Вертикальный грунтовый коллектор (зонд). Энергетический колодец
Эта статья есть результатом многолетней работы Швеции по внедрению теплонасосных технологий с грунтом, в качестве источника низкопотенциального тепла для теплового насоса.
Под термином “энергетический колодец” в этой статтье подрозумевается комплексная система вертикальный грунтовый коллектор (зонд) со всеми дополнительными устройствами, как источник низкопотенциального тепла для теплового насоса.
Энергетический колодец с входящей в него коллекторной системой имеет срок службы более чем 100 лет, поэтому эта установка является важным капиталовложением для экономики Вашего жилища в течение долгого времени. Энергетический колодец можно в этом смысле представить как неиссякаемый нефтяной источник, из которого можно выкачивать экологически чистую энергию в течение всего жизненного периода Вашего дома.
Несколько поколений тепловых насосов смогут использовать один и тот же источник. Поэтому очень важно, чтобы установка производилась профессионально и согласно действующих нормативов. Скважина под вертикальный теплообменник должна быть достаточно глубокой, чтобы удовлетворять энергопотребностям, а также посредством ее не должны загрязняться подземные источники питьевой воды, например через проникновение загрязненной воды из верхних слоев.
Хозяин дома вместе с представителем бурильной компании должен выбрать место для бурения скважины. Примите во внимание возможные будущие планы достройки и другие изменения, которые Вы или следующий хозяин дома может предпринять. Т.е Вы должны выбрать наиболее практичное и экологически безопасное место для расположения скважины.
Хороший вертикальный теплообменник должен удовлетворять следующим основным требованиям:
- Вертикальный грунтовый коллектор должен располагаться так, чтобы надземные его части были защищены от повреждений (например, наезда на них). Крышка на скважине должна быть такой, чтобы препятствовать давлению грунтового коллектора при возможном обледенении или вероятном давлении артезианских вод, и быть наглухо закрытой для проникновения вниз воды с поверхности.
- Правильно производить крепеж вертикального теплообменника к твердой породе для зашиты от проникновения воды из окружающих поверхностных слоев вглубь колодца и загрязнения подземных источников.
- Глубина вертикального грунтового теплообменника должна соответствовать энергопотребностям. Грунтовый зонд должен обеспечивать то количество энергии, которое требуется для Вашего теплового насоса. Грунтовый теплообменник не должен быть слишком мелким. Если существуют планы по расширению площади обогрева дома (достройка, установка теплых полов и т.п.), то расчет длины вертикального теплообменника должен производиться в соответствии с этими планами. Углубление установленного вертикального коллектора является технически сложно и дорогостоящим.
Коротко об вертикальном грунтовом коллекторе
Возрастающее количество вертикальных коллекторов может содержать в себе угрозу естественным ресурсам грунтовых вод, т.е. коммунальному и частному водообеспечению, если необходимые меры предосторожности не предпринимались при установке грунтового теплообменника. Неудовлетворительно выполненная установка вертикального теплообменника теплового насоса может принести много беспокойства хозяину дома, например в форме неполадок с водоснабжением или неудовлетворительной работы теплового насоса по причине течи в шланге грунтового коллектора. Шведский институт геологических исследований разработал ряд норм, которые необходимо соблюдать при работе по установке энергоколодца.
При прокладке вертикального теплообменника работа осуществляется в 2 этапа.
Шаг 1 - Бурение в мягком грунте одновременно с укладыванием стальной трубы вниз до скальной породы. Защитная труба должна уйти вглубь твердой породы минимум на 2 м для уверенности в том, что верхние слои твердой породы с трещинами пройдены. После этого труба твердо закрепляется в скале(цементом в большинстве случаев). Это делается для того, чтобы избежать попадания грунта, воды и скального материала в скважину. При близком залегании твердых пород важно уложить трубу глубже.
Шаг 2 - Бурение в твердой породе производится до достижения заданной глубины.
Схема вертикального грунтового теплообменника
Расположение вертикального грунтового коллектора
Вертикальный коллектор должен, если возможно, располагаться не ближе 4 м от стены дома по причине специфике используемой техники.
Стальная труба
Для «обмуровки» вертикального теплообменника рекомендуется стальная труба (соответственно DIN 1626), которая имеет долгий срок эксплуатации при обычных условиях. Труба должна укладываться в мягкий слой и захватывать, как минимум, 2 м твердой породы, однако иметь общую длину минимум 6 м.
Ниже приводятся рекомендации относительно размеров стальной трубы, рекомендуемая толщина трубы обеспечивает срок эксплуатации в 96 лет.
139,7 мм x >= 5,6 мм*
168,3 мм x >= 5,6 мм*
193,7 мм x >= 5,4 мм*
* Толщина трубы должна составлять минимум 5,0 мм.
Сварочные швы между трубами должны быть прочными и выдерживать рабочее давление.
Бурение скважины в первичных породах
Во время бурения необходимо постоянно производить пробы на хлоридосодержание. Высокое хлоридосодержание может привести к распостронению соленой воды в близлежащие водяные колодцы.
Если высокое содержание констатируется (>100мг/л), следует этот факт, а также данные о % содержания и уровне отметить в протоколе энергоколодца.
Бурение скважины в осадочных породах
При бурении в осадочных породах возрастает риск загрязнения.
Укладка вертикального грунтового теплообменника
Нижеуказанные материалы и требования к работам по установке вертикального коллектора имеют своей целью уменьшить риск возможной течи незамерзающей жидкости (антифриза) и падению давления в грунтовом коллекторе. В качестве вертикального коллектора может выступать двойной пластиковый шланг (PEM PN 6,3) согласно SIS 3362, соединенный с произведенным фабрично сгибом возврата.
Шланг грунтового коллектора должен инспектироваться на предмет возможных повреждений при транспортировке и/или контрольный тест должен производиться до опускания вертикального коллектора в скважину. Контрольное испытание должно производится после установки вертикального теплообменника одновременно с испытанием теплового насоса.
Порядок укладки вертикального теплообменника теплового насоса
Вертикальный коллектор укладывается на лебедку в 3 м от скважины.
Соедините насос с двумя входами на адаптере или на крышке подключения, если такая используется.
Наполните грунтовый коллектор незамерзающей жидкостью и позвольте ей циркулировать в шлангах 10-15 мин для того, чтобы избавиться от воздуха у стенок шлангов.
Остановите наполнение, произведя испытательное давление (4-5 бар достаточно) вертикального теплообменника.
Проконтролируйте, что нет течи и затем закройте грунтовый коллектор. Проконтролируйте, что уровень воды в скважине не слишком низок. Пропустите шланги с грузом вертикального зонда через направляющую петлю и дайте им спокойно соскользнуть вниз.
Теплообмен вертикального коллектора с грунтом
При использовании материалов этого сайта, ссылка на www.progress21.com.ua есть обязательной.