Junkers. Геотермические тепловые насосы TM 60-1.110-1 / TE 60-1.170-1 для отопления и приготовления горячей расходной воды

Подождите немного. Документ загружается.

Для специалистов

Т е п л о д л я ж и з н и

Тетрадь проектанта

Геотермические тепловые насосы

TM 60-1...110-1 / TE 60-1...170-1

для отопления и приготовления горячей расходной воды

6 720 612 301 (05.09) OSW

Оглавление

1 Основы ....................................................... 3

1.1 Введение .............................................................. 3

1.2 Энергетическая политика – Типовые условия ... 3

1.3 Принцип функционирования .............................. 4

1.4 Коэффициент мощности, COP, коэффициент

эффективности .................................................... 5

1.5 Режимы эксплуатации тепловых насосов ......... 6

1.5.1 Моновалентный режим .................................... 6

1.5.2 Бивалентный режим ........................................ 6

1.5.3 Бивалентный режим ....................................... 6

1.6 Источники тепла .................................................. 7

1.6.1 Земля ................................................................... 7

1.6.2 Воздух ................................................................. 11

1.7 Система теплоотдачи и распределения .......... 12

1.7.1 Система теплоотдачи / Отопление пола ......... 12

1.7.2 Буферный бойлер ............................................. 12

1.7.3 Минимальное количество оборотной воды ..... 12

1.8 Экономия энергии с помощью ТН .....................13

2 Система геотермических тепловых

насосов JUNKERS ................................... 17

2.1 Обзор системы .................................................. 17

2.2 Геотермические тепловые насосы JUNKERS ... 18

2.2.1 Регулятор ........................................................... 20

2.2.2 Датчики температуры и опорные параметры ... 21

2.2.3 Компрессор ........................................................ 22

2.2.4 Конденсатор ...................................................... 23

2.2.5 Расширительный клапан .................................. 23

2.2.6 Испаритель ........................................................ 23

2.2.7 Насосы ............................................................... 24

2.2.8 Реле давления ................................................... 24

2.2.9 Фильтр-влагоотделитель .................................. 24

2.2.10 Смотровой глазок .............................................. 24

2.2.11 Защитные фильтры..................................... 24

2.2.12 Электропатрон дополнительного нагрева ........... 24

2.2.13 Трёхходовой клапан .......................................... 25

2.2.14 Бойлер из специальной стали с греющей

рубашкой (только в TM ...-1) ........................... 25

2.3 Тепловые насосы TM 60-1 ... 110-1 ............. 26

2.3.1 Устройство и комплект поставки ...................... 26

2.3.2 Монтажные и присоединительные размеры ... 27

2.3.3 Технические данные ....................................... 28

2.3.4 Характеристические кривые ........................... 29

2.4 Тепловые насосы TЕ 60-1 ... 170-1 .................... 30

2.4.1 Устройство и комплект поставки .................. 30

2.4.2 Монтажные и присоединительные размеры ... 31

2.4.3 Технические данные ....................................... 32

2.4.4 Характеристические кривые ............................ 33

2.5 Бойлеры для тепловых насосов ........................... 35

2.5.1 Описание и комплект поставки ......................... 35

2.5.2 Монтажные и присоединительные размеры ... 36

2.5.3 Технические данные ........................................ 37

2.6 Охлаждающий конвектор PK 750 / PK 1300 ... 38

2.6.1 Описание и комплект поставки ....................... 38

2.6.2 Монтажные и присоединительные размеры ... 38

2.6.3 Технические данные ........................................ 39

2.7 Коллектор отработавшего воздуха

помещений ........................................................ 41

2.7.1 Описание и комплект поставки ......................... 41

2.7.2 Монтажные и присоединительные размеры ... 41

2.7.3 Технические данные ........................................ 42

3 Планирование и определение

типоразмера тепловых насосов ......... 44

3.1 Последовательность выполнения задачи ...... 44

3.2 Вычисление отопительной нагрузки здания

(потребность в тепле) ................................. 45

3.2.1 Существующие объекты ................................... 45

3.2.2 Новостройки ....................................................... 45

3.2.3 Дополнительная мощность для ГВС ................ 45

3.2.4 Дополнительная мощность для периодов

планового отключения подачи электроэнергии

местными предприятиями энергоснабжения .... 46

3.3 Выбор источника тепла ......................................47

3.3.1 Пример: Грунтовой зонд ................................ 47

3.3.2 Пример: Грунтовой коллектор ........................ 49

3.3.3 Колодцы грунтовых вод .................................. 51

3.4 Расчёт основных параметров ТН ..................... 54

3.4.1 Моновалентный режим эксплуатации ........... 54

3.4.2 Моноэнергетический режим эксплуатации ... 55

3.4.3 Бивалентный режим эксплуатации ................. 56

3.4.4 Выбор теплового насоса ................................. 56

3.4.5 Аппараты TM ...-1 ............................................ 56

3.4.6 Аппараты TE ...-1 ........................................... 56

3.4.7 Расчёт параметров мембранного компенса-

ционного бака для рассольного контура ......... 57

3.4.8 Расчёт параметров резервуара-уловителя

в рассольном контуре ..................................... 57

3.5 Примеры планирования (выбор гидравлики

теплонасосной установки) .............................. 58

3.5.1 Обзор ................................................................... 58

3.5.2 Типовые (стандартные) установки ................... 60

3.5.3 Специальные установки ................................... 74

4 Вентиляция и охлаждение

с помощью теплового насоса ............... 76

4.1 Охлаждение ......................................................... 76

4.1.1 Расчёт расхода отточного и приточного воздуха .. 76

4.1.2 Отработавший воздух ....................................... 77

4.1.3 Приточный воздух ............................................. 78

4.2 Холодопроизводительность ............................. 79

4.3 Примеры планирования .................................. 81

4.3.1 Подключение охлаждающего

конвектора PK ... ............................................. 81

4.3.2 Подключение коллектора отработавшего

воздуха ALK ...................................................... 81

5 Приложения ............................................. 82

5.1 Оценка экономичности ................................... 82

5.2 Стандарты и предписания ............................. 84

5.3 Указания по технике безопасности ................... 86

5.3.1 Общие сведения .............................................. 86

5.3.2 Указания по применению бойлеров ................ 86

5.4 Процедура получения разрешительных

документов ....................................................... 87

5.5 Помощь специалистов ................................... 88

5.6 «Положение об энергосберегающих приборах

в жилых зданиях» (EnEV) .............................. 88

5.7 Возможности материального стимули-

рования .............................................................. 88

5.8 Адреса бурильно-монтажных фирм ................. 89

5.9 Аннотации ........................................................... 90

Оглавление

6 720 612 301 (05.09)

1.1 Введение

За последние годы количество новых инсталли-

рованных тепловых насосов (ТН) с электрическим

приводом возрастало весьма и весьма динамично.

Так, статистика Федерального объединения специа-

листов по тепловым насосам (BWP) отмечает удво-

ение числа новых теплонасосных установок (ТНУ) с

1999 года до 9750 штук в 2003 году.

С одной стороны, это обусловлено тем, что ТН

особенно хорошо выполняет требования законо-

дательства по энергосберегающей технике, и, с

другой стороны, тем, что с точки зрения комфорта

и эксплуатационных расходов ТН обладает сущест-

венными преимуществами в сравнении с обычными

системами отопления.

1.2 Энергетическая политика – Типо-

вые условия

В суммарном энергопотреблении для жилых до-

мов доля тепловой энергии играет решающую роль:

86 % потребности в энергии частных домашних хо-

зяйств приходится на отопление и приготовление го-

рячей расходной воды (Рис. 1) и покрывается боль-

шей частью за счёт газа и нефти. Так как наличие

этих ископаемых энергоносителей ограничено во

времени, то требуются альтернативные источники

энергии. В этой связи регенеративные, или возоб-

новляемые энергии – в частности ТН – сыграют в

будущем важнейшую роль. И особенно потому, что

в наших широтах для них совпадают предложение

и спрос, что лишь с большими оговорками можно

сказать об использовании солнечной энергии.

Тепло для обогрева помещений Бытовые электроприборы

Горячая расходная вода Освещение

Источник информации: BMWI 7 181 465 272-01.1O

Рис. 1

Начиная с 1977 года, законодательство уже оп-

ределяло граничные параметры в разнообразных

предписаниях по теплозащите, и, в конечном итоге,

с принятием действующего с 01.02.2002 «Положе-

ния об обеспечении энергосберегающей тепловой

защиты и применении энергосберегающих при-

боров и оборудования в зданиях» (EnEV) создало

единый свод правил, ограничивающий годовой рас-

ход первичной энергии на отопление и горячее во-

доснабжение (ГВС) – в зависимости от типа здания

– от 80 до 140 кВт на 1 м

обогреваемой полезной

площади.

Для сопоставления следует отметить, что годо-

вой расход первичной энергии на отопление и ГВС

в имеющемся жилищном фонде составляет от 600

кВт-час/(м

• a) в зданиях, требующих особого сани-

рования, и 15 кВт-час/(м

• a) – в так называемых

«пассивных» домах (без систем отопления и конди-

ционирования).

Жилой фонд

Положение о теплозащите 1995 г.

Энергосберегающий дом

7 181 465 272-02.1O

Рис. 2

Основы

1 Основы

Потребление тепла на отопление [кВт-час/м

• a]

Односемейный дом

Дом рядовóй

застройки

Многоквартирный дом

6 720 612 301 (05.09)

Основы

1.3 Принцип функционирования

Назначение теплового насоса

Точно так же, как вода не течёт вверх, тепло

всегда перетекает только от горячего (источник теп-

ла) к холодному (приёмник тепла). Таким образом,

чтобы использовать для отопления и ГВС низкопо-

тенциальное тепло из окружающей среды, т.е. из

грунта, воздуха или из грунтовых вод, необходимо

это тепло «перекачать» на более высокий уровень.

Контур хладагента позволяет «качать» тепло на

более высокий температурный уровень

Сердцем ТН является циркуляционный контур

хладагента, работающий с помощью компрессо-

ра. По принципу конструкции он идентичен контуру

хладагента холодильников, испытанных временем

и практикой использования, и поэтому также сопос-

тавим с ними по показателю высокой надёжности.

Лишь выполняемая задача у него полностью проти-

воположна, а именно: внутри холодильника тепло

отбирается у охлаждаемых продуктов и отдаётся с

тыльной стороны аппарата в помещение, а ТН от-

бирает тепло из окружающей среды (воды, земли,

воздуха) и передаёт его в отопительную систему.

Принцип функционирования (Рис. 3)

В закрытом контуре происходит поочерёдное

испарение, сжатие, конденсация (сжижение) и рас-

ширение рабочего вещества – хладагента, закипаю-

щего уже при невысокой температуре.

• Испаритель 1

В испарителе находится жидкий хладагент низ-

кого давления. Его температура ниже, чем темпера-

тура источника тепла. Поэтому тепло от источника

тепла передаётся хладагенту, что приводит к испа-

рению хладагента.

• Компрессор 2

Газообразный хладагент сжимается в компрес-

соре до высокого давления и при этом настолько

сильно нагревается, что температура хладагента

после компрессии становится выше температуры,

необходимой для отопления и ГВС. Кроме того,

энергия привода компрессора тоже преобразуется

в тепло и «перетекает» к хладагенту.

• Конденсатор 3

Очень горячий хладагент высокого давления от-

даёт в конденсаторе всё своё тепло, то есть тепло,

полученное от источника тепла, а также тепло энер-

гии привода компрессора в систему отопления (пе-

репад тепловых потенциалов). При этом хладагент

сильно охлаждается и снова становится жидким.

• Расширительный клапан 4

Затем хладагент проходит через расширитель-

ный клапан и снова возвращается в испаритель. В

расширительном клапане происходит декомпрессия

до первоначального давления. Цикл завершился.

Рис. 3 Контур хладагента теплового насоса с хладагентом R407c

1 Испаритель

2 Компрессор

3 Конденсатор

4 Расширительный клапан

Принципиальная схема для хладагента R407c

Подвод тепла

от источника тепла,

например, из грунта

75%

Энергия привода

(электрический ток)

25 %

Отдача тепла в систему

отопления

100 %

0 ºC (2,8 бар)

88 ºC (23,5 бар)

-4,5 ºC (2,8 бар)

50 ºC (23,5 бар)

6 720 612 301 (05.09)

Основы

1.4 Коэффициент мощности, COP,

коэффициент эффективности

Соотношение между полезной тепловой мощ-

ностью, расходуемой на нагрев, и использованной

мощностью электропривода компрессора называют

коэффициентом мощности и обозначают литерой

ε (эпсилон). В качестве приблизительного значения

для современных аппаратов можно принять такой

коэффициент мощности ε:

где:

T: абсолютная температура приёмника тепла [K]

: абсолютная температура источника тепла [K]

Коэффициент мощности, достигаемый ТН, за-

висит от разницы температур между источни-

ком и приёмником тепла.

Пример:

Определить значение коэффициента мощности ТН

для системы отопления пола с температурой в прямом

трубопроводе 35 ˚C и для радиаторного отопления с тем-

пературой 50 ˚C при температуре источника тепла 0 ˚C.

1 Система отопления пола:

T = 35 ºC = (273 + 35) K = 308 K

= 0 ºC = (273 + 0) K = 273 K

ΔT = T – T

= (308 – 273) K = 35 K

Отсюда получаем:

2 Радиаторное отопление:

T = 50 ºC = (273 + 50) K = 323 K

= 0 ºC = (273 + 0) K = 273 K

ΔT = T – T

= (323 – 273) K = 50 K

Отсюда получаем:

Рис. 4

В данном примере система отопления пола

достигает коэффициента мощности на 36 %

выше, чем радиаторное отопление.

Эмпирическое соотношение: на 1 ºC меньше

поднятие температуры = на 2,5 % выше коэф-

фициент мощности !

Коэффициент мощности ε (эпсилон) является

измеренным или рассчитанным индексом для оцен-

ки работы ТН в специально оговоренных эксплуа-

тационных условиях – подобно нормированному

расходу топлива в автомобилях. Он отображает со-

отношение между полезной тепловой мощностью,

расходуемой на нагрев, и использованной электри-

ческой мощностью привода компрессора, и называ-

ется также коэффициентом преобразования COP

(= англ.: Coefﬁcient Of Performance).

где:

: используемая «греющая» мощность [кВт]

: потребляемая электрическая мощность [кВт]

Чтобы предоставить возможность для ориентировоч-

ного сопоставления различных ТН, Стандарт DIN EN 255

оговаривает такие условия, как вид и эталонная темпе-

ратура источника тепла, для которых рассчитываются ко-

эффициенты преобразования. Кроме того, при указании

значений COP согласно с DIN 255 учитывается мощность

привода вспомогательных агрегатов.

Рассольно-водяные ТН

B0/W35 B0/W50 B5/W50

Водо-водяные ТН

W10/W35 W10/W50 W15/W50

Воздушно-водяные ТН

A7/W35 A7/W50 A15/W50

Табл. 1

Первая группа символов характеризует источ-

ник тепла, а вторая – выход из ТН. При этом лите-

ра «B» означает «Рассол» (англ.: Brine), литера «W»

– «Вода», литера «A» – «Воздух» (англ.: Air). Цифры

указывают на соответствующие температуры в ºC.

Пример:

A7/W35 описывает рабочую точку воздушно-

водяного ТН с температурой теплоносителя 7 ºC и

температурой 35 ºC на выходе из ТН (прямой тру-

бопровод отопления).

При указании коэффициента мощности по EN

255, наряду с потребляемой мощностью компрес-

сора учитывается также и долевая часть мощности

рассольного насоса и водяного насоса или – для

воздушно-водяных ТН – долевая часть мощности

вентилятора. Кроме того, разграничиваются ап-

параты с встроенными насосами и аппараты без

встроенных насосов, что приводит на практике к су-

щественно различающимся показателям.

ε = 0,5 •

= 0,5 •

ΔT + T

T – T

ΔT

ε = 0,5 •

= 0,5 •

308 K

= 4,4

ΔT 35 K

ε = 0,5 •

= 0,5 •

323 K

= 3,2

ΔT 50 K

ε = СОР =

6 720 612 301 (05.09)

Основы

Прямое сравнение возможно только для аппара-

тов одинакового типа!

Для тепловых насосов JUNKERS коэффициент

преобразования COP задаётся, с одной стороны,

в соотнесении с контуром хладагента (без доле-

вой части мощности насосов) и, дополнительно, по

Европейской Норме EN 255 (методика расчёта при

встроенных насосах).

Коэффициент эффективности, годовой коэф-

фициент эффективности, годовой коэффициент

затратности

В качестве дополнения к коэффициенту мощ-

ности, представляющему лишь моментальную «фо-

тографию» для специально оговоренных условий,

коэффициент эффективности, указываемый, как

правило, в виде годового коэффициента эффектив-

ности (англ.: seasonal performance factor), отображает

соотношение между полезным теплом, отдаваемым

всей теплонасосной установкой в течение одного

года, и суммарной выполненной электрической ра-

ботой ТНУ за этот год:

где:

β: годовой коэффициент эффективности

: количество теплоты, отдаваемое теплонасосной

установкой в течение одного года [кВт-час]

: количество электрической энергии, потреблён-

ное ТНУ в течение одного года [кВт-час]

В соответствии с DIN V 4701-10 для ТН необхо-

димо также применять принятую на сегодняшний

день методику энергетической оценки различных

технологий – так называемые коэффициенты за-

тратности. Они отражают расход невозобновляемой

энергии для выполнения определённой задачи. Для

ТН годовой коэффициент затратности e

является

простой обратной величиной годового коэффициен-

та эффективности:

где:

: коэффициент затратности ТН

: количество теплоты, отдаваемое теплонасосной

установкой в течение одного года [кВт-час]

: количество электрической энергии, потреблён-

ное ТНУ в течение одного года [кВт-час]

На основе Директивы 4650 Союза Немецких Ин-

женеров (VDI) создана методика, с помощью кото-

рой можно пересчитать коэффициенты мощности,

получаемые в результате стендовых испытаний с

учётом различных эксплуатационных параметров

– на годовой коэффициент эффективности для слу-

чаев практического применения с их конкретными

условиями.

В настоящее время есть также специальное про-

граммное обеспечение для компьютеров, которое

путём имитационных расчётов может предоставить

очень точные результаты.

1.5 Режимы эксплуатации тепловых

насосов

ТН для отопления помещений – в зависимости

от типовых условий – могут эксплуатироваться са-

мыми разнообразными способами. Выбор того или

иного режима работы должен ориентироваться,

прежде всего, на уже имеющиеся в здании или пла-

нируемые системы отдачи тепла и на выбранный

источник тепла.

1.5.1 Моновалентный режим

О моновалентном режиме эксплуатации речь

идёт тогда, когда ТН покрывает всю потребность

в тепле для отопления и ГВС. Оптимальными для

этого являются такие источники тепла, как грунт и

грунтовые воды, так как эти источники тепла почти

независимы от наружной температуры и поставля-

ют вполне достаточно тепла даже при низких темпе-

ратурах.

1.5.2 Бивалентный режим

В бивалентном режиме, наряду с ТН всегда при-

меняется второй теплогенератор, чаще всего – уже

имеющийся жидкотопливный котёл.

В прошлом для одно- и двухсемейных домов этот

вид эксплуатации имел огромное значение, прежде

всего – в сочетании с воздушно-водяным ТН. При

этом основное теплоснабжение выполнялось ТН, а,

начиная с наружной температуры, например, ниже

0°C, к работе подключался жидкотопливный котёл.

Из экономических соображений – поскольку всегда

требуется два теплогенератора – такие системы

сейчас не получают широкого распространения и

реализуются лишь в отдельных редких случаях.

1.5.3 Моноэнергетический режим

При моноэнергетической эксплуатации энерге-

тические пики перекрываются с помощью дополни-

тельно встроенного термоэлектрического нагрева-

теля. В идеальном варианте этот дополнительный

ТЭН в состоянии поддерживать как приготовление

горячей расходной воды, так и отопление. При этом

также возможно повышение температуры расход-

ной воды для предотвращения образования бакте-

рий (легионелл).

Моноэнергетический вид работы зарекомендо-

вал себя как наиболее экономичная разновидность

эксплуатации, поскольку можно задавать при проек-

тировании ТН несколько меньшей мощности, а, зна-

чит, более приемлемый по цене и долговременнее

работающий в оптимальном эксплуатационном диа-

пазоне. При этом важным является точный расчёт,

чтобы обеспечить как можно меньший расход элек-

трического тока дополнительным ТЭНом.

β =

–

β Q

6 720 612 301 (05.09)

Основы

1.6 Источники тепла

Особый шарм ТН при сопоставлении с традици-

онными отопительными системами обнаруживается

в том, что при освоении источника тепла становится

полезным регенерируемое и, следовательно, долго-

временно безплатное тепло окружающей среды. Не

важно, какой источник тепла будет использоваться

– одновременно с приобретением ТН происходит

освоение источника тепла. То есть, осуществляет-

ся инвестиция в источник энергии, который будет

использоваться и в будущем. Можно также сказать,

что при этом покупается «зарезервированное тепло

на отопление».

Пример

Сколько регенерируемой энергии предоставит грун-

товой зонд в течение ближайших 20 лет для некоторого

условного односемейного дома при годовой тепловой

нагрузке 12000 кВт-час и коэффициенте затратности e

0,23?

А сколько дизтоплива мне пришлось бы для этого ку-

пить?

При:

ges

: суммарный расход тепла, требуемый на отопле-

ние [кВт-час]

erde

: количество тепла, поставляемое грунтовым зон-

дом [кВт-час]

: количество тепла, производимое электрическим

путём [кВт-час]

справедливо уравнение:

ges

= Q

erde

+ Q

При:

= e

• Q

ges

следует, что:

ges

= Q

erde

+ e

• Q

ges

Из уравнения находим Q

erde

= Q

ges

– (e

• Q

ges

)

= Q

ges

• (1 – e

)

Тогда для одного года справедливо:

erde

= 12000 кВт • (1 – e

)

= 12000 кВт-час • (1 – 0,23)

= 9240 кВт-час

для 20 лет:

erde

= 20 • Q

erde

= 20 • 9240 кВт-час

= 184800 кВт-час

Это соответствует 18480 литрам дизтоплива.

Для разумного использования в качестве источ-

ника тепла подходят воздух, земля и вода. Решение

вопроса о том, какой источник тепла будет опти-

мальным для того или иного объекта, зависит при

этом от разнообразных факторов и всегда требует

индивидуального подхода.

1.6.1 Земля

Тепло из грунта можно получать по-разному.

Специалисты подразделяют здесь источники тепла,

использующие тепловую энергию приповерхност-

ных слоёв грунта, и источники, использующие глу-

бинное геотермическое тепло.

Приповерхностное тепло – это солнечное тепло,

накапливаемое грунтом сезонно и используемое с

помощью так называемых геотермических грунто-

вых коллекторов, которые укладываются горизон-

тально на глубине от 1,20 м до 1,50 м.

Геотермическое тепло стремится из глубины

земных слоёв к поверхности и используется с помо-

щью геотермических зондов. Зонды инсталлируют-

ся вертикально на глубину до 150 м. Обе системы

характеризуются высокой и относительно стабиль-

ной температурой в течение всего года. Это обус-

ловливает высокие к.п.д. во время эксплуатации

ТН (высокий годовой коэффициент эффективнос-

ти). Кроме того, эти системы работают в закрытых

контурах, что обеспечивает высокую надёжность и

минимальные затраты на обслуживание. В таком

закрытом контуре циркулирует смесь воды и анти-

фриза (этиленгликоля). Эту смесь называют также

«рассолом».

Грунтовые коллекторы

Рис. 5

Преимущества:

• экономически выгодные затраты;

• высокие годовые коэффициенты эффективности

теплового насоса.

Недостатки:

• важная роль точности укладывания, проблемы с

образованием воздушных «мешков» в случае не-

квалифицированного укладывания;

• потребность в большой технологической площади;

• невозможность перестройки.

6 720 612 301 (05.09)

Основы

Отбор тепла из грунта производится с помощью

пластиковых труб большой площади, уложенных

параллельно поверхности земли, как правило, в

виде нескольких контуров. При этом один контур по

своей длине не должен превышать 100 м, так как

иначе потребуется слишком высокая мощность ка-

чающего насоса. Отдельные контуры подключают-

ся к распределителю, который должен находиться

в самой высокой точке, чтобы обеспечить возмож-

ность развоздушивания системы трубопроводов.

Временное оледенение грунта не имеет ника-

ких негативных последствий на функционирование

ТНУ и на растительное покрытие технологической

площади. По возможности необходимо следить за

тем, чтобы на площади, занимаемой грунтовым

коллектором, не располагались растения с глубо-

кой корневой системой. Важно также, чтобы трубы

укладывались в песчаной постели для предотвра-

щения вероятных повреждений острыми камнями.

Прежде чем выполнять засыпку коллектора, обяза-

тельно рекомендуется опрессовать систему трубоп-

роводов. Лучше всего держать трубопровод под ис-

пытательным давлением также и во время засыпки.

Тогда очень легко сразу заметить вероятные пов-

реждения.

Выполнение требуемых перемещений грунта

возможно без больших дополнительных затрат в

особенности на новостройках.

Величина отбора тепловой мощности из грун-

та зависит от многих факторов, прежде всего – от

влажности грунта. Особенно хороший практический

опыт получен при работе с влажными суглинками.

Менее пригодными являются песчаные грунты.

Характер грунта

Удельная мощность

отбора тепла [Вт/м

]

Песчаный, сухой 10

Песчаный, влажный 15 – 20

Суглинистый, сухой 20 – 25

Суглинистый, влажный 25 – 30

Суглинистый,

насыщенный водой

35 – 40

Табл. 2

Эмпирические данные при проектировании

действительны только для установок с мак-

симальным использованием 2000 целых часов

эксплуатации в год; это же касается и данных,

указанных в Таблице 4.

Глубина, [м] 1,2 – 1,5

Макс. длина одного контура, [м] 100

Материал для изготовления труб

пластик

(полиэтилен)

Промежуток между трубами, [м] 0,5 – 0,7

Расход труб, [м/м

площади

коллектора]

1,5 – 2,0

Удельная мощность отбора тепла,

[Вт/м

]

10 – 40

Табл. 3

Жилая площадь

[м

]

Удельная отопительная нагрузка [Вт/м

]

30 40 50 60 70 80

Требуемая технологическая площадь поверхности грунта для обустройства грунтового

коллектора ТН [м

]

100 90 120 150 180 210 240

125 113 150 188 225 263 300

150 135 180 225 270 315 360

175 158 210 263 315 368 420

200 180 240 300 360 420 480

Табл. 4 Требуемая технологическая площадь поверхности грунта для обустройства грунтового коллектора

геотермического ТН в зависимости от удельной отопительной нагрузки здания. Годовой коэффициент

эффективности (JAZ) = 4; удельная мощность отбора тепла q = 25 Вт/м

6 720 612 301 (05.09)

Основы

Грунтовые зонды

Рис. 6

Преимущества:

• надёжность;

• незначительная потребность в занимаемой техно-

логической площади;

• высокие годовые коэффициенты эффективности

теплового насоса.

Недостатки:

• как правило, высокие инвестиционные затраты;

• инсталляция возможна не во всех регионах.

Грунтовые зонды получили за последние годы

очень широкое распространение благодаря просто-

те обустройства и незначительной потребности в

технологической площади

Такие зонды состоят, как правило, из пучка че-

тырёх параллельных пластиковых труб, концы кото-

рых свариваются специальными фасонными дета-

лями и образуют так называемую ножку зонда. При

этом каждые две пластиковые трубы соединяются

так, что создают два независимых один от другого

контура. Их называют также двойными U-образны-

ми зондами.

Рис. 7 Грунтовой зонд с ножкой

При наличии хороших гидрогеологических усло-

вий можно реализовать высокую мощность отбора

тепла. Предпосылкой для планирования и обуст-

ройства грунтовых зондов служит точная информа-

ция о характерных свойствах грунта и информация

о внутригрунтовых процессах. В настоящее время

уже есть целая сеть фирм, которые специализиру-

ются в области обустройства грунтовых зондов и,

наряду с проектированием и инсталляцией зондов,

предлагают также разрешительную документацию.

Можно также обратиться за профессиональной кон-

сультацией к специалистам-геологам или в местный

геологический департамент.

В качестве эмпирических данных для проекти-

рования при макс. 2000 целых часов эксплуатации

в год могут быть приняты такие значения:

Жилая площадь

[м

]

Удельная отопительная нагрузка [Вт/м

]

30 40 50 60 70 80

Требуемая глубина инсталляции грунтового зонда ТН [м]

100 45 60 75 90 210 120

125

56 75 94 112 131 150

150

67 90 112 134 157 180

175

79 105 131 158 183 210

200

90 120 150 180 210 240

Табл. 5 Требуемая глубина инсталляции грунтового зонда геотермического ТН в зависимости от удельной

отопительной нагрузки здания. Годовой коэффициент эффективности (JAZ) = 4,0; удельная мощ-

ность отбора тепла q = 50 Вт/м

6 720 612 301 (05.09)

Основы

Грунтовые воды

Рис. 8

Преимущества:

• экономически привлекательный источник тепла;

• незначительная потребность в технологической

площади.

Недостатки:

• открытая система;

• затраты на обслуживание;

• требуется анализ грунтовых вод;

• обязательное наличие разрешительной докумен-

тации.

Использование грунтовых вод путём их отбора

через колодезную установку и последующего воз-

врата в водоносные слои грунта является особен-

но выгодным с энергетической точки зрения. Прак-

тически константная температура воды в течение

всего года позволяет достичь высоких значений ко-

эффициента мощности ТН. Особое внимание при

этом необходимо уделять потребности во вспомога-

тельной энергии, особенно электроэнергопотребле-

нию качающего насоса. В небольших ТНУ или при

значительных глубинах укладки зондов предпола-

гаемые энергетические преимущества очень часто

«съедаются» дополнительными затратами энергии

качающих насосов и нередко приводят к существен-

ному влиянию на годовой коэффициент эффектив-

ности.

Кроме того, при разработке источника тепла

«Грунтовые воды» следует помнить, что речь здесь

идёт об открытой системе, которая зависит от ка-

чества воды, расхода воды и т.д. Поэтому решение

о применении того или иного ТН для работы с грун-

товыми водами необходимо особенно тщательно

обдумывать и взвешивать.

Прежде всего, следует проверить, есть ли в вы-

бранной Вами местности достаточное количество

грунтовых вод на глубине макс. 20 м. Об этом мож-

но узнать у местной администрации по управлению

водными ресурсами, у городского предприятия во-

доснабжения или у местных бурильно-монтажных

фирм по обустройству артезианских колодцев.

Затем необходимо получить разрешение мест-

ной администрации по управлению водными ресур-

сами на отбор и возврат грунтовых вод для целей

отопления. Планирование и исполнение работ по

обустройству колодезной, т.е. скважинной уста-

новки должно выполняться квалифицированным

бурильно-монтажным предприятием, так как не-

профессиональное исполнение может привести в

течение нескольких лет к существенным отложени-

ям железо-магниевых окислов именно в поглощаю-

щем, т.е. насыщающем колодце. Для устранения та-

кого повреждения потребуются очень значительные

затраты. К тому же во время проведения ремонт-

но-восстановительных работ эксплуатация ТНУ не-

возможна, так что при наличии моновалентной ТНУ

нельзя обеспечить отопление здания.

Качество грунтовых вод определяется путём

специального анализа воды. При эксплуатации ТНУ

тоже рекомендуется регулярно брать пробы воды

на анализ, так как состав грунтовых вод может со

временем изменяться.

Из-за существенных затрат грунтовые воды как

источник тепла используют на маленьких объектах

(в одно- и двухсемейных домах) в большинстве слу-

чаев только там, где уже собран многолетний опыт

эксплуатации колодцев и где можно отказаться от

регулярного отбора проб для анализа воды. Напро-

тив, на больших объектах, например, в жилищных

комплексах, офисных постройках, коммунальных

зданиях, источник тепла «Грунтовые воды» играет

важную роль, прежде всего – в сочетании с систе-

мой охлаждения здания. Здесь соотношение при-

были и затрат, как правило, позитивное.