Источники низкопотенциального тепла

Естественными источниками низкопотенциального тепла могут быть атмосферный  воздух, подпочвенные и грунтовые воды, озерная и речная вода, поверхностный и глубинный грунт.

Искусственными  источниками (вторичные источники) тепла могут выступать вентиляционный воздух из жилых, офисных, торговых помещений, отработанный воздух или вода производственных технологических процессов, тепло отработанных газов при сжигании топлива и др.

При использовании вертикальных скважин глубиной от 50 до 150 м в них погружаются U-образные металлопластиковые или пластиковые трубы диаметром 40 мм. В одну скважину возможна установка двух U-образных петель. Расстояние между скважинами должно быть больше 6 м. Можно ориентироваться на следующие данные по теплосъему, в зависимости от типа грунта:

• сухие осадочные породы – 20 Вт/м;
• каменистая почва и насыщенные водой осадочные породы – 50 Вт/м;
• каменные породы с высокой теплопроводностью – 70 Вт/м;
• подземные воды – 80 Вт/м.

Температура грунта на глубине 15-20 м составляет примерно +10 °С и увеличивается на каждые 100 м скважины вглубь примерно на 2 градуса. Скважина является наиболее эффективным, компактным и независимым от погодных условий  источником тепла.

Тепловое поле  состоит из пластиковых труб диаметром 40 мм, равномерно уложенных в грунт на глубину 1,2-1,5 метра с шагом 0,75-0,9 м. Съем тепла с каждого метра трубы зависит от свойств грунта. Ориентировочно можно считать, что для горизонтальных коллекторов в зависимости от типа грунта теплосъем с 1 метра трубы составляет:

• сухой песок – 10 Вт/м,
• сухая глина – 20 Вт/м,
• влажная глина – 25 Вт/м,
• глина с большим содержанием воды – 35 Вт/м.

На участке над коллектором не следует возводить строений, чтобы тепло земли пополнялось за счет солнечной радиации. Температура грунта в этом случае меняется в течение года, существенно зависит от температуры наружного воздуха и глубины промерзания в холодное время. Поэтому необходим тщательный расчет площади теплового поля, чтобы исключить критичное переохлаждение грунта.

Для сбора тепла речной или озерной воды используют пластиковые трубы диаметром 40 мм,  которые спирально укладываются на дно водоема и притапливаются специальными грузами.

Ориентировочно можно считать, что для водяных коллекторов в зависимости от типа водоема, скорости течения воды, теплосъем с 1 метра трубы составляет 35-50 Вт/м. Температура воды при этом не опускается ниже 5 °С в холодное время, что позволяет обеспечивать эффективный теплосъем в течение всего года.

В данной схеме испаритель теплового насоса устанавливается снаружи помещения, атмосферный воздух нагнетается вентилятором непосредственно на испаритель теплового насоса и отдает тепло хладагенту. Температура атмосферного воздуха существенно меняется в течение года, соответственно и производительность теплового насоса уменьшается с понижением температуры воздуха. 

Как правило, тепло атмосферного воздуха используют до температуры -15 -10 °С, а далее используют  дополнительный источник тепловой энергии. Учитывая, что отопительный сезон длится около 250 дней в году, а температура атмосферно воздуха опускается ниже -15 °С не более 10-30 дней в течение года, использование тепла атмосферного воздуха позволяет существенно экономить затраты на отопление.