Статьи

Геотермальный контур

На фоне постоянно растущих цен на энергоресурсы, а также увеличения стоимости за подключение к газоснабжающим сетям владельцы загородных домов и коттеджей все чаще начинают задумываться об альтернативных источниках отопления. Одним из таких источников является монтаж системы геотермального отопления с помощью теплового насоса – устройства преобразующего тепло земли воды или воздуха в энергию для нагрева воды или другого жидкого теплоносителя в системе отопления жилого дома.

Оптимальным и самым бесперебойным источником для работы теплового насоса является так называемый геотермальный контур – система труб заглубленных ниже уровня промерзания в которых циркулирует специальный незамерзающий раствор. Как известно на глубине ниже 3-х метров температура почвы составляет +5+7 градусов, а на глубине ниже 15 метров +10 градусов Цельсия (исключая конечно района крайнего Севера где залегает вечная мерзлота). Если пробурить комплекс скважин необходимой длины и погрузить туда трубы с раствором (геотермальные зонды) можно получить неисчерпаемый источник тепла.

Геотермальный зонд представляет собой U-образную ПНД трубу диаметром 32 или 40 мм. Для изготовления геотермального зонда берутся 2 трубы каждая длиной равная глубине пробуренной скважины +1 метр, их концы соединяются с помощью специального U-наконечника методом пайки. Такое соединение абсолютно надежно и герметично. После опрессовки на конце зонда заливается бетонная болванка диаметром 100 мм для облегчения спуска зонда в пробуренную скважину. Зонд заполняется рассолом или этиленгликолем и опускается в скважину.

Усредненно с 1 погонного метра геотермального зонда можно «снять» 50-60 ватт тепловой энергии. Это конечно приблизительная цифра, расчет делается по фактической пробуренной породе, и может корректироваться как в большую так и в меньшую сторону. Наибольшим коэффициентом теплоотдачи обладают обводненные пески, супеси, суглинки - до 80-90 ватт/пог. метр, наименьшим – сухие скальные породы (35-40 вт/пог. м). Таким образом, для того чтобы получить к примеру 10 квт. тепловой мощности для отопления дома нужно пробурить 120-150 погонных метров скважин.

Бурение для геотермальных зондов выполняется обычными буровыми установками для бурения скважин на воду. Единственное отличие – меньший диаметр бурения, достаточно бурового инструмента диаметром 130-140 мм.

Бурение отдельных скважин необходимо выполнять на расстоянии 8-10 метров друг от друга, либо с одной точки «кустом» под наклоном 20-25 градусов, чтобы получился своеобразный веер. Соблюдать расстояние между геозондами необходимо для того, чтобы геоконтур работал с наибольшим КПД. Минимальная глубина скважин под геозонды составляет 30-35 метров, чтобы максимально захватить наиболее «теплые» нижние слои почвы. Глубина одной скважины под геотермальный зонд может достигать 100 и более метров, все зависит от геологического строения конкретного региона и мощности буровой установки.

Как правило, бурение выполняется до твердых (скальных) пород либо до области неустойчивых песчаных прослоек. В Тюмени и Тюменской области твердые известняковые породы залегают на уровне 60-80 метров, иногда глубже, но на глубине 40-50 метров встречаются мощные толщи обводненного неустойчивого песка (Чеганская свита), пройти которые без установки извлекаемой обсадной колонны часто невозможно.

Таким образом, оптимальная глубина бурения скважин под геозонды в Тюмени составляет 40-80 метров. Необходимый расчетный метраж набирается бурением нужного количества скважин. Например если по расчету нужно 120 метров – бурятся 3 скважины по 40 метров или 2 скважины по 60 и т.п.