Одним из наиболее популярных способов получить тепло у земли для отопления загородных домов и коттеджей считается использование вертикальных зондов (коллекторов). Для монтажа этих устройств необходимо пробурить специальные скважины. Их глубина может составлять до ста метров. На текущий момент распространены две разновидности конструкций скважинных коллекторов:

- U-образная;

- «труба в трубе».

«Труба в трубе» подразумевает использование пластиковой трубы (диаметром от 30 до 50 мм), которая проходит по стальной оси, заваренной снизу. Подобная конструкция способна успешно сопротивляться возможным подвижкам фунта и обеспечивать отличную теплопередачу. Что касается её недостатков, то тут стоит отметить трудность выполнения монтажа. Для U-образных моделей в скважины укладываются петли (в большинстве случаев - две) металлопластиковых или полимерных труб, которые внизу соединяются наконечником, имеющим U-образную форму. В дальнейшем пространство, находящееся вокруг зонда, заполняется бетонито-цементной смесью или бурильным раствором, способствующим лучшей теплопередачи и обеспечению дополнительной защиты труб от возможных повреждений. Сверху по траншее трубы подводят к зданию. Желательно, чтобы расстояние между скважинами составляло не менее пяти метров (рекомендуется 15-20 метров), а эксплуатация подземных вод подразумевает перпендикулярное их потоку размещение зондов. Кроме того, существует вариант со спиральным вертикальным коллектором и применение строительных конструкций в качестве грунтового теплообменника, к примеру, фундаментных свай, соединенных с трубопроводами. Но, несмотря ни на что, теплоотбор должен составлять не более 100 кВт-ч/м ежегодно. Чтобы точно определить не­обходимую глубину скважины (длину зонда), нужно знать наиболее вероятное значение теплосъема. На него оказывает воздействие харак­тер почвы, способный изменяться с глубиной, наличие подземных вод или влажность. Значение удельного теплосъема находится в пределах от 20 Вт/м для осадочных сухих пород до 80. Температура на глубине более пятнадцати метров считают неизменной и равной десяти градусам. Во время подсчета длины труб в зонде не суммируются, так же как и протяженность петель в скважине – другими словами, расчет осуществляется по наибольшему теплосъему с одного метра скважины. Для того чтобы подобрать подходящий диаметр труб, нужно учесть потери давления для требуемых затрат теплоносителя. Разница температуры обратного и подающего участков петли принимают условно за пять градусов.

Особенности выбора оборудования

Температура антифриза (раствора) во внешнем контуре находится в пределах от 25 до 30 градусов, что объясняется изменением его объема. Таким образом, требуется монтаж расширитель­ного (с наибольшим из­быточным давлением - 2,5 бар и подпором 0,5), а на обратных линиях - накопительного аккумулятора-бака. Следует отметить тот факт, что чрезмерно частные остановки и пуски компрес­сора теплового насоса могут привести к его скорейшему износу. Подобный бак-аккумулятор считается полезным и при вероятном отключении электрической энергии. Вычисление его объема осуществляется с учетом соотношения приблизительно 20 л на 1 кВт мощности теплового насоса. Перебои в электроснабжении нуждаются в повышении мощ­ности отопительного оборудования на коэффициент к = 24/(24 - t), где t - время (ч) перерыва в электроснабжении. Стоит заметить, что этот коэффициент учитывается только тогда, когда это время составляет более двух часов. Принято считать, что до этого периода тепло­вая инерция загородного дома способна нивелировать последствия завершения работы отопительной установки.

Во многих густонаселенных районах на большей части территории нашей страны время, когда температура воздуха на улице опускается ниже отметки в -10 градусов, составляет не более 900 часов ежегодно. Что касается длительности отопительного сезона, то она составляет приблизительно 4500 часов. Не для кого не секрет, что выбор теплового насоса в расчете на функционирование в моновалентном режиме, с «пико­вой» (избыточной) мощностью, которая не используется на протяжении большей части года, является нерациональным. Самым эффективным принято считать бивалентный режим, когда включается дополни­тельный теплогенератор лишь в результате уменьшения температуры ниже расчетной (десять градусов ниже нуля). Это предоставляет возможность уменьшить не просто стоимость теплового насоса, но и дорогих работ по укладке коллектора внешнего контура, поскольку их объем будет зависеть исключительно от расчетного теплосъема. Следует заметить, что для загородного дома, площадь которого составляет приблизительно 150 м2, и где проживает пять человек, потребность в тепле для системы отопления составляет 14 кВт (с учетом, что тепловые потери равны 90 Вт/мг). Система горячего водоснабжения повышает это значение еще на один кВт - до 15. Периодические от­ключения электрической энергии на протяжении четырех часов требуют повышения мощности теплового насоса в 1,2 раза - до 18 кВт. Эксплуатация этого отопительного оборудования в моновалентном режиме может вызвать, к примеру, потребность монтажа теплового насоса с электрической мощностью примерно четыре киловатта. Использование моноэнергети­ческой бивалентной системы предоставит возможность уменьшить требуемую теплопроизводительность установки до 12 кВт. Следует отметить, что при этом расходуемая электрическая пиковая мощность равна приблизительно 9 кВт, цена на электрическую энергию за отопительный сезон при функционировании в моновалент­ном режиме будет только на 10 % меньше, чем в моноэнергетическом бивалентном. Эксплуатация твердотопливного или газового котла в качестве дополнительного или «пикового» источника тепла даст возможность еще больше уменьшить затраты.

Таким образом, тепловой насос не просто обеспечит Ваш загородный дом теплом и создаст уютную атмосферу, но и позволит значительно экономить семейный бюджет!