Грунтовые воды являются наиболее эффективным источником тепла для теплового насоса. Температура грунтовых вод имеет стабильную температуру в течение всего года в пределах 6-10 ˚С, а благодаря своим теплофизическим свойствам вода позволяет получить наиболее высокую среди всех систем теплоотдачу. Исходя из этого, бурение скважин для теплового насоса может иметь высокую целесообразность.

Скважина для теплового насоса

Основные вопросы, которые изучаются при рассмотрении возможности бурения скважин для тепловых насосов, является дебит скважины, качество грунтовых вод и способ сброса отработанной воды после теплообменника теплового насоса.

Дебитом скважины называют максимальную производительность, или другими словами объем воды, который можно выкачать в течение одного часа. Необходимый расход грунтовых вод вычисляется по формуле:

V = (Qt-P) / ∆Tg , где:

  • V – необходимый расход грунтовых вод (л/ч);
  • Qt – теплопроизводительность теплового насоса (кВт);
  • P – потребляемая мощность тепловым насосов (кВт);
  • ∆Tg – разность температур грунтовых вод  до и после теплообмена (˚С).

На практике грунтовые воды охлаждаются на 3 градуса, что соответствует приблизительно 240 л/ч на один кВт теплопроизводительности водяного теплового насоса. Например: скважина для теплового насоса мощностью 10 кВт должна производить не менее 2,4 м³ воды в час. Для проверки производительности заборной скважины, необходимо проводить испытания в течение 3 дней без перерыва, перекачивая воду.

Как правило, глубина скважины не должна превышать значение 15 метров. Целесообразность установки водяного теплового насоса при глубине скважины более 15 метров резко снижается. Поскольку необходимо устанавливать мощный скважинный насос, потребляющий много электроэнергии.  Кроме того принципиально разрешается использовать только грунтовые воды протекающие в верхнем горизонте (поверхностные воды).

Так же определяющим фактором для проектирования теплонасосной системы является качество и состав воды из скважинного колодца.  Вода, содержащая в составе большое количество ионов железа и марганца, может сильно засорять теплообменный аппарат теплового насоса.  Для предотвращения негативного влияния грунтовых вод с примесями в системе необходимо использовать промежуточный теплообменник, с возможностью его очистки.

Отработанную (охлажденною воду) необходимо сбрасывать в приемный колодец. Такой колодец представляет собой аналогичную приемной скважину расположенную ниже по течению подземных вод. Расстояние между скважинами должно быть не менее 15 метров.  При этом скважина должна принимать весь объем воды, в противном случае это может привести к нежелательному заболачиванию грунта.

Основные преимущества скважин для теплового насоса:

  • Высокая теплопроизводительность
  • Стабильность работы за весь отопительный сезон
  • Отсутствие необходимости регенерации тепла

Недостатки:

  • Высокие капитальные затраты
  • Нестабильность грунтовых вод (со временем дебит скважины может упасть)
  • Подверженность коррозии элементов системы
  • Необходимость  сброса охлажденной воды