Земляной коллектор

Тепловой поток из грунта

Прием тепла осуществляется плоскими коллекторами или земляными зондами.
Тепло отдается грунтом вспомогательному (рассольному) контуру, который затем отдает его рабочей среде в тепловом насосе.

Под источником тепла применительно к грунту понимается верхний слой почвы глубиной до 1,2 - 1,5 м (см. стр. 5). Тепло вырабатывается посредством теплообменника, который устанавливается на незастроенной площади вблизи от отапливаемогоздания.

Поступающее из глубинных слоев вверх тепло составляет лишь 0,063 - 0,1 Вт/м2, и им в качестве источника тепла для верхних слоев можно пренебречь.
Количество полезного тепла и, тем самым, размеры необходимой площади в значительной степени зависят от теплофизических свойств грунта и от энергии инсоляции, те. от климатических условий.      

 Пример:
Холодопроизводительность теплового
насоса Vitocal 300 (тип BW110) при
температурах B0/W35 (B0 = входная
температура рассола 0 °C,
W35 = выходная температура
теплоносителя 35 °C) составляет
Qk = 8,4 кВт               

Такие термические характеристики, как объемная теплоемкость и теплопроводность очень сильно зависят от состава и состояния грунта.
В качестве факторов влияния здесь в первую очередь необходимо указать содержание воды, содержание минеральных компонентов, например, кварца и полевого шпата, а также долю и размеры заполненных воздухом пор.
Упрощенно можно сказать, что аккумулирующие свойства и теплопроводность грунта тем больше, чем выше содержание в нем воды, чем больше доля минеральных компонентов и чем меньше количество пор.         

При удельном отборе мощности q e,
равном 25 Вт/м2, необходимая площадь
для отбора мощности (FE) составляет
Fe == QK м2
qE
Fe = 8400 = 336 м2 грунта

Мощность, отбираемая из грунта, составляет при этом от 10 до 35 Вт/м2.
Сухая песчаная почва
qE = 10-15 Вт/м2
Влажная песчаная почва
qE = 15-20 Вт/м2
Сухая глинистая почва
qE = 20-25 Вт/м2
Влажная глинистая почва
qE = 25-30 Вт/м2
Почва с грунтовыми водами
qE = 30-35 Вт/м2

Этими показателями определяется необходимая площадь грунта в зависимости от теплопотребления здания и состояния почвы.
Необходимая площадь грунта определяется по холодопроиз- водительности Q« теплового насоса: разность между тепловой мощностью теплового насоса (0Тн) и потребляемой мощностью (РТн).

Qk = Qth - ртн         

Для отбора тепла с данной площади грунта необходимо проложить в грунте полимерные трубы в несколько контуров (полиэтиленовая труба, жесткость PN 10).
Отдельные трубные контуры должны иметь одинаковую длину и не должны содержать недоступных подключений и соединений.
На практике хорошо зарекомендовали себя трубные контуры длиной 100 м.
В данном примере при использовании полиэтиленовых труб 20 х 2,0 для площади грунта 336 м2 х 3м труб/м2 = 1008 м труб, что соответствует 10 трубным контурам длиной по 100 м (см. стр. 21).

А Тепловая мощность В Холодопроизводительность С Потребляемая электрическая мощность

Распределители и коллекторы должны быть расположены таким образом, чтобы обеспечить к ним доступ для последующих
техосмотров, например, в отдельных распределительных колодцах вне здания или в подвальном приямке у дома.Каждый трубный контур должен
иметь запорную арматуру для наполнения и удаления воздуха из коллектора в подающей и обратной магистрали.

Пример исполнения коллекторного колодца

A Тепловой насос Vitocal 300/350                              B Здание C Реле давления рассола (опция)                                 D Первичный насос E Фундамент                                                                             F Дренаж G Уплотнение                                                                          H Обсадная труба K Галька                                                                                      LПолиэтиленовые трубы 32 х 2,! M Грунт

A Тепловой насос Vitocal 300/350 B Здание C Реле давления рассола (опция) D Первичный насос E Фундамент F Дренаж G Уплотнение H Обсадная труба K Галька L Полиэтиленовые трубы 32 х 2,! M Грунт

Таблица для расчета параметров

'1 Использование теплового насоса в рассольно-водяной модификации.
'2Так как можно подсоединить друг к другу до 4 распределителей рассола, необходимо установить несколько коллекторных
панелей. Проектирование и расчет должны выполняться специализированной фирмой (например, проектной организацией).

Пример
Рабочие характеристики см. в технических паспортах теплового насоса.
Теплопотребление здания:                                          4,8 кВт
Прибавка на приготовление горячей воды для
семьи из 3 человек:                                                    0,75 кВт (согласно стр.16: 0,75 кВт < 20% теплопотребления здания)
Периоды прекращения электроснабжения:                  3 х 2 ч/сут. (в расчет принимаются только 4 ч, см. стр. 16)
Потребляемая мощность здания:                                  5,76 кВт
Температура системы
(при мин. наружной температуре -14 °C):                     45/40 °C
Рабочая точка теплового насоса:                                 B0/W35

Выбранный тепловой насос: рассольно-водяной тепловой насос, тип BW106 с тепловой мощностью 6,4 кВт (включая прибавку на
периоды прекращения электроснабжения, без приготовления горячей воды), холодопроизводительность Qk = 5,0 кВт

Расчет параметров земляного коллектора