отопление > Охлаждение > скважины > Тепловые насосы

Теплосъем грунтового теплообменника

Основные вопросы при расчете грунтовых теплообменников:

Теплосъем (условно измеряем в мощности Вт) от земли зависит от:
1. Теплопроводности грунта
2. Теплопроводности теплообменника
3. Площади поверхности теплообмена
4. Теплоемкости и веса теплоносителя (в данном случае воды)
5. Скорости движения теплоносителя в теплообменнике

Разберем влияние составляющих всех пунктов на итоговую мощность коллектора:

1. Теплопроводность грунта – зависит от материала земли, где «сверлится» скважина (глина, песок, известняк, камень), влажности, наличие грунтовых вод, сезонные колебания поверхностных температур… Для стандартного грунтового теплообменника, состоящего из одной петли из двух полиэтиленовых труб диаметром 32мм считается что именно от теплопроводности грунта мощность может колебаться от 30 до 100Вт с метра теплосъема. Т.е. от среднего значения плюс-минус 100%. Влажность, грунтовые воды увеличивают теплосъем, сухой грунт – уменьшает.

2. Теплопроводность теплообменника – странно, во многих источниках теории и практики тепловых насосов (на сегодня это основное применение грунтовых теплообменников) на эту тему ничего! В нашем случае теплообменник – это полиэтиленовые трубы толщиной 2-3мм, диаметром 32мм. Почему не учитывается ни толщина трубы в расчетах, ни поверхность теплообмена? Возможно, в рекламных целях, не надо пудрить потребителям голову? Или значение 2-3мм полиэтилена незначительно влияют на теплосъем? А грунт – это более существенно?

3. Площадь поверхности теплообмена грунтового теплообменника – думаю, тоже, зачем потребителям об этом знать. Но исполнителям нужно. Из школы – диаметр трубы на Пи на метр – так получим площадь поверхности одного метра трубы. Очевидно, чем больше диаметр трубы, тем больше теплосъем с метра. Но из-за того, что в петле из пластиковых труб неравномерно производится теплообмен с грунтом, увеличение площади поверхности (или диаметра труб) не прямо пропорционально увеличивает мощность теплосъема. В интернете несколько материалов*, где указано, например, что скважина где двойная петля (четыре трубы) всего на 20-23% повышает мощность теплосъема, чем одна петля (две трубы)
* статья «Кое-что из американского опыта проектирования тепловых насосов»

4. Теплоемкость и количество теплоносителя – вода в данном случае идеальный теплоноситель, что по цене, что по теплоемкости. Можно было бы еще воздух с компрессора подать в грунтовый теплообменник – но теплоемкости мало для теплосъема :)

5. Скорость движения теплоносителя определяется циркуляционным насосом, большинство насосов с регулируемой скоростью. Кстати скорость движения теплоносителя - основная современная проблема недорогих маломощных циркуляционников - это показали практические испытания теплосъема с одним и двумя циркуляционниками, подробнее здесь: //msd.com.ua/otoplenie/gruntovoe-oxlazhdenie/
Рашид
13.04.11г.

Видео демонстрационной смонтированной системы охлаждения на Вертикальном грунтовом теплообменнике и фанкойле: