Энергетическая корзина
Грунтовый коллектор представляет собой длинную трубу, горизонтально уложенную под слоем грунта чуть ниже глубины промерзания или даже на глубине промерзания (от 1 до 2 м). Схема раскладки петли — змейка, спираль, лесенка и др. — определяется теплопроводностью грунта и геометрией участка. Шаг укладки выбирается в зависимости от условий, но обычно не должен быть менее 0,6 м. Площадку, на которой уложена труба, можно использовать только под газон или однолетние цветы, кусты и деревья на ней сажать нельзя: они могут повредить трубу. Кроме того, желательно, чтобы площадка была хорошо освещена солнцем — это позволит значительно увеличить производительность коллектора. В среднем теплосъем с 1 м2 поверхности грунта составляет от 10 до 35 Вт. Площадь коллектора во многом зависит от того, насколько грунт насыщен водоносными слоями: чем больше в почве воды, тем эффективнее работает установка. Длину трубы в одной петле стремятся ограничить (не более 600 м), иначе заметно увеличивается расход энергии на циркуляционном насосе. Если нужна большая мощность, петель делают несколько. В грунтовом коллекторе, как и в зонде, циркулирует рассол.
Грунтовый коллектор
Энергетическая свая — это, по сути, тот же самый геотермальный зонд, только бетон, залитый в скважину, не просто исполняет роль фиксатора трубы, но и является частью фундамента здания. Укладка трубы может быть проведена с помощью заранее изготовленных фундаментных свай или непосредственно на строительной площадке, где контуры труб размещаются в конструкциях свай, которые впоследствии заливаются бетоном. Использование энергетических свай позволяет рационально использовать площадь здания, поскольку фактически получается конструкция «2 в 1».
Энергетическая свая
Для отбора тепла бурятся скважины, глубина и количество которых зависят от технических расчетов, основанных на структуре грунта в конкретной местности и от мощности отопительной установки. После чего скважина заполняется бетонирующим составом, обеспечивающим герметичное и долговременное сопряжение зонда с окружающими породами и гарантирует хорошую теплопередачу. Сам геотермальный зонд представляет собой заполненную рассолом полиэтиленовую трубу диаметром 25-40 мм с U-образной петлей в основании, реже используется коаксиальная конструкция (труба в трубе). Остывший теплоноситель заходит в скважину, нагревается и поднимается в испаритель внутреннего контура теплонасоса. Глубина скважины может достигать 150 м, но в некоторых регионах (например, Московская область) целесообразно бурение нескольких более мелких скважин (обычно до 30 м), на которые не требуется получение «Лицензии на право пользования недрами и разрешение на бурение скважины». Рассолом называют хладагент, кипящий при низких температурах.
Геотермальный зонд
Трубу под землей можно прокладывать различными способами. Самыми распространенными являются геотермальный зонд, грунтовый коллектор, энергетическая корзина и энергетическая свая.
Третий вариант заключается в прокладке под землей трубопровода с циркулирующим в нем теплоносителем с низкой температурой кипения, который нагревается, испаряется и поступает назад в тепловой насос. Этот способ приобрел в нашей стране наибольшую популярность ввиду отсутствия в достаточном количестве местностей с повышенной геотермальной активностью (как, например, в Исландии) и сложностью с получением разрешения на бурение слишком глубоких скважин.
На глубине температура земной коры перестает зависеть от сезонных колебаний и географической широты и увеличивается по линейному закону приблизительно на 3 °С каждые 100 м
В некоторых районах нашей планеты геотермальная температура поднимается быстрее. Такие места обычно находятся в зонах повышенной сейсмической и вулканической активности, где сталкиваются или разрываются тектонические плиты. Здесь целесообразно применять второй способ, заключается в бурении скважин в твердой нагретой породе. Ее температура настолько высока, что закачанная в нее вода испаряется. Паром можно вращать турбину для выработки электроэнергии либо по классической схеме отбирать тепло посредством теплообменника.
Для отъема этого тепла необходимо пробурить две скважины: добывающую (всасывающую) и нагнетающую (принимающую). Вода из первой скважины подается насосом из расчета 0,25 м3/ч на 1 кВт тепловой мощности в испаритель теплового насоса, после чего сбрасывается во вторую скважину. Глубина скважин обычно не превышает 15-20 м. Скважины располагают на расстоянии примерно 15 м друг от друга, строго учитывая направление течения подземных вод: добывающая должна располагаться выше по течению.
В настоящий момент известны три схемы извлечения энергии, содержащейся в грунте и земной коре. Первая предусматривает отбор тепла из грунтовых вод, которые имеют хороший потенциал ввиду их круглогодичной постоянной температуры около 8-10 °С.
Недра Земли таят в себе колоссальные запасы тепловой энергии. Иногда она выходит на поверхность в виде вулканов и гейзеров, и мы можем получить представление о ее громадном потенциале. Зачем же тогда тратить ископаемое топливо, одновременно сокращая его и без того оскудевшие запасы и загрязняя атмосферу продуктами сгорания? Почему бы не использовать энергию, бурлящую у нас в буквальном смысле слова под ногами? Температура земной поверхности крайне неоднородна и складывается из комбинации нагрева за счет солнечного излучения и собственной температуры грунта, нагреваемого из глубины планеты. По мере продвижения вглубь температура земной коры перестает зависеть от сезонных колебаний и географической широты и увеличивается по линейному закону приблизительно на 3 °С каждые 100 м.
Использование геотермальных резервов позволяет получить неиссякаемый источник энергии безграничной мощности. Задача состоит в безопасном для природы и человека извлечении этой энергии.
Автор: Л. Милова, технический редактор С.О.К.
Опубликовано: 2012 | 10
Геотермальные тепловые насосы. Обзор рынка
Сантехника. Отопление. Кондиционирование. Энергосбережение.
Архив С.О.К. | 2012 | 10 | Геотермальные тепловые насосы. Обзор рынка
Комментариев нет:
Отправить комментарий