Геотермальное отопление -
отопительная система, источником питания которой является тепловая энергия земли.

Тема геотермального отопления достаточно новая для Росcии вообще и для нашего региона в частности, по этой причине представляем общие сведения о схеме отопления, ее составляющим и требованиям к ней.

Геотермальная система отопления делится на 3 ступени:

1. Геотермальные зонды.
Как правило, это 3-4 скважины глубиной 100-150 метров, в которые погружаются сами зонды. Зонд - петля из труб, по которой движется жидкий теплоноситель.
2. Тепловой насос работающий по принципу холодильной установки наоборот. ТН состоит из компрессора, двух теплообменников (испаритель и конденсатор) и ТРВ (терморегулирующего вентиля). Рекомендуемая мощность ТН - 14 кВт на 200м2.
3. Теплые полы либо радиаторы в помещении.
Ниже подробно о бурении скважин под геотермальные зонды, работе теплового насоса, разновидностях и преимуществах зондов.
 

Бурение скважин под геотермальные зонды:

Скважины под геотермальные зонды не отличаются от скважин на воду, не требуют обсадки. До бурения скважин определяется тип грунта на объекте и его теплоотдача. Теплоотдача погонного метра скважины зависит от породы массива и наличия движущейся воды в порах. (Теплоотдача 1 п.м.: песок - 20Вт, супесь с водой - 60Вт с 1).
Из полученных данных рассчитывается необходимая глубина и количество скважин.

Небольшой пример:
Для отопления дома площадью 200м2 необходима мощность теплонасоса в 14кВт, то есть наша система зондов должна выдать необходимое количество энергии для такого показателя насоса.
Средняя отдача тепла зонда - 50 Вт на 1 погонный метр. 
Таким образом, получаем 14кВт(14000Вт)/50Вт на метр=280 погонных метров.
Это три скважины по 100 метров.

Когда рассчитано количество и глубина скважин, специалисты приступают к бурению. Скважины под геотермальные зонды соединяют между собой траншеями, также прокладывают выход к общему коллектору. 
Необходимо помнить:
1. Каждый геотермальный зонд забирает тепло грунта в радиусе 4х метров, отсюда расстояние между скважинами должно составлять не менее 8 метров.
2. Минимальное расстояние между домом и колодцем не менее 3х метров и не более 100 метров. 

После окончания буровых работ в скважины опускаются зонды, заливаются бетоном, соединяются между собой и выводятся к общему коллектору.

Схема работы геотермальной системы отопления:

1.  Во время движения по зонду жидкий теплоноситель снимает тепло с грунта до +4*/+7*. Циркуляционный насос закачивает жидкий теплоноситель (хладагент) в испаритель.
2. Испаритель подвергает хладагент высокому давлению, что приводит к вскипанию хладагента даже при температуре +1*. Происходит испарение.
3. Компрессор выкачивает пар и, под еще большим давлением, нагревает его до +60*.
4. Компрессор отправляет пар с температурой +60* в конденсатор, где он трансформируется в жидкость и 
5. Теплоноситель +60* поступает в систему теплоснабжения в помещении.
6. Жидкий хладагент возвращается в испаритель через дроссель.

Геотермальные зонды.

Наибольшее применение в России получили  Uобразный и Коаксиальный геотермальные зонды.
Uобразный геотермальный зонд 
представляет собой Uобразную петлю из полиэтиленовых труб, либо две двойные Uобразные петли. По одной трубе холодный хладагент поступает в зонд, по второй, собрав тепло с зонда, возвращается в насос в испаритель. Продают как готовые зонды, также возможен вариант сборки зонда в полевых условиях. Это помогает избежать излишков трубы, зонд делают исходя из глубины уже готовой скважины.
Из плюсов Uобразного зонда:
+ большая площадь сбора тепла. Это актуально в теплых регионах страны. 
+ простота и надежность конструкции. 
Недостатки Uобразных зондов:
- до 30% паразитного теплообмена между параллельными трубами.
- уменьшение теплообмена за счет толщины стенки трубы. Стенка должна быть толстой чтобы избежать сжатия пластовым давлением.
- большой объем теплоносителя для заполнения зонда.
- при устройстве кластерной системы ведет к вымораживанию территории колодца, т.к. трубы выходят из одного места.

Коаксиальный зонд
представляет собой трубу большего диаметра, в ней труба меньшего диаметра. Внешняя труба снизу запаяна наконечником. Хладагент поступает во внешнюю трубу, собирает тепло земли и возвращается в насос в испаритель по внутренней трубе.
Преимущества коаксиального зонда:
+ не боится сжатия, даже если наружная труба сплющится, то ее прижмет к внутренней трубе и хладагент продолжит движение не по круговому диаметру а по овалу, еще более обжатому грунтом-теплообменником.
+ требует меньший объем жидкого теплоносителя.
+ имеет достаточный показатель теплосъема - 64 Вт/м.