Проверка различных типов коллекторов и зондов на поглощение тепла в колодцах или грунте

Описание общего принципа работы коллекторов и зондов для теплонасосного оборудования

Тепловой насос питается от общей мощности источника грунтового зонда (накопителя энергии) и контактируемой массы/объем на куб. м. На мощность источника грунтового зонда или коллектора значительное влияние оказывают следующие факторы: изменения температуры, тепловой поток на метр длины трубы, теплопроводность, удаленность от центра трубы, ламинарный или турбулентный поток, время, температуропроводность, а также вязкость теплоносителя.

Незамерзающая жидкость/рассол подается к испарителю теплового насоса. Испаритель теплового насоса использует поступающий рассол/тепловой поток из грунтового зонда, чтобы превратить хладагент в пар на стороне холодильного оборудования. При этом температура рассола снижается.

Поэтому температура обратного потока от испарителя ниже температуры поступающего потока рассольного трубопровода. Холодный рассол с помощью циркуляционного насоса перекачивается в обратный трубопровод грунтового зонда. При этом рассол поглощает тепло окружающей среды из грунта, и цикл начинается заново.

Грунтовые зонды, как правило, устанавливаются близко от земной поверхности, например, на глубине 50-150 м в предварительно пробуренные скважины, чтобы использовать среднюю температуру грунта прибл. + 10 -11 °C. При помощи циркуляционного насоса незамерзающая жидкость циркулирует в грунтовых зондах, чтобы предотвратить замерзание рассола.

Зонд Вентури

Зонд Вентури из нержавеющей стали можно использовать там, где грунтовые воды находятся в так называемом первом водоносном горизонте. Это самый верхний водоносный пласт, который еще не используется для добычи питьевой воды. Зонд представляет собой теплообменник и использует температуру грунтовых вод. Разности температур поступающего и текущего обратно теплоносителя достаточно для поставки до 75% энергии, которая требуется, например, для производства тепловой энергии. Остальные примерно 25% должна составлять, как правило, электрическая энергия, чтобы привести в действие тепловой насос. Количество таких зондов разной длины, требуемых для подачи достаточного количества тепловой энергии для отапливаемого объекта, и среду, наилучшим образом подходящую в качестве жидкости, поглощающей тепло (рабочая среда), следует определять отдельно в каждом конкретном случае.

Требуемая глубина бурения примерно на 50% меньше, чем для геотермических установок с сопоставимой мощностью.

Зонд Вентури из нержавеющей стали достигает высокой эффективности за счет материала – нержавеющей стали, которая обладает хорошей теплопроводностью, и благодаря внутренней конструкции зонда, которая обеспечивает быстрое поглощение тепла, отобранного из грунтовых вод. Так как зонд из нержавеющей стали состоит не только из одной пустой трубы: внутри находится неподвижный Архимедов винт с коаксиально расположенной второй трубой. По этой внутренней трубе рабочая среда поступает в зонд Вентури. Наружный диаметр Архимедова винта немного меньше внутреннего диаметра внешней трубы. Благодаря этому часть текущей обратно рабочей среды с высокой скоростью (эффект Вентури) течет вдоль стенки трубы и в результате завихрения смешивается с медленно текущей жидкостью внутри винта. Такое смешивание обеспечивает быстрый перенос тепла со стенки на все поперечное сечение потока.

Зонд Вентури из нержавеющей стали – это «сердце» современной и экологически безопасной системы производства тепловой энергии, основным источником энергии которой является регенеративная тепловая энергия, получаемая из приповерхностных вод. В течение годового цикла добытая из земли энергия вновь компенсируется за счет облучения солнечными лучами и просачивания дождевой воды.