3.1 Система опалювання, що використовує тепло ґрунту
У ґрунті нагромаджується значна кількість
сонячного тепла і він може служити як природне і майже невичерпне джерело тепла.
Температура ґрунту найвищою буває осінню на початку опалювального періоду. Ґрунт
нагрівається повільно, але і остигає не інтенсивно, оскільки в ньому накопичена
значна кількість тепла.
Різні види ґрунту володіють відповідно різною тепловіддачею. Проте теплові насоси з ґрунтовими колекторами і геотермічними зондами перетворилися в наші дні на досить поширене явище, особливо широко опалювальні агрегати такого типу поширені в країнах Північної і Східної Європи.
Рисунок 3.1.1 – Схема опалювальної системи , що використовує тепло ґрунту
Різниця між колектором і зондом полягає в тому, що зонд впроваджується углиб ґрунту, вертикально, а колектор занурюється на певну глибину (неодмінно нижче за точку замерзання грунту зимою) і розміщується горизонтально, займаючи площу, адекватну об'ємам опалювальних приміщень. Як би то не було, за принципом роботи зонд і колектор схожі між собою: вони є системою порожнистих трубок, по яких циркулює незамерзаючий розчин, що переносить тепло від джерела теплової енергії (в даному випадку, ґрунту або ґрунтових вод) до випарника теплового насоса. При установці теплового насоса з ґрунтовим колектором необхідно зробити точний розрахунок робочої поверхні колектору, виходячи з площі опалювальних приміщень. Зручність використання теплових насосів з геотермічними зондами полягає в можливості при необхідності (наприклад, при будівництві прибудови до будинку або господарських приміщень, що потребують опалювання) впроваджувати в ґрунт і інтегрувати з системою рециркуляції теплового насоса додаткові зонди.
Рисунок 3.1.2 – Фото різних способів вкладання ґрунтового колектору
Рисунок 1.19 – Схеми різних способів вкладання ґрунтового колектору
Температура
ґрунту на глибині 1,2...2,0 м залишається плюсовою навіть в саму холодну зиму.
Це тепло можна витягнути за допомогою трубопроводу (змійовика), прокладеного на
присадибній ділянці. Труби прокладаються дренажною машиною на глибині 1,2...2,0
м, на відстані 1...2 м одна від одної. Зазвичай використовуються пластмасові
поліетиленові труби, діаметром 20...40 мм. Як теплоносій, циркулюючий по цих
трубопроводах може служити суміш води з антифризом, розчин етиленгліколю або інші
рідини, що замерзають при більш низьких температурах. За даними фінської фірми
садибний будиночок загальною корисною площею 120 м2 потребує
приблизно 400 м пластмасових труб.
Фірма ФРН
"SІМЕNS" виготовляє
розсоло-водяні теплові насоси у вигляді компактних агрегатів, укомплектованих
автоматикою захисту від замерзання. Змійовики закладаються на глибину 1,5 м і
займають площу приблизно в три рази більше, ніж площа опалювальних тепловим
насосом приміщень. Максимальна довжина змійовика 100 м. Тепловий насос знижує
потребу для опалювання квартири енергії (електричної) на 60
%.
Цікавим прикладом використання теплоти ґрунту можна вважати пропозицію однієї з фірм ФРН акумулювати тепло в ґрунті. Для цього пропонується теплоносій пропускати по змійовику з пластмасових труб, прокладеному в ґрунті під час надлишку теплової енергії і витягувати тепло за допомогою теплового насоса під час опалювального періоду.
Рисунок 1.20 – Встановлення теплового насосу системи «ґрунт-вода»