Свердловини для водяних теплових насосів

Ґрунтові води є найефективнішим джерелом тепла для теплового насосу. Температура ґрунтових вод має стабільну температуру протягом усього року в межах 6-10 ˚С, а завдяки своїм теплофізичним властивостям вода дозволяє отримати найвищу серед усіх систем тепловіддачу. Виходячи з цього буріння свердловин для теплового насоса може мати високу доцільність.

Основними питаннями, що вивчаються при розгляді можливості буріння свердловин для теплових насосів, є дебіт свердловини, якість грунтових вод та спосіб скидання відпрацьованої води після теплообмінника теплового насоса.

Дебітом свердловини називають максимальну продуктивність, тобто обсяг води, який можна викачати протягом однієї години. Необхідна витрата ґрунтових вод обчислюється за формулою:

V = (Qt-P) / ∆Tg , де:

• V – необхідна витрата ґрунтових вод (л/год);
• Qt – теплопродуктивність теплового насоса (кВт);
• P – споживана потужність теплових насосів (кВт);
• ∆Tg – різниця температур ґрунтових вод  до та після теплообміну (˚С).

На практиці ґрунтові води охолоджуються на 3 градуси, що відповідає приблизно 240 л/год. на один кВт теплопродуктивності водяного теплового насоса. Наприклад: свердловина для теплового насоса потужністю 10 кВт повинна виготовляти не менше 2,4 м³ води на годину. Для перевірки продуктивності забірної свердловини необхідно проводити випробування протягом 3 днів без перерви, перекачуючи воду.

Як правило, глибина свердловини не повинна перевищувати значення 15 метрів. Доцільність встановлення водяного теплового насоса при глибині свердловини понад 15 метрів різко знижується. Оскільки необхідно встановлювати потужний насос свердловин, що споживає багато електроенергії. Крім того, принципово дозволяється використовувати тільки грунтові води, що протікають у верхньому горизонті (поверхневі води).

Так само визначальним фактором для проектування теплонасосної системи є якість та склад води зі свердловинного колодязя. Вода, що містить у складі велику кількість іонів заліза та марганцю, може сильно засмічувати теплообмінний апарат теплового насоса. Для запобігання негативному впливу ґрунтових вод з домішками в системі необхідно використовувати проміжний теплообмінник, з можливістю його очищення.

Відпрацьовану (охолоджену воду) необхідно скидати у приймальну криницю. Така криниця є аналогічною приймальною свердловиною, розташованою нижче за течією підземних вод. Відстань між свердловинами має бути щонайменше 15 метрів. При цьому свердловина повинна приймати весь об’єм води, інакше це може призвести до небажаного заболочування ґрунту.

Основні переваги свердловин для теплового насосу:

• Висока теплопродуктивність
• Стабільність роботи за весь опалювальний сезон
• Відсутність необхідності регенерації тепла

Недоліки:

• Високі капітальні витрати
• Нестабільність ґрунтових вод (згодом дебіт свердловини може впасти)
• Схильність до корозії елементів системи
• Необхідність скидання охолодженої води