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.
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:
- 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.
Код товара: npvh113
Метр бурения геотермальной скважины
Наличие: На складе
Наша компания готова выполнить бурение скважин под тепловые насосы. Квалифицированные специалисты об..
Код товара: zond
Монтаж (опуск) геотермального зонда (1 п.м.)
Наличие: На складе
Обсадные трубы для бурение геотермальных скважин не применяются.
В строительстве прослеживается тенденция к использованию экологически чистых технологий. Бурение геотермальных скважин позволяет использовать природное тепло Земли для отопления жилых домов. Технология применяется не только в районах с высокой сейсмической активностью. Она используется даже в Москве и Санкт-Петербурге, а эти города расположены на спокойной Восточно-Европейской платформе.
Преимущества геотермального обогрева
Отопление загородного дома с помощью геотермальной шахты имеет преимущества:
Поступление энергии не зависит от магистральных сетей, наличия топлива.
Срок службы правильно установленной системы составляет десятки лет.
Бурение почти не наносит вреда природе. Нет выбросов в атмосферу.
Геотермальная скважина в Москве и области может быть расположена на любом типе грунта. Оборудование можно использовать и для кондиционирования.
Отсутствуют риски пожара, взрыва бытового газа, отравления токсинами и других чрезвычайных ситуаций.
Что такое геотермальная скважина
Это шахта с тепловым насосом внутри. Глубина бурения геотермальной скважины в Москве составляет 30-90 метров. В среднем 1 метр длины дает 50 Вт энергии. Для отопления дома нужна система из нескольких шахт. Количество зависит от площади коттеджа, потребности в энергии.
Глубина промерзания грунта в Московской области: не более 1,5 метров. Ниже этой отметки всегда сохраняется плюсовая температура. Для нагрева теплоносителя необходима температура почвы +8 градусов и выше. Чтобы повысить эффективность обогрева, шахту заполняют веществом.
В основе работы насоса находится цикл Карно. По трубам циркулирует теплоноситель – фреон. Он бесконечно испаряется и конденсируется в теплообменниках. Во время оборота он переносит тепловую энергию земли в обогревательные приборы. В домашних радиаторах циркулирует обыкновенная вода.
Виды скважин под тепловой насос
Бурение скважины под тепловой насос можно провести двумя способами:
Вертикально. Расстояние между соседними шахтами не менее 4 метров. На глубине они соединены траншеями. Количество каналов зависит от потребности в тепле.
Наклонно (под углом к поверхности). Главный колодец уходит на 4 метра вглубь. Затем он разветвляется на наклонные каналы. Количество: 10 штук и более. Длина: до 30 метров.
Выбор методики бурения зависит от состояния участка. Монтаж вертикальной системы требует большого объема земляных работ. Лучше проводить их до строительства дома. Наклонные шахты можно бурить, когда на участке есть 5 м 2 свободной территории.
Существует метод горизонтального обустройства шахты. Он требует значительного объема работ. Над любой шахтой нельзя сажать деревья, чтобы корни не повредили оборудование. Поэтому горизонтальный метод на практике осуществляется редко.
Бурение под ключ: услуги и стоимость
Наша компания проводит обустройство геотермальных систем для отопления домов под ключ. Мы выезжаем в любой район Подмосковья или Новой Москвы. В перечень услуг входит:
Проектирование с учетом теплообмена здания, особенностей рельефа участка.
Подбор оборудования согласно проекту. Доставка техники по Московской области.
Бурение геотермальных каналов с помощью крупной или малогабаритной установок.
Монтаж теплового насоса и геотермального зонда в новую скважину.
Подключение оборудования. Тестирование работы приборов.
Подготовка паспорта на скважину. Помощь в согласовании документов.
Цена геотермальной системы отопления под ключ начинается от 550 000 рублей. Сумма зависит от проекта, себестоимости техники, сложности бурения. Каждый клиент получает персональный расчет сметы. Устройство системы требует вложений только на начальном этапе. В будущем вы сможете быстро их окупить.
Не понадобится платить за магистральное отопление, покупать топливо. Почти не будет расходов на техобслуживание. Производство энергии в 3-7 раз будет превышать затраты электричества на работу приборов (выгода зависит от проекта).
Компания ЗАО «Гидроинжстрой» выполняет бурение скважин под тепловые насосы. Компания имеет большой опыт бурения скважин в различных районах Московской области и в Центральном Федеральном Округе.
В последнее время, в связи с уменьшением запасов традиционного топлива и постоянным ростом цен на энергоносители, становится все более актуальным использование альтернативных источников тепла. Во всем мире энергоносители постоянно дорожают. Как снизить расходы на отопление и одновременно поднять его эффективность? Задачу поможет решить геотермальное бурение скважин для теплового насоса. Применив современные технологии, Вы уже сегодня можете эффективно использовать неисчерпаемое и доступное тепло Земли для обогрева своего загородного жилища. Для установки такого оборудования выполняется бурение скважины, глубина которой может составлять десятки метров. Сегодня цена теплового насоса вместе с монтажом вполне по карману большинству граждан России.
Тепловой насос — это устройство для переноса и преобразования тепловой энергии из низко потенциального источника тепла в более высокую. Принцип работы теплового насоса для отопления аналогичен холодильным установкам и основан на извлечении тепла из любого внешнего источника, причем наиболее подходящим является температурное поле Земли за счет постоянства и неисчерпаемости.
Тепловой насос работает по законам физики, не нарушая закон сохранения энергии. Геотермальный тепловой насос охлаждает землю, отбирая у неё тепло, которое она накопила за лето, и передает его в дом. Тепловой насос потребляет электроэнергию для передачи тепла от земли в помещение. Обычно тепловой насос потребляет в 5 раз меньше энергии чем выкачивает из земли. Т.е. тепловой насос потребляющий 1 кВт электроэнергии будет выдавать 5 кВт тепловой энергии для отопления и подогрева воды. Для отопления дома 100м2 достаточно теплового насоса потребляющего 2 кВт электричества. Для сравнения, электрочайник потребляет электричества также.
Преимущества и достоинства тепловых насосов:
- Экономичная эффективность — на 1 кВт затраченной энергии выдает до 5 кВт тепла. Принцип работы теплового насоса базируется не на производстве, а на переносе (транспортировке) тепловой энергии, то можно утверждать, что его КПД больше единицы. Что за чушь? — скажете Вы.В теме тепловых насосов фигурирует величина — коэффициент преобразования (трансформации) тепла (КПТ). Именно по этому параметру сравнивают между собой агрегаты подобного типа. Его физический смысл – показать отношение полученного количества теплоты к величине, затраченной для этого, энергии. К примеру, при КПТ = 4,8 затраченная насосом электроэнергия в 1кВт позволит получить с его помощью 4,8 кВт тепла безвозмездно, то есть даром от природы.
- Экологически безвреден и безопасен. В тепловом насосе отсутствуют продукты горения, а его малое энергопотребление меньше «эксплуатирует» электростанции, косвенно снижая вредные выбросы от них. Хладагент, используемый в тепловых насосах, озонобезопасен и не содержит хлоруглеродов.
- Двунаправленный режим работы (возможность охлаждения -кондиционирования). Тепловой насос может в зимнее время обогревать помещение, а в летнее — охлаждать. Отобранную из помещения «теплоту» можно использовать эффективно, например, подогревать воду в бассейне или в системе ГВС.
- Безопасность эксплуатации. В принципе работы теплового насоса Вы не рассмотрите опасных процессов. Отсутствие открытого огня и вредных опасных для человека выделений, низкая температура теплоносителей делают тепловой насос «безобидным», но полезным бытовым прибором.
- Универсальная повсеместность применения. Даже при отсутствии доступных линий электропередач работа компрессора теплового насоса может быть обеспечена дизельным приводом.
- Монтаж не требует согласований. Недра Земли ниже определенной глубины имеют постоянную положительную температуру, значение которой не зависит от времени года на поверхности. Именно это природное свойство постоянства положительной температуры на глубине позволяет использовать тепловой насос практически в любых средах — не только в земле (мягких грунтах), но и в скальных породах, а также в воде.
- Полная автоматизация процесса отопления помещения. Простота ухода за оборудованием.
- Срок окупаемости бурения скважины и установки теплового насоса 2-4 года.
- Отсутствие необходимости в топливе.
В Советском Союзе был практически бесплатный газ и подводили его к домам бесплатно. Сейчас же средняя стоимость подключения газа коттеджу в Подмосковье составляет от 500000 до 1500000 рублей. Вам придется еще обустроить специальное помещение для газового котла, сделать дымоход и вентиляцию. Пройти согласование в газовой службе и т.д и т.п.
Средние сроки подключения газа к дому сейчас в России составляют примерно 5 лет.
Всё это время Вам придется отапливаться электричеством, соляркой или газгольдером. Установка дизельного котла или газгольдера и емкостей для них стоит дорого. Газ для газгольдера и дизельное топливо постоянно дорожают. Отопление дома 300 м2 газгольдером или дизелем стоит 15-25 т.руб в месяц. Отопление электричеством такого же дома обойдется в 25-30 т.р. Во многих случаях подключение газа невозможно или экономически не оправдано.
В развитых странах с дорогими энергоносителями тепловые насосы активно используются уже более 50 лет. В некоторых европейских странах государство субсидирует установку тепловых насосов в частных домах, а административные здания строятся только с геотермальной системой отопления.
Тепловые насосы различаются — По типу используемого вида рассеянного тепла:
- Грунт-вода (используют закрытые грунтовые контуры или глубокие геотермальные зонды и водяную систему отопления помещения);
- Вода-вода (используют открытые скважины для забора и сброса грунтовых вод — внешний контур не закольцованный, внутренняя система отопления — водяная);
- Вода-воздух (использование внешних водяных контуров и системы отопления воздушного типа);
Цены на бурение скважин под тепловые насосы
Стоимость работ по установки первого контура геотермального отопления
| № п.п. | Виды работ | Ед. изм. | Цена в рублях |
|---|---|---|---|
| 1 | Бурение скважин по мягким породам | 1 п.м. | 600 |
| 2 | Бурение скважин по твердым породам (известняки) | 1 п.м. | 900 |
| 3 | Монтаж (опуск) геотермального зонда) | 1 п.м. | 100 |
| 4 | Опресовка и заполнение внешнего контура | 1 п.м. | 50 |
| 5 | Обсыпка скважины для улучшения теплоотдачи (гранитный отсев) | 1 п.м. | 50 |
Почему я выбрал тепловой насос для системы отопления и водоснабжения дома?
Итак, я купил участок для строительства дома без наличия газа. Перспектива подвода газа — через 4 года. Надо было решать, как до этого времени дожить.
Рассматривались следующие варианты:
-
1) газгольдер
2) дизтопливо
3) пеллеты
Затраты при всех этих видах отопления соразмерны, поэтому принял решение сделать подробный расчет на примере газгольдера. Соображения были такие: 4 года на привозном сжиженном газе, потом замена форсунки в котле, подвод магистрального газа и минимум затрат на переделку. В итоге получается:
- для дома в 250 м 2 затраты на котёл, газгольдер около 500 000 руб
- участок надо весь перерыть
- наличие удобного подъезда для заправщика на будущее
- содержание около 100 000 руб в год:
- в доме будет отопление + горячая вода
- при температуре -150°С и ниже затраты 15-20 000 руб в месяц).
- газгольдер + котел — 500 000 руб
- эксплуатация 4 года — 400 000 руб
- подвод магистральной газовой трубы на участок — 350 000 руб
- замена форсунки, обслуживание котла — 40 000 руб
Всего — 1 250 000 рублей и большое количество суеты вокруг вопроса отопления в ближайшие 4 года! Личное время в пересчете на деньги — тоже приличная сумма.
Поэтому мой выбор пал на тепловой насос с соразмерными затратами на бурение 3 скважин по 85 метров и его покупку с монтажом. Тепловой насос Buderus 14 квт работает уже 2 года. Год назад поставил отдельный счетчик для него: 12000 квт часов за год. В пересчете на деньги: 2400 руб в месяц! (Месячный платеж за газ был бы больше) Отопление, горячая вода и бесплатное кондиционирование в летнее время!
Кондиционирование работает за счет подъема теплоносителя при температуре +6-8°C из скважин, который и используется для охлаждения помещений через обычные фанкойлы (радиатор с вентилятором и датчиком температуры).
Обычные кондиционеры тоже очень энергоемкие — не менее 3 кВт на каждую комнату. То есть 9-12 кВт на весь дом! Эту разницу тоже надо учитывать в окупаемости теплового насоса.
Так что окупаемость в 5-10 лет — это миф для тех, кто сидит на газовой трубе, остальных милости просим в клуб "Зеленых" потребителей энергии.
