Колектора геотермальні

Геотермальний тепловий насос, встановлений у приміщенні, збирає тепло з навколишнього ґрунту використовуючи рідину (антифриз), що протікає всередині труби. Трубу з антифризом закопують у землю, або притоплюють на дно водойми. Чим довше ця труба - тим більший гідравлічний опір потоку антифризу, відповідно необхідний потужніший насос для прокачування антифризу, зростає споживання електроенергії та погіршується енергоефективність системи теплового насоса. Для того, щоб зменшити довжину труби – один довгий потік ділять на кілька коротких, за допомогою колектора. Наприклад, для теплового насоса тепловою потужністю 10 кВт необхідно 400 метрів погонних труби з антифризом, за допомогою колектора отримують 4 труби довжиною по 100 погонних метрів кожна.

Після того, як антифриз протік по коротких трубах та зібрав тепло із землі - потоки антифризу збирають в один за допомогою другого колектора, і повертають в тепловий насос. Протікання антифризу в ґрунті відбувається по колу в герметичних трубах, що мають назву "геотермальні петлі".

Приклад геотермального колектора на 4 геотермальних петлі виробництва "ГЕОТЕРМ.ПРО" ТОВ

Перед першим пуском теплового насоса необхідно заповнити геотермальну систему рідиною (антифризом) та видалити повітря з геотермальних петель, для чого контури по черзі перекривають та гідродинамічно "вибивають" повітря. У процесі роботи геотермальна система повинна автоматично видаляти залишки повітря (малі бульбашки та розчинене повітря) з антифризу, підтримувати тиск антифризу при його температурних збільшеннях/зменшеннях, вловлювати бруд фільтром, мати манометр, групу безпеки та можливість доповнення антифризом.

Необхідні для цього пристрої можна розмістити між геотермальним колектором і тепловим насосом, для чого приварити до з'єднувальних труб відповідні патрубки. Це створить додаткові роботи монтажнику, збільшить витрати на матеріали та займе площу у приміщенні. Зважаючи на те, що собівартість приміщення $500 і більше за квадратний метр - таке рішення не виглядає добрим.

Ми робимо необхідні патрубки зверху на геотермальному колекторі, заощаджуємо місце, прискорюємо та здешевлюємо монтаж.

Приклад встановлення теплового насосу з геотермальною шафою BOX-IN4, повітрогідроакумулятором (об'єднаний повітровідвідник та розширювальний бак), манометром, скидним клапаном, кульовим краном із вбудованим грязьовим фільтром, та повітрявідвідником на "звороті":

Як і всі великі виробники геотермальних колекторів, ми робимо геотермальний колектор з поліетилену. Серійне виробництво з пластмас вимагає початкових інвестицій у оснащення, але в процесі серійного виробництва вироби виходять дешевшими та якіснішими.

З поліетилену роблять не лише геотермальні колектори, а й всю геотермальну систему в цілому. Поліетилен - недорогий, хімічно дуже стійкий матеріал, не схильний до корозії або старіння, з мінімальним гідравлічним опором потоку, зберігає свої характеристики у всьому діапазоні робочих температур геотермального теплового насоса. Найкращий матеріал для геотермії.

Початківці монтажники теплових насосів можуть зробити геотермальні колектори з поліпропілену, полівінілхлориду або сталі.

Поліпропіленові колектори дешеві у ціні, але дуже великі в габаритах. Щоб зберегти потік антифризу без завужень, і забезпечити рівномірний розподіл антифризу по геотермальним петлям - необхідно використовувати поліпропіленові труби великого діаметру, і великі поліпропіленові трійники. Наприклад, якщо з теплового насоса виходять патрубки із внутрішнім діаметром Ø25 мм - рекомендований мінімальний діаметр усередині колектора Ø30 мм. В результаті одержують величезні та потворні вироби, та як наслідок - ускладнення з їх теплоізоляцією від випадання конденсату.

Колектори з полівінілхлориду також дешеві, як і поліпропіленові. Основне застосування полівінілхлориду в сантехніці – системи басейнів та каналізації, тобто експлуатація при плюсових температурах. Зі зниженням температури полівінілхлорид стає крихким. Виробники геотермальних теплових насосів передбачають температуру антифризу до мінус 12°С, коли колектор з полівінілхлориду розсипається під тиском антифризу.

Геотермальні колектори зі сталі через кілька років експлуатації часто починають протікати, і їх викидають. Зварювання нержавіючої сталі - кропіткий процес, починаючи з пошуку електрода або дроту тієї ж марки що і сталь, що зварюється, закінчуючи травленням (хімічним видаленням окалини) та пасивацією (хімічним нанесенням плівки з оксиду хрому) як зовні, так і зсередини звареного геотермального коллектору. Відрізнити якісний зварний шов на вигляд неможливо. Знайти кваліфікованого та відповідального зварювальника, з усім набором необхідного обладнання та матеріалів – практично неймовірно.

Умови роботи геотермального теплового насоса залежать від особливостей монтажу та налаштувань. У загальному випадку геотермальний колектор повинен витримувати температури антифризу від мінус 15°С до плюс 50°С, та тиск до 10 атмосфер.

Температура антифризу у геотермальному колекторі може опускатися значно нижче 0°С. Відповідно, на колекторі може конденсуватися вода з навколишнього повітря та навіть наростати лід. Ця вода стікає на підлогу, що призводить до калюж та плісняви. Для запобігання конденсації води зменшують контакт геотермальних колекторів із навколишнім повітрям, закривають колектора теплоізоляцією.