Рассматривая вопрос подбора оптимального теплонасоса земля-вода, нужно сразу отметить, что монтаж такого оборудования обходится дороже монтажа других видов альтернативных нагревателей. Причина этого – необходимость в проведении масштабных земляных работ на разных глубинах. Так, для горизонтального расположения отбирающих тепло коммуникаций, нужно размещать их на больших площадях, на глубине – ниже промерзания грунта. А для вертикального монтажа необходимо бурить скважину для размещения специального геотермального зонда. Такие требования ограничивают применение грунтовых тепловых помп, которые проблематично использовать на небольших приусадебных участках. Тем не менее, обустройство геотермального отопления позволяет не только со временем окупить затраты на него, но и существенно снизить последующие расходы на коммунальные услуги.
Для прокладки наружных трубопроводов системы типа «земля-вода» требуются прочные полимерные трубы с хорошими эксплуатационными характеристиками. Для их монтажа с помощью экскаватора выкапывается продолговатый котлован, на дно которого коммуникации укладывают горизонтально примерно по той же схеме, какая применяется для контуров напольного отопления. При этом, используется площадь из расчета 25-50 м2 на каждый кВт мощности имеющегося теплового насоса. Как уже было отмечено, глубина котлована должна быть ниже максимальных отметок промерзания грунта в конкретном регионе, а все точные длины и шаг укладки труб определяются при проведении расчетов, выполнять которые должны исключительно специалисты. В противном случае оборудование не только может оказаться неэффективным, но и вообще перестать функционировать должным образом.
Разумеется, горизонтальный монтаж коммуникаций тепловых насосов подходит только для владельцев относительно крупных земельных наделов. Особенно с учетом того, что задействованные для этого площади уже невозможно использовать ни для огородных грядок, ни для высадки деревьев. Сверху можно обустроить только газон или цветочные клумбы. Соответственно, хозяевам маленьких участков приходится ограничиваться вертикальным монтажом глубинных зондов, которые углубляются в нижние слои грунтов, и не занимают полезных площадей вблизи поверхностей. Но у этого способа установки тоже есть значительный недостаток – это его трудоемкость, связанная с необходимостью применения специальной строительной техники. Очевидно, что в таком случае затраты на монтаж существенно увеличиваются, особенно, если необходимо ставить несколько зондов.
Впрочем, будущим владельцам подобных нагревателей необходимо учитывать, что и при горизонтальном, и при вертикальном монтаже все строительные и наладочные работы занимают минимум месяц. Ну а для горизонтального расположения коммуникаций теплового насоса на участке бурят скважины глубиной от 20 м до 150 м. В каждую из них опускаются специальные геотермальные зонды, предварительно подключенные к помпе. Каждый из них представляет собой относительно небольшой оголовок с присоединенными трубами. Нужное количество таких скважин и зондов, а также глубину их погружения и оптимальный диаметр присоединительных трубопроводов просчитывают отдельно для каждого конкретного участка. И, как и в случае с горизонтальными коммуникациями, такие расчеты выполняют только профессионалы – на основе данных, полученных при проведении геологической разведки.
После завершения бурения и монтажа зондов, присоединенные к ним трубы укладывают в коллекторный колодец. От него по направлению к тепловому насосу идут две магистральные линии – подающая и обратная, снабженные изоляционными покрытиями. При этом, диаметр магистрали зависит от общих размеров системы обогрева, вычисляемых при создании ее проекта, а также площади помещений, которое необходимо отапливать. Иногда этот параметр достигает значения 160 мм. В свою очередь, самый важный критерий подбора тепловых помп грунт-вода – мощность, также определяется после разработки комплексного проекта сети отопления дома, позволяющего точно ценить его потребности в тепле. В данном случае это важно не только для того, чтобы не купить слишком слабое оборудование или слишком производительное, а значит – постоянно потребляющее лишнюю электроэнергию.
В случае с геотермальными сетями типа «земля-вода», при установке очень мощного оборудования, отбирающего из грунта слишком много тепла, почва вокруг трубопроводов просто начнет промерзать. А с учетом того, что в ней всегда содержится определенное количество влаги, в таких случаях вероятно образование вокруг труб полноценной ледяной корки, после появления которой насос вообще прекратит работать. Соответственно, потребности в тепле для конкретного здания просчитываются с учетом его теплопотерь, расхода энергии в его частях, а также наличия или отсутствия дополнительного контура горячего водоснабжения. Эту работу тоже стоит доверять специалистам, но пробный и примерный расчет при желании можно выполнить даже лично.
Алгоритм расчета мощности теплового насоса грунт-вода для помещений с потолками высотой не более 2,7 м таков:
- Рассчитывается общая площадь всех помещений, нуждающихся в обогреве;
- Количество энергии для этой цели берется из среднего значения 0,07 кВт на 1 м2;
- Чтобы обогреть здание на N квадратных метров, необходимо умножить N · 0,07 кВт;
- Ну а для обеспечения потребностей в тепловой энергии сети горячего водоснабжения к полученной цифре прибавляют еще 15-20 %, или N · 0,07 · 0,8 или N · 0,07 · 0,85.
Согласно усредненным приблизительным расчетам, для обогрева дома площадью 100 м2 необходимо затратить порядка 7,5 кВт/ч энергии. Для такого случая вертикальные зонды грунтового теплового насоса нужно поместить в грунт на глубину 110-115 м, или отвести под горизонтальные трубопроводы 250 м2 площади прилегающего земельного участка. Напоследок, стоит отметить, что из двух описанных выше способов укладки коммуникаций для рассматриваемого оборудования, более эффективным признан вертикальный метод. Благодаря тому, что на больших глубинах температура грунтов всегда оказывается выше и стабильней за счет влияния энергии земного ядра, вертикальная укладка обеспечивает максимальный КПД тепловой помпы. Более того, геотермальные зонды позволяют теплонасосу надежно работать на протяжении многих лет, без сбоев и поломок.