Грунт - источник низкопотенциального тепла для тепловых насосов и теплонасосных систем

В качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии для теплонасосных систем теплохладоснабжения может использоваться грунт поверхностных (глубиной до 400 м) слоев Земли.

Фактически грунт поверхностных слоев Земли представляет собой тепловой аккумулятор неограниченной емкости, аккумулирующий энергию Солнца.

Тепловой режим грунта поверхностных слоев Земли формируется под действием двух основных факторов – падающей на поверхность солнечной радиации и потоком радиогенного тепла из земных недр.

Сезонные и суточные изменения интенсивности солнечной радиации и температуры наружного воздуха вызывают колебания температуры верхних слоев грунта. Глубина проникновения суточных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации в зависимости от конкретных почвенно-климатических условий колеблется в пределах от нескольких десятков сантиметров до полутора метров.

Глубина проникновения сезонных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности падающей солнечной радиации не превышает, как правило, 15–20 м. Температурный режим слоев грунта, расположенных ниже этой глубины («нейтральной зоны»), формируется под воздействием тепловой энергии, поступающей из недр Земли, и практически не зависит от сезонных, а тем более суточных изменений параметров наружного климата.

С увеличением глубины температура грунта также увеличивается в соответствии с геотермическим градиентом (примерно 3°С на каждые 100 м). Величина потока радиогенного тепла, поступающего из земных недр, для разных местностей различается и колеблется в пределах 0,05–0,12 Вт/м2.

Характерным является тот факт, что колебания температуры слоев грунта запаздывают во времени относительно колебаний температуры наружного воздуха и на некоторой глубине максимальные температуры в грунте наблюдаются в наиболее холодный период года.

При устройстве в грунте системы сбора тепла, представляющей собой регистр труб с циркулирующим по ним теплоносителем, осуществляется отбор тепла, накопленного грунтом, и отвод его к снабжаемому теплом зданию или сооружению. Потребляемая энергия компенсируется теплопоступлениями из окружающего грунтового массива, что позволяет продолжительное время использовать грунт в качестве источника низкопотенциального тепла для испарителей теплонасосных систем отопления.

Большие возможности заключает в себе использование теплоаккумулирующих свойств грунтового массива для систем хладоснабжения зданий в жаркий период года. В этом случае грунт охлаждает теплоноситель, нагреваемый внутренним воздухом помещения, и повышает свою температуру. Таким образом, в течение лета грунт накапливает дополнительное тепло и к отопительному сезону выходит с повышенным температурным потенциалом, что значительно повышает эффективность эксплуатации теплонасосной системы теплохладоснабжения в целом.

С более подробной информацией для технических специалистов можно ознакомиться в разделе Библиотека