Мой дом / My Dom

Грунт является наиболее универсальным источником рассеянного тепла. Он аккумулирует солнечную энергию и круглый год подогревается от земного ядра. При этом он всегда «под ногами» и способен отдавать тепло вне зависимости от погоды. Ведь на глубине уже 5–7 м температура практически постоянна в течение всего года. Для средней полосы России она составляет 5–8°С. Это очень подходящие условия для работы теплового насоса. Более того, в верхних слоях земли минимум температуры достигается на пару месяцев позже пика морозов — нужда в интенсивном обогреве к этому времени уменьшается. В целом же грунт довольно надежно поставляет калории. Необходимая энергия собирается теплообменником, заглубленным в землю, и аккумулируется в носителе, который затем насосом подается в испаритель теплового насоса и возвращается обратно за новой порцией тепла. В качестве такого переносчика энергии используют незамерзающую экологически безвредную жидкость (ее называют также «рассолом» или антифризом). Это может быть тридцатипроцентный водный раствор этиленгликоля или пропиленгликоля.

Грунтовый коллектор (горизонтальный) представляет собой длинную трубу, горизонтально уложенную под слоем грунта. Главное достоинство — универсальность и простота монтажа. Нашел свободную площадку — рой канавки и укладывай. Недостаток — большая потребная площадь под коллектор — 25–50 м² на 1 кВт мощности (причем площадку можно использовать только под газон или однолетние цветы). Есть разные схемы раскладки трубы: петля, змейка, зигзаг, плоские и винтовые спирали разных форм и т. п. Выбор определяется теплопроводностью грунта и геометрией участка. Производительность теплосбора больше на увлажненных суглинках и меньше на сухих песчаных участках. В среднем 1 м² поверхности грунта может обеспечить «поставку» 10–35 Вт мощности. Длину трубы в одной петле, причем цельной, без разъемов, стремятся ограничить (не более 600 м), иначе заметно увеличивается расход энергии на циркуляционном насосе. Если нужна большая мощность, петель делают несколько.

В случае использовании грунта возможны два варианта: укладка металлопластиковых труб в траншеи глубиной 1,2–1,5 метра (примерно на 0.2 м ниже глубины промерзания (более глубокая укладка опасна тем, что лед, намерзший в результате работы вокруг труб, не успеет растаять за весну и лето), либо в вертикальные скважины глубиной 20-100 м. Иногда трубы укладывают в виде спиралей в траншеи глубиной 2–4 м. Срок службы такой траншеи составляет порядка 20–25 лет. Удобство такого способа укладки в меньшей суммарной длине траншей, например, для суммарной длины укладываемых труб в 800 м нужна траншея длиной 25 м. Максимальная теплоотдача поверхностного грунта составляет 50–70 кВт*ч/м² в год.

Съем тепла на 1 м трубы зависит от многих параметров (глубины, наличия грунтовых вод, качества грунта). Ориентировочно можно считать, что для горизонтальных коллекторов съем тепла составляет 20 Вт/м. Более точно: сухой песок — 10 Вт/м; сухая глина — 20 Вт/м; влажная глина — 25 Вт/м; глина с большим содержанием воды — 35 Вт/м.

На участке, над коллектором, не должно быть строений, чтобы летом прошла регенерация за счет солнечной радиации, поскольку только примерно 20% тепла поступает из поверхности земли. Минимальное расстояние между проложенными трубами должно составлять 0,7–0,8 м. Длина одной траншеи должна быть от 30 до 120 м. В качестве теплоносителя нужно использовать раствор гликоля (25%). При этом нужно учесть в расчетах, что теплоемкость будет 3,7 кДж/кгК при 0°С и концентрации гликоля 25%, плотность 1,05 г/см³, а потери давления в трубах будут в 1,5 раза больше по сравнению с водой.

Опыт показывает, что наиболее приемлемая конструкция системы теплосбора получается при применении полиэтиленовых труб РЕ ПНД6 диаметром 32 мм, заполненных пропиленгликолем (30%). Для укладки каждой ветви выкапывают траншею длиной до 50 м, шириной 0,8 м и глубиной 2 м. На ее дно насыпают подоснову из глины (5 см). Потом около стенки траншеи в прямом и обратном направлениях прокладывают трубу, наполненную водой под давлением 4 атм. Сверху ее засыпают слоем глины толщиной 10 см, который трамбуют и проливают водой. Затем укладывают грунт толщиной 20–30 см, а поверх, в глиняном «пироге», — оставшуюся часть трубы. Ее концы заводят в помещение с таким расчетом, чтобы снаружи не было ни одного стыка удлинения. Аналогично укладывают вторую ветвь. При этом расстояние между траншеями составляет минимум 10 м.