Вертикальный грунтовый теплообменник

Смотрю на картинки, пару реплик:
- Думаю, разъемные соединения в труднодоступном месте применять не стоит. Только пайка. А лучше сплошной кусок трубы.
- Давно задаюсь вопросом о целесообразности применения таких густых витков в "энергетической корзине", - ведь по большому счету теплосьем упирается в теплопроводность грунта. В устоявшемся режиме необводненный грунт отдаст погонную мощность 20-30 Вт/м. И это метр длины корзины а не трубы.
Ну да, мгновенная мощность будет высокой, но мгновенная ли мощность нам нужна? Целесообразен ли такой перерасход материалов, повышенная мощность циркуляционного насоса, плюс дополнительный объем теплоносителя?
Не достаточно ли вместо "энергетической корзины" применить U-зонд?
Да, - и диаметр бурения для U-зонда нужен существенно меньший (и забуриться глубже проще IMHO)

 

По моему скромному разумению лучше всё же жидкостный земляной контур.
Хотя бы потому что теплообмен между землёй и жидкостью гораздо эффективнее чем между воздухом и землёй.

Если Ктулху желает непременно воздушный то физика говорит нам о том что правильнее подавать холодный воздух через внутреннюю трубу, которая должна быть сделана из теплоизолирующего материала. Например из пенополиэтилена, такие трубки продают, это теплоизоляция для труб.

Холодный воздух стремится по такой трубке сверху вниз без тепловой интерференции с поднимающимся кверху с внешней стороны подогретого воздуха. Подогревать его будет тепло земли через стенки внешней трубы.

Математика говорит нам о том что длина такой скважины должна быть больше чем 20 метров. Длину и её зависимость от объёмной производительности притока можно нарыть в соседних темах, в которых описаны реализованные конструкции.

 

Я тоже всеми конечностями за жидкостный.
- навсегда закрыт вопрос о микробиологии в труднодоступной зоне,
- вопрос откачки конденсата не стоит,
- протечки цельной ПЕ (ПНД) трубы крайне маловероятны
- ПЕ в отличии от ПВХ или ПП не становится хрупким на морозе (надежность, долговечность в реальных условиях эксплуатации)
- вопрос Байпаса решается выключением циркуляционного насоса (управление термореле)
- в обводненных горизонтах закладывать воздушные (канализационные, как правило) трубы люди не рискуют (и правильно делают) чем теряют энергоэффективность системы

Да, диаметр внешней трубы вертикального воздушного ГТ будет никак не меньше 250мм, - думаю с архимедовой силой придется крепко побороться, и за протечки страшновато. Канализационные трубы безнапорные, на сколько я знаю. Да, давление прикладывается снаружи, но всеже...

По поводу расчетов воздушного ГТ высказывал оценочные прикидки в сообщении https://www.forumhouse.ru/threads/186583/page-172#post-12277388.

 

Здравствуйте! А не могли бы подробнее об этом? Я хотел изначально делать воздушный теплообменник, но с учетом грунта (плодородки около 20см, а дальше одни камни без глины песка) и уровнем ГВ (2.5м) передумал, т. к. уложить с равномерным уклоном трубы в воде, при условии, что траншея все время осыпается будет очень проблематично. Теперь думаю о жидкостном. Вообще грунтовые воды какие вносят коррективы в ГТ?

 

Положительные.

 

Тут обсуждают вертикальный ГТ. Вы же говорите о горизонтальном.
Если интересует воздушный, тогда сюда: https://www.forumhouse.ru/threads/70670/ На четыре топика обсуждение особенностей создания и эксплуатации растянулось.
Жидкостный описан тут: https://www.forumhouse.ru/threads/192227/
Попытка сравнить два типа была тут:https://www.forumhouse.ru/threads/303699/

 

Не все так однозначно) Они положительно влияют на теплообмен, но если это грунтовые воды на глубине 1,5м-2м то они успешно будут передавать холод от поверхности в вашу систему теплообмена, какая бы она не была, воздушная или жидкостная.

 

Выше высказано много умных мыслей...

Мне тоже вся эта затея с догревом входящего воздуха не дает покоя, т. к. собираюсь строить каркасник и там только принудительная система вентиляции с рекуператором..., эта задача для меня пока еще не первоочередная, но с вашего позволения, выскажу свое мнение с учетом моего опыта установки тепловых насосов.

С вертикальным воздушным теплообменником вижу много проблем, на которые указали выше, - сложность конструкции коаксиальных труб, нужен мощный вентилятор чтобы протолкнуть такой столб воздуха (и с учетом сопротивления), большой диаметр бурения, малая глубина (с 20м вы ничего не получите), отсутствие подходящего материала для труб, плохие условия теплообмена (стенки труб теплообменника - воздух внутри), конструктивная трудность ввода большого диаметра в систему догрева воздуха вентиляции. (я рассматриваю эту систему только с точки зрения централизованной системы вентиляции с рекуперацией).

В случае, если делать вертикальный теплообменник, то я склоняюсь к идее вертикального геотермального зонда. Почему? - Простота монтажа, надежность, эффективнее теплопередача от грунта в теплоноситель (в пересчете на погонный метр), не требует мощного насоса для прокачки теплоносителя, компактность системы (по сравнению с воздушной), работает на встроенный в систему вентиляции теплообменник, почти не зависит от низких наружных температур и т. п.

Для расчета вертикального грунтового теплообменника вам нужно выяснить, какую мощность вам нужно получить на теплообменнике, который будет стоять в системе вентиляции (догрева воздуха).

При подборе модели теплообменника нужно учитывать, что температура теплоносителя не будет превышать 10-15гр.С и скорость движения теплоносителя (в идеале) до 1м/с. Скорее всего, если выбирать из стандартных моделей, нужно будет учитывать некоторый коэффициент, т. е. габариты теплообменника будут больше. (Например: Один и тот же теплообменник, номинальной мощностью 1000Вт при подаче в него теплоносителя 40гр.С выдает, например свой номинал 1000Вт, а при подаче в него теплоносителя 15гр.С выдаст только 200Вт)

Отталкиваясь от модели теплообменника, можно рассчитать длину геотермального зонда и, соответственно, глубину бурения. Для геотермального зонда (ГЗ) желательно использовать трубу ПЭ-100, диам. 40мм, с толщиной стенки 2,4мм. U-образный зонд из такой трубы позволяет снимать от 20 до 50Вт с погонного метра в зависимости от грунта. Следует помнить, что верхние 10-15м скважины практически не дадут тепла, поэтому рекомендую делать скважину (ы) от 60 до 100м (каждая), в зависимости от необходимой мощности. Т. е. со скважины глубиной 60м, в среднем, реально снять 1,2-3,0кВт*ч тепловой мощности. Но повторюсь, конструктивно теплообменник должен быть рассчитан на работу с низкой (10-15гр.С) температурой теплоносителя.

Диаметр бурения примерно от 120мм (2 трубы д. 40+штанга буровой для заталкивания зонда). У бурильщиков в ходу, вроде, д. 159мм, великовата скважинка...Штангу буровой после опускания зонда естественно извлекаем ;-) Да, и зонд, естественно, засовываем) в скважину заполненный теплоносителем (см. ниже) и опресованный на 5Атм (после проверки целостности).

В качестве теплоносителя используете 25% смесь пропиленгликоля с водой (1:3). Эта смесь не замерзнет примерно до -15гр.С. Трубы ПЭ-100 не порвет точно. Если делать более концентрированный раствор то необходимо увеличивать мощность циркуляционного насоса и он будет работать "не в режиме", (кавитация на крыльчатке, перегрев).

Трубы зонда на поверхности до уровня промерзания (и всю разводку к теплообменнику утеплить).

Как-то так...

P. S. И только сейчас посмотрел на дату первого поста

P. S. Будем считать, что это я для себя расставлял точки на "ё" с учетом озвученных выше мнений)

 

В воздушном грунтовом теплообменнике меня всегда останавливало одно. Залезет мышка и там сдохнет. И пойдет все это в дом.
Мышку может заменить мошка.

 

Если в вашей вентиляции вы оставляете доступ для мышки, то заведите дежурную кошку

 

@Sergio_725,
У меня есть вентиляция с рекуперацией, при этом, если делать грунтовый теплообменник, то защитить его от грязи, насекомых и прочих гадостей практически нереально. В автомобиле кондиционер через пару лет может вонять так, что дышать невозможно, а уж что может быть с трубой в земле страшно даже предположить.
Можно и кошку в трубу бросить, только вонять будет еще больше. Теперь уже мышкой + кошкой. А у меня аллергия на кошечек.

 

Про автомобиль, - там немножко другой случай. В кондиционере автомобиля, на очень холодном испарителе часто конденсируется влага из воздуха (точка росы) со всякой пыльцой и пр. и образуется этот воняющий гниющий налет.
Да и площадь пластин испарителя на много больше площади внутренней поверхности трубы, сообразно с размерами, конечно...
Да, так вот, мелкая латунная или пластиковая сетка на входе и фильтр на выходе грунтового теплообменника должны решить проблему попадания мышей и пр. Естественно сетку придется часто чистить.
Если хотите иметь возможность обслужить (помыть) грунтовый теплообменник, думаю можно сделать его с небольшим уклоном, и в нижней точке колодец и просто промывать большим объемом воды, а из колодца дренажным насосом воду удалять. И ревизию, через которую какой-нибудь трос с тряпкой протянуть.

 

Да, это понятно, что имеет смысл делать трубу с возможностью чистки и промывки. Просто я обращаю внимание, что к этому вопросу необходимо относится серьезно. так, например, использование гофры ПНД в качестве теплообменника сделает чистку трубы невозможной.

 

Очень полезно написали.
Сейчас почитал, массу мыслей получилось.
Главный вопрос - глубина бурения и количество зондов. Надо ли бурить 1х150м или 3х50м? Можно ли с 3х50м снять 1кВт/ч тепловой мощности? На каком расстоянии делать скважины друг от друга? Как и где их объединять вместе? Что использовать в качестве теплообменника с воздухом: какой-нибудь радиатор или металлическую гофру, которую воздух будет обдувать?
Главный вопрос - где бы почитать ответы на эти и другие вопросы

 

Посчитайте вентилятор на вашу конструкцию, посмотрите его потребление, прослезитесь и сделайте жидкостный, в разы меньше проблем, пнд и пару компрессионных фитингов, либо пайка, так шоб по фэньшую