия для проживания в частном доме или на даче.
Особенности скважин для тепловых насосов
Главным элементом в работе системы отопления при использовании данного метода является скважина. Ее бурение производится с целью установки в ней специального геотермального зонда и непосредственно теплового насоса.
Организация обогревательной системы на основе теплового насоса рациональна как для небольших частных коттеджей, так и для целых фермерских угодий. Вне зависимости от площади, которую необходимо будет отапливать, перед бурением скважин следует провести оценку геологического разреза на территории объекта. Точные данные помогут корректно рассчитать количество необходимых скважин.
Глубина скважины должна подбираться таким образом, чтобы она не только могла обеспечивать теплом в достаточном количестве рассматриваемый объект, но и позволяла выбрать тепловой насос со стандартными техническими характеристиками. Для увеличения теплообмена в полость скважин, где располагается вмонтированный контур, заливается специальный раствор (в качестве альтернативы раствору можно использовать глину).
Главное требование, предъявляемое к бурению скважин для тепловых насосов, - полная изоляция всех, без исключения, горизонтов подземных вод. В противном случае попадание воды в нижележащие горизонты можно будет расценивать как загрязнение. Если же теплоноситель попадет в подземные воды, это будет иметь негативные экологические последствия.
Бурение скважин, предназначенных для тепловых насосов, – процесс серьезный, требующий внимательности, аккуратности и высокой технологичности.
Виды скважин
Тепловые насосы, как уже говорилось выше, могут получать тепло как из воды, так и из воздуха и земли. Если рядом с объектом, в котором планируется установка отопительной системы, есть водоем, то наиболее рациональным будет монтаж водяного внешнего контура.
Скважина - альтернативное решение для участков, не имеющих выхода к водоемам, в которых отсутствует возможность установки горизонтального земляного контура. Принято выделять несколько основных типов скважин для тепловых насосов.
- Обыкновенная – вертикальный земляной контур – система длинных труб, которые опускаются на глубину до 150 метров. Площадь скважины невелика, однако для ее организации потребуется специальное бурильное оборудование. Применение данного типа скважины эффективно, благодаря тому, что на глубине температура воды всегда стабильна и равняется примерно 10 градусам. Вертикальный земляной контур допускает также сброс теплоты.
- Переливная – принцип работы системы заключается в том, что две скважины бурятся на расстоянии, не превышающем 50 метров друг от друга. Одна скважина служит для забора грунтовых вод, которые впоследствии пропускаются сквозь насос и направляются во вторую.
Применение данного типа скважин в отопительной системе требует дополнительных расходов на электроэнергию для перелива воды.
Устройство скважины
Несмотря на то, что обустройство скважины, предназначенной для тепловых насосов, требует особой внимательности и серьезного подхода, ее организация может выполняться собственными силами владельца объекта, для которого создается система отопления. Это поможет существенно сэкономить, получив при этом качественный результат.
Технология бурения достаточно проста: сперва следует вырыть шурф, глубиной до двух метров (при этом важно проводить работы таким образом, чтобы не осыпались стенки). После этого устанавливается вышка и предварительно собранная бурильная штанга опускается в шурф.
Процесс бурения будет успешным при условии выполнения нескольких советов:
- После прохождения каждых 50-70 сантиметров бурильные инструменты обязательно должны очищаться.
- В твердых грунтах бурить скважину вручную достаточно сложно, поэтому рационально использовать ударное бурильное оборудование.
- Песок, попадающийся в скважине, следует извлекать при помощи желонки.
После преодоления водоупорного и водоносного слоев бурение можно прекращать. Теперь скважина для теплового насоса может подготавливаться к началу функционирования. Основная подготовка заключается в очищении воды от загрязняющих примесей и установке фильтра на дно скважины. Заключительный подготовительный этап – заполнение оставшегося свободного пространства песком.
aquagroup.ru
Бурение скважин под тепловые насосы
Одним из способов получения тепла из недр Земли является размещение контура (зонда) теплового насоса в скважине, что позволяет сэкономить до 75% энергии, используемой для отопления и приготовления горячей воды.Тепловой насос — это компактный аппарат, использующий тепло земли, воды или воздуха и обеспечивающий автономное отопление и/или горячее водоснабжение.
Геотермальное бурение скважин проводят для последующей установки геотермального зонда и теплового насоса. Система отопления на основе теплового насоса может обеспечить теплом как частные дома, так и предприятия и фермы. При этом предварительно специалисты оценивают геологический разрез в районе объекта для определения количества необходимых скважин. Скважина подбирается такой глубины, чтобы максимально обеспечить объект теплом и в тоже время подобрать оптимальный тепловой насос.
После того, как скважины пробурены, в скважины опускают геотермальный зонд, соединенный специальным трубопроводом с насосной станцией в помещении.
Буровые установки позволяют бурить скважины диаметром до 200мм при индивидуальном заказе до 350мм и глубиной до 120м. Бурение скважины глубиной до 25м займет до 1 дня, при глубине от 25 м до 55 м может занимать до 3-х дней, от 55м до 120 может занять от 1 до 2-х недель. От заключения договора до начала бурения скважины - от 3-х дней ( в зависимости от занятости буровой техники и персонала.)
Принцип действия:
Принцип действия теплового насоса основан на использовании тепловой энергии, извлеченной из воды или почвы. Незамерзающая жидкость, получившая тепло из скважины, передается из трубопровода и направляется в тепловой насос, где температура ее понижается, а отдаваемое тепло используется для отопления здания и приготовления горячей воды. Затем охлажденная жидкость возвращается обратно, где вновь забирает тепло.
Высокий коэффициент преобразования позволяет получить до 5 кВт тепловой энергии, затратив при этом всего 1 кВт электрической.
old.homeforlife.ru
Бурение скважин для тепловых насосов
Компания Geopumps оказывает услуги по проектированию и монтажу отопления, кондиционирования и ГВС на базе геотермальных тепловых насосов. Мы поставляем оборудование ведущих производителей, проводим технические расчеты, запускаем, тестируем и настраиваем все элементы систем. Один из видов деятельности компании – бурение скважин под тепловые насосы. Мы можем решить эту задачу с наименьшими затратами для заказчика, сделать работу оборудования эффективной и безотказной.
Цены на бурение скважин
Бурение обычной скважины
1200 руб
за погонный метр
Водяная скважина
1800 руб
за погонный метр
Бурение под тепловые насосы состоит из следующих этапов:
- Расчет глубины и количества скважин. В качестве исходных данных мы берем производительность насоса, теплопроводность подземных горных пород, их температуру.
- Определение рабочих точек. Мы располагаем скважины на расстоянии, исключающем взаимное влияние зондов друг на друга. Для этого сотрудник компании проводит предварительный осмотр объекта.
- Наша буровая установка очень компактна. Не требуется заезда на территорию крупногабаритной техники.
- Для производства работ достаточно площадки 20-25 м².
- Буровые работы. Мы используем установку, позволяющую бурить на различную глубину. На практике используются вертикальные и наклонные скважины протяженностью 50 - 150 м.
- Погружение зондов. По окончании бурения, опускают геотермальные зонды, обвязывают их, а также сборные коллектора, затем заполняют систему незамерзающей жидкостью, проверяют герметичность.
Тампонирование
Тампонирование – один из наиболее важных этапов обустройства скважины для теплового насоса. Мы заполняем зазор между зондом и стенками скважины, специальной суспензией с высокой текучестью, которая при застывании перекрывает водоносные слои, образует прочную оболочку, защищает зонд от деформации и разгерметизации при оседании или смещении грунта. Мы используем тампонажные материалы с высокой теплопроводностью, в результате сохраняется высокая термальная эффективность системы.
Почему обращаются к нам?
- Работаем без привлечения субподрядчиков. Используем собственную технику, выбираем качественные материалы для тампонирования скважин и изготовления зондов, коллекторов и их обвязки. Это позволяют давать гарантии работоспособности теплообменных контуров.
- Грамотно рассчитаем количество и глубину скважин. Используем проверенные геологические данные или производим измерение теплопроводности грунта. Точно сможем определить, сколько тепла можно будет получить с каждого зонда.
- Официально представляем насосы ведущих производителей. Наши поставщики Mammoth, Ecoforest, Jaspi, Nibe, предоставляют всю техническую информацию, необходимую для расчета, проектирования, монтажа, обслуживания и эксплуатации.
- Бурим скважины для теплового насоса на воду. Наша техника позволяет проводить бурение на известняк. Вы получите автономный источник качественной артезианской воды на собственном участке.
Получить консультации по эксплуатации геотермального оборудования можно у сотрудников компании Geopumps. Чтобы задать вопросы, воспользуйтесь формой обратной связи.
www.geopumps.ru
