В наше время геотермальные тепловые насосы считаются одной из самых эффективных систем кондиционирования и охлаждения. Основной составляющей этого оборудования считаются коллекторы. Следует заметить, что только грамотный выбор их модели и способа укладки способен гарантировать наилучший результат.
Укладка коллекторов
На сегодняшний день укладка коллекторов осуществляется следующими способами:
● змейкой;
● улиткой;
● корзинкой.
Давайте остановимся на каждом из вариантов более подробно. Укладка коллекторов улиткой и змейкой подразумевает использование полиэтиленовых труб. Их диаметр находится в пределах от 16 до 26 мм, что касается глубины закладки, то она составляет от 0,8 до 1,2 м.
Метод «улитка» подразумевает прокладывание обратного и подающего трубопровода рядом. Он используется в том случае, если требуется добиться равномерного охлаждения почвы. Такая укладка поможет не допустить формирования зон грунта, характеризующихся чрезмерно низкой температурой и способных становиться причиной отрицательного воздействия на вегетативную систему растений.
Закладывание коллектора змейкой используется намного чаще, что объясняется более легкой системой фиксирования и раскладывания в земле. Чтобы не допустить переохлаждения почвы рекомендуется устанавливать улитки и змейки с шагом, составляющим более 40 см.
Габариты этих коллекторов выбираются в зависимости от теплоэффективности земли, зависящей от таких условий:
● Степень влажности почвы;
● Плотность;
● Характер грунта.
Следует заметить, что значение теплоэффективности будет выше, если дисперсность будет меньше, поскольку в такой почве содержится меньше воздуха.
Определение необходимой площади поверхности, предназначенной для укладки коллектора, определяется на основе таких параметров:
● коэффициент преобразования теплового насоса;
● теплоэффективность грунта;
● тепловая мощность отопительной системы (именно она в дальнейшем поможет вычислить используемую мощность насоса и тепловую мощность коллектора).
Определение площади участка, требуемого для улиточного или змеевикового коллектора, осуществляется с учетом следующих параметров: требуемой мощности теплового насоса, среднего коэффициента преобразования и теплосодержания грунта.
Последним способом укладки коллекторов является «корзинка». В этом случае трубы создаются из полиэтилена и закрепляются за счет металлической или пластиковой арматуры. В большинстве случаев их закладывают на глубину около полутора метров. Эта разновидность коллекторов считается относительно новой – они используется на протяжении последних двух лет. Наибольшую популярность среди потребителей они уже сумели завоевать на территории Германии и Швейцарии. Это и неудивительно, так как эффективность этого оборудования примерно на 40-50% больше в сравнении с прочими коллекторами. За счет компактных размеров коллекторы, уложенные корзинкой, могут использоваться, как в процессе реконструкции старых установок, значительно повышая их мощность, так и для создания новых.
Что касается корзинок, то они могут иметь цилиндрическую или коническую форму. Помимо этого, они бывают заводской сборки или могут собираться на месте. Корзинки, отличающиеся цилиндрической формой, создаются трех типоразмеров.
Разновидности коллекторов для геотермальных установок
Как уже говорилось выше, максимальная эффективность геотермальных установок зависит от выбора модели коллектора. На сегодняшний день чаще всего используются следующие: кольцевые, спиральные коллекторы, геотермические сваи и коаксиальные зонды.
1. Кольцевые коллекторы. Для их создания применяются пластиковые трубы, диаметр которых находится в пределах от 16 до 22 мм. Что касается глубины их укладки, то она составляет не более двух метров. Процесс установки колец осуществляется как в один, так и в несколько слоёв. В большинстве случаев они размещаются в траншеях. Следует заметить, что рытье траншей считается менее затратной процедурой, чем масштабное снятие грунта. Конфигурация траншей может быть самой разнообразной – это зависит исключительно от характера почвы и наличия определенных запретов или ограничений.
Кольца классифицируются на следующие категории:
● закрытого типа;
● открытого типа.
Закладывание колец в грунт в два-три яруса и объединение их в параллель занимает меньше территории и нуждается в меньшем количестве работ. По сравнению с одноярусной, это решение предоставляет возможность добиться меньшего удельного тепловосприятия (на один погонный метр). Уменьшение этой характеристики объясняется термической интерференцией, наблюдающейся между витками коллектора. Стоит отметить, что в большинстве случаев затраты на дополнительную протяженность труб существенно превышают цену на земляные работы (дополнительные), предусматриваемые установкой одноярусного коллектора. Чтобы не допустить чрезмерного охлаждения почвы, специалисты рекомендуют соблюдать расстояние между траншеями, составляющее приблизительно полтора метра.
2. Спиральные коллекторы. С целью создания подобных устройств применяются пластиковые трубы. Их диаметр (внутренний) находится в пределах от 16 до 22 мм. Что касается глубины, на которую они укладываются в почву, то она составляет не более двух с половиной метров. Формирование спирали коллектора осуществляется за счет колец, имеющих одинаковый диаметр. Степень накладывания петель может быть большим, средним или сжатым. Фиксирование шага смещения производится при помощи специальных элементов крепления. Спиральные теплообменники укладываются в почву, как за счет прокладывания траншей, так и рытья котлована. В первом случае петли укладываются горизонтально или вертикально (глубина – от одного до двух с половиной метров), что касается рытья котлована, то в этой ситуации применяется исключительно горизонтальная укладка (глубина от одного до полутора метров). Чтобы не допустить значительного охлаждения грунта специалисты рекомендуют соблюдать расстояние между траншеями, равное 2,5 м.
3. Коаксиальные зонды. Это устройство выполнено в виде коаксиального трубопровода. Его внешняя труба выступает в качестве теплообменной поверхности между почвой и теплоносителем. Что касается внутренней, то в ней осуществляется обрабатывание от теплового насоса. С целью обеспечения защиты зонда от подземных вод и повышения теплообмена, важно обустроить защитную «рубашку», изготавливаемую из бентонита и цемента. Наиболее современные модели коаксиальных зондов оборудуются внутренними трубами, выполненными из полиэтилена, характеризующегося высокой плотностью, а также внешними, созданными из нержавеющей стали. Это предоставляет возможность защитить установку от коррозийных процессов. Помимо этого, зонд приобретает отличную степень механической прочности, что способствует оказанию нормального сопротивления почвенному давлению. Мощность этого коллектора зависит от выбранной модели зонда, характера грунта и глубины укладки.
4. Геотермические сваи. Их эксплуатация осуществляется в том случае, когда отсутствует возможность применять остальные разновидности геотермических коллекторов. В качестве примера можно привести ситуацию, когда бурению скважины для зонда сопутствуют определенные трудности (тяжелая почва, базальты и т.д.). Для того чтобы применять сваи сооружения для почвенного коллектора, нужно заложить в них трубы в виде спирали или буквы «U». В дальнейшем эти трубы будут присоединяться параллельно к единственной общей гребенке, которая, в свою очередь, подключается к тепловому насосу. Представленная технология считается относительно простой, но, в тоже время, и достаточно дорогостоящей. На сегодняшний день геотермические сваи используются в системах, которые предназначены для отопления загородных домов, в сваях которых вмонтирован коллектор. Что касается тепловой мощности этого устройства, то она определяется в зависимости от длины труб и модели коллектора.
Это инновационное оборудование, независимо от выбора модели, предоставляет возможность навсегда избавиться от проблем, связанных с отоплением частного дома, и подарит комфорт проживания на протяжении круглого года!
