Існує чотири основних типи систем контуру заземлення. Три з них — горизонтальна, вертикальна та ставок/озеро — є замкнутими системами. Четвертий тип системи - варіант з відкритим контуром. Кілька факторів, таких як клімат, умови ґрунту, доступна земля та місцеві витрати на встановлення, визначають, що найкраще підходить для ділянки. Усі ці підходи можна використовувати для житлових і комерційних будівель.
Системи замкнутого циклу
Більшість геотермальних теплових насосів із замкнутим циклом циркулюють розчин антифризу через замкнутий контур — зазвичай виготовлений із пластикових труб високої щільності — який закопують у землю або занурюють у воду. Теплообмін передає тепло між холодоагентом у тепловому насосі та розчином антифризу в замкнутому контурі.
Один із типів замкнутих систем, який називається прямим обміном, не використовує теплообмінник і натомість перекачує холодоагент через мідні труби, закопані в землю в горизонтальній або вертикальній конфігурації. Системи прямого обміну вимагають більшого компресора та найкраще працюють у вологому ґрунті (іноді потрібне додаткове зрошення, щоб підтримувати вологість ґрунту), але вам слід уникати встановлення в ґрунті, який є корозійним для мідних трубок. Оскільки ці системи циркулюють холодоагентом через землю, місцеві екологічні норми можуть забороняти їх використання в деяких місцях.
Горизонтальний
Цей тип установки, як правило, є найбільш рентабельним для житлових установок, особливо для нового будівництва, де є достатньо землі. Для цього потрібні траншеї глибиною не менше чотирьох футів. У найпоширеніших схемах використовують або дві труби, одну закопану на глибині шість футів, а іншу — чотири фути, або дві труби, розміщені поруч на глибині п’яти футів у землі в траншеї шириною два фути. Метод Slinky для петлевої труби дозволяє використовувати більше труб у коротшій траншеї, що скорочує витрати на встановлення та робить можливим горизонтальне встановлення в місцях, де це було б неможливо зі звичайним горизонтальні аплікації.
Вертикальний
Великі комерційні будівлі та школи часто використовують вертикальні системи, оскільки площа землі, необхідна для горизонтальних петель, була б непомірно високою. Вертикальні петлі також використовуються там, де ґрунт занадто дрібний для копання траншей, і вони мінімізують порушення існуючого ландшафту. Для вертикальної системи отвори (приблизно чотири дюйми в діаметрі) просвердлюються на відстані приблизно 20 футів одна від одної та глибиною від 100 до 400 футів. Дві труби, з’єднані внизу за допомогою U-подібного вигину для утворення петлі, вставляються в отвір і заливаються розчином для покращення продуктивності. Вертикальні контури з’єднані з горизонтальною трубою (тобто колектором), розміщеною в траншеях і підключеною до теплового насоса в будівлі.
Ставок/Озеро
Якщо на ділянці є відповідна водойма, це може бути найдешевшим варіантом. Труба подачі проходить під землею від будівлі до води і згортається в кола щонайменше на вісім футів під поверхнею, щоб запобігти замерзанню. Змійовики слід розміщувати лише в джерелі води, яке відповідає мінімальним вимогам щодо обсягу, глибини та якості.
Система з відкритим контуром
Цей тип системи використовує колодязь або поверхневу воду як теплообмінну рідину, яка циркулює безпосередньо через систему GHP. Після того, як вода пройшла циркуляцію по системі, вона повертається в землю через свердловину, колодязь для підживлення або поверхневий скид. Очевидно, що цей варіант практичний лише там, де є достатній запас відносно чистої води та дотримані всі місцеві норми та правила щодо скидання ґрунтових вод.
Гібридні системи
Гібридні системи, що використовують кілька різних геотермальних ресурсів, або поєднання геотермального ресурсу з зовнішнім повітрям (тобто, градирня) є ще одним варіантом технології. Гібридні підходи особливо ефективні там, де потреби в охолодженні значно перевищують потреби в опаленні. Там, де це дозволяє місцева геологія, ще одним варіантом є «колонна колодязь». У цьому варіанті системи з відкритим циклом бурять одну або кілька глибоких вертикальних свердловин. Вода забирається з нижньої частини стоячої колони і повертається вгору. У періоди пікового нагрівання та охолодження система може викачати частину зворотної води замість того, щоб повторно закачувати її всю, спричиняючи надходження води до колони з навколишнього водоносного горизонту. Цикл стравлювання охолоджує колону під час відводу тепла, нагріває її під час відведення тепла та зменшує необхідну глибину отвору.
Час публікації: 03 квітня 2023 р