Енергозберігаючі відновлювальні джерела теплопостачання  

Назад   Зміст   Далі

5.4.2. Розрахунок джерела тепла

 

    

Варіант А – площадковий колектор

Теплофізичні характеристики верхнього шару ґрунту сильно залежать від складу і стану ґрунту. Теплоакумулювальні властивості ґрунту тим кращі, чим більше він містить у своєму складі води і мінеральних елементів. Загальний питомий відбір потужності від  ґрунту складає| від 10 до 35 Вт/м2.

    Таблиця 5.7 – Питомий відбір потужності від ґрунту

Сухий піщаний грунт

q = 10-15 Вт/м2

Вологий| піщаний грунт

q = 15-20 Вт/м2

Сухий глинистий грунт

q = 20-25 Вт/м2

Вологий| глинистий грунт

q = 25-30 Вт/м2

Грунт з| грунтовими водами

q = 30-35 Вт/м2

Необхідна площа ділянки ґрунту визначається залежно від холодопродуктивності Qх теплового насоса, яка визначається з паспортних

холодопродуктивністю Qх = 7,5 кВт. Встановлення теплового насоса більшої продуктивності не доцільне, тому що при виборі теплового насоса необхідно враховувати і нерівномірність споживання тепла. Обраний тепловий насос споживає 2,2 кВт електричної енергії. Необхідна площа ділянки ґрунту складе, м2

Варіант Б  – Буріння шурфів і влаштування зондів

Для невеликих земельних ділянок земляні зондовий комплекс є альтернативою земляному колектору (рис. 5.13) Нижче розглядається подвійний U – подібний трубчастий зонд. Іншим варіантом є дві подвійних U – подібних петлі полімерного трубопроводу в одній свердловині. Всі проміжки між трубами і ґрунтом заповнюються матеріалом з хорошою теплопровідністю.

Рекомендована мінімальна відстань між двома ґрунтовими зондами:

– 5 м до 50 м глибини свердловини;

– 6 м до 100 м глибини свердловини.

В табл. 5.8 наведено значення питомого відбору потужності подвійним U-подібним ґрунтовим зондом. 

Таблиця 5.8 – Питомий відбір теплової потужності подвійним зондом з  поліетиленової труби Æ 32 мм.

Грунт

Питомий відбір потужності  qz

Загальні нормативні показники

 

Поганий грунт (суха осадова порода)

(l< 1,5Вт/м·К)

20Вт/м

Нормальна тверда кам’яна порода і насичена водою осадова порода (l< 1,5-3 Вт/м·К)

50Вт/м

Тверда кам’яна порода з високою теплопровідністю (l< 3Вт/м·К)

70Вт/м

Окремі породи

 

Галька, пісок(сухий)

<20Вт/м

Галька, пісок (вологий)

55-65 Вт/м

Суглинок, глина (волога)

30-40 Вт/м

Вапняк (масивний)

45-60 Вт/м

Піщаник

55-65 Вт/м

Кислі магматичні породи (граніт)

55-70 Вт/м

Основні магматичні породи (базальт)

35-55 Вт/м

Гнейс

60-70 Вт/м

Визначимо загальну довжину подвійних зондів, що потрібні для відбору тепла, м
  

                                 (5.18)

де qzпитомий відбір потужності зондом.    

Згідно з рекомендаціями [86] довжина зондів і колекторів не повинна перевищувати 100 м. Тому остаточно приймаємо два подвійних ґрунтових зонди по 75 м.

На рис. 5.13 зображено принципову схему подвійного ґрунтового зонда.

Рисунок 5.13 Принципова схема подвійного ґрунтового зонда

RL – зворотна магістраль контуру розсолу;

VL  – подаюча магістраль контуру розсолу;

A – заповнювач шурфа;

B – захисний ковпачок.

Остаточно, для  влаштування ґрунтового зонду знадобиться 75×2×2=300 м поліетиленової труби. 

Характеристики поліетиленової труби наведено в таблиці 2.

     Таблиця 5.9 – Характеристики поліетиленової труби, PN10

Зовнішній діаметр

× товщина стінки, мм

Номінальний

діаметр

Об’єм погонного метра труби, л

Площа зовнішньої бічної поверхні труби, м2

20×2,0

15

0,201

0,0628

25×2,3

20

0,327

0,0785

32×3,0

25

0,531

0,100

40×2,3

32

0,984

0,126

40×3,7

32

0,835

0,126

50×2,9

40

1,595

0,157

50×4,6

40

1,308

0,157

63×5,8

50

2,070

0,197

63×3,6

50

2,445

0,197

 

Визначимо, скільки поліетиленової труби Æ 32 знадобиться для влаштування ґрунтового колектора. Глибина закладання колектора повинна становити 1,3…1,7 м. Відстань між траншеями не менше 0,5…1 м. Згідно з [86] питоме співвідношення f для труб складе:

·        1,5 м. п. на 1 м2 ґрунту для діаметра 32 мм;

·        2 м. п. на 1 м2 ґрунту для діаметра 25 мм;

·        3 м. п. на 1 м2 ґрунту для діаметра 20 мм.

Тоді загальна кількість труби для колектора складе, м:

Приймаємо до встановлення п’ять трубних колекторів довжиною по 100 м. Об’єм системи при цьому складе 0,531×500 = 266 л. Додамо 10% на об’єм розподільника і системи обв’язки, остаточно отримаємо об’єм системи  300 л. В ґрунтовий колектор обов’язково необхідно заливати незамерзаючі розчини на основі пропіленгліколю, тоді як більш дешевші розчини на основі етиленгліколю (тосол та інші) є ядовитими. Властивості водневого розчину пропіленгліколю наведено в табл. 5.9. 

При виборі концентрації розчину необхідно ґрунтуватися на температурі кипіння фреону у випарнику. Зазвичай температура кипіння складає мінус 5 °С. Температура замерзання розчину залежить від вмісту гліколю і складає, при вмісті пропіленглікою:

·        10%  – мінус 3,5 °С;

·        20% – мінус 7,4 °С;

·        30% – мінус 13,1 °С;

·        40% – мінус 21,5 °С;

·        50% – мінус 33,6 °С.

Прийнявши 30% концентрацію  розчину, отримуємо, що для приготування розчину для заповнення системи необхідно залити 210 л води і 90 л чистого пропіленгліколю.

         Колектор складається з п’яти трубних контурів по 100 м і об’єднуючого трубопроводу, якій підводе теплоносій до теплового насосу. Обов’язковим є встановлення запірно-регулювальної арматури, манометра для контролю цілісності колектора, розширювального баку, спускних пристроїв повітря. Біля будинку необхідно влаштувати приямок для заповнення системи розчином і огляду колектора. Труби, що проходять від колектора до будинку, необхідно обов’язково утеплити. З приямку влаштувати дренаж дощових вод. Заповнювати колектор необхідно вже готовим розчином пропіленгліколю.

Назад | Зміст | Далі

Вінницький національний технічний університет

 
Создание сайтов ЕкатеринбургШаблоны сайтовПоиск товаров - справочник цен, каталог магазинов, прайс-листыБесплатные шаблоны дизайна детских сайтов