Теплоносій – гліколь для теплового насоса грунт/вода

Температура теплоносія у ґрунтових теплообмінниках теплового насоса може бути нижче нуля. При цьому це цілком робочий процес. З метою безпечної роботи системи слід застосовувати спеціальний теплоносій, що незамерзає (антифриз). Такий теплоносій часто називають розсолом або гліколем.

Схема контурів геотермального теплового насосу

Наразі на ринку представлені теплоносія на основі різних компонентів. У цій статті розберемо, який теплоносій найбільше підходить для застосування в ґрунтових теплових насосах.

Типи теплоносіїв для теплового насосу

Теплоносії, що використовуються для ґрунтових теплових насосів, можна класифікувати за основною речовиною, що входить до його складу:

• Теплоносій на основі етиленгліколю
• Теплоносій на основі пропіленгліколю
• Теплоносій на основі гліцерину
• Спиртові теплоносія (на основі метанолу, етанолу)

Температура початку кристалізації (замерзання) може бути різною. Вона залежить від концентрації основного компонента. Як правило випускаються теплоносії у вигляді готової водної суміші з температурами замерзання: -15С, -20С, -25С, -35С. Також у продажу можна знайти концентрати з температурою замерзання до -60˚С. Такий антифриз необхідно перед заправкою розбавляти самостійно.

Температура замерзання теплоносія для теплового насосу

Підбираючи теплоносій за температурою замерзання, слід брати розсіл з точкою замерзання «із запасом». Це означає, що якщо в системі достатньо застосувати теплоносій з температурою замерзання -15°C, то не варто застосовувати теплоносій з температурою замерзання -25°C. На практиці температура в геотермальному теплообміннику не опускається нижче -10°C. В окремих випадках температура може опуститися до -12/-13°C.

Теплоносій із низькою температурою замерзання має велику концентрацію основної речовини. Небажане перевищення цієї концентрації призводить до:

• Підвищення в’язкості робочої рідини, що, у свою чергу, викликає додаткове навантаження на циркуляційний насос. Це призводить до зниження ефективності теплового насоса через надлишок електроенергії необхідної для подолання додаткового гідравлічного опору. До того ж, додатковий знос, що виник, знижує ресурс роботи насоса.
• Зниження теплопередачі від ґрунту до випарника. Теплоносії з високою концентрацією основної речовини мають найгірший коефіцієнт теплопровідності. Як наслідок знижується ефективність теплового насоса.

Безпека та захист навколишнього середовища

Також при виборі розсолу для теплового насоса слід взяти до уваги екологічні норми та вплив на довкілля. Теплоносії на основі етиленгліколю та метанолу, розглядаються як токсичні.

Пряме попадання в організм може призвести до смерті. А у разі пошкодження ґрунтового зонда, витік теплоносія в землю може призвести до забруднення ґрунту та ґрунтових вод.

Теплоносії на спиртовій основі легко займисті. Необхідно дотримуватися норм пожежної безпеки під час транспортування та заправки.

При виборі теплоносія також слід звернути увагу на корозійну стійкість. Більшість виробників додають до складу теплоносія спеціальні присадки для зниження корозії та, як наслідок, продовження терміну служби теплового насоса.

Рефрактометр для перевірки температури замерзання теплоносія

Лакмусовий папір для перевірки кислотності теплоносія

Враховуючи фізичні властивості та екологічну безпеку, найкращим вибором для теплових насосів із ґрунтовим теплообмінником є теплоносій на основі пропіленгліколю або гліцерину. Температура замерзання повинна бути в межах: -12/-15°C. Під час експлуатації слід проводити перевірку температури замерзання (за допомогою рефрактометра) та рівень кислотності (використовуючи лакмусові індикатори). Рівень кислотності має бути в діапазоні pH: 7,5-10. Перевірку рекомендується проводити не рідше ніж один раз на п’ять років.