Геотермальная климатическая система зима/лето из Нидерландов

[holodilshik.livejournal.com]

Оригинал взят у holodilshik в Геотермальная система зима/лето из Нидерландов

Добрый день, Друзья и Коллеги.
Разбирая разную информацию на рабочем компьютере наткнулся на интересные фото и решил покопать тему. Как обычно это нестандартные для нашей страны климатические системы. Предлагаю посмотреть и подискутировать. Честно, я сам первый раз видел такое решение, точнее именно исполнение.

Как я уже неоднократно писал, геотермальные источники энергии - это новое слово в энергосбережении, имеющие огромный потенциал. Такие системы находят все большее применение во всем мире, благодаря своей эффективности, экологичности и огромному энергетическому потенциалу. Благодаря их использованию мы можем существенно снизить эмиссию CO2 в результате сжигание топлива. Это и тепловые насосы про которые уже ни один раз, в том числе и  в этом сообществе.

Достаточно интересное решение предложила консалтинговая компания из Нидерландов (название не привожу, чтобы не сочли за рекламу), совместно с другой компанией (отвечает за буровые установки и работы). Вместе эти две фирмы разработали и запатентовали собственную геотермальная систему, которую я предлагаю рассмотреть. Эти системы применяются для климатических систем офисов, магазинов и небольших складов и в них применяются целые стеки паяных пластинчатых теплообменниках (ППТО). Но главное не в этом, а как реализовано решение и насколько оно работоспособно. Я думаю посмотрев на фото сразу становится понятна суть.

Фото 1 - процесс укладки ПТО в скважину


Вот так система выглядит снаружи.

Фото 2 - Видимая часть подземной системы


Проблематика:  В, так называемых, системах холодного хранения, требуется тепло грунтовых вод использовать в зимнее время для отопления. Затем охлажденную воду необходимо возвращать в землю.
Когда приходит лето, хранимую холодную воду требуется перекачивать снова и использовать уже с целью охлаждения воздуха - кондиционирования. Затем нагретую воду необходимо возвращать в землю, тем самым завершая цикл. Наиболее распространены системы холодного хранения с двумя скважинами. Тем не менее, умные системы могут использовать одну скважину расположенную в телом и холодном водоносном слое.

Решение:
Лето:  вода с температурой 9 ºC перекачивается насосом из холодной водоносного слоя через систему паяных пластинчатых теплообменников. Грунтовые воды поглощают тепло от потока вторичного водяного контура и затем возвращаются, но уже в теплый водоносный слой.
Зима:  направление потока меняется на противоположное. Вода из теплый водоносного слоя может быть использована для подогрева холодного воздуха в воздушном теплообменнике. Однако наилучшим применением, будет установка теплового насоса для нагрева воды приблизительно до 50 °С.
При эксплуатации системы потребление электроэнергии крайне незначительно. Расход идет только на циркуляционные насосы, за счет чего можно достигать очень большого коэффициента COP (соотношения выработанного тепла/холода к потребленной электроэнергии), согласно данным производителя до 400!

По идее, внутренний циркуляционный насос показанные на схеме должен быть очень небольшим, как по производительности, так и по мощности, и следовательно потреблять очень мало энергии. Водоносные слои разделены перегородкой.

Ниже показан принцип работы системы в климатических установках.

Рисунок 3 - Схема климатической установки GeoTermic

                     Режим: Лето                                          Режим: Зима

Желтым цветом показан теплый водоносный слой, синим цветом - холодный водоносный слой.
Черными стрелками направление движения воздуха.

Установка: Система основана на паяных пластинчатых теплообменниках (ППТО). Из их плюсов можно отметить большую компактность и эффективность. Из-за высокой турбулентности внутри пластин,  ППТО могут достижения высокой теплоотдачи и производительности, даже при низких скоростях потока. Это важный момент, так как режим течения жидксоти может существенно меняться в зависимости от требуемого потребления тепла/холода.

Фото 4 - Процесс инспекции теплообменников и скважины.



Общая характеристика системы:
Тип теплообменника: паяный пластинчатый теплообменник;
Передача тепла на установку: 100 – 350 кВт;
Электрическая мощность насоса (вход):максимум 3 кВт;
Размеры скважины: диаметр 0,8 м; глубина 50-220 м;
Максимальный потери давления: 60 кПа.

Не могу выгрузить ролик или ссылку на него (виноват, есть огрехи в компьютерной грамотности) -  вот ссылка на сайт: http://www.geocomfort.nl/
В правом нижнем углу представлена анимация исполнений такой схемы.

Понятно, что данные системы могут применяться только в странах с теплым климатом и только в определенных геологических условиях. Однако мне нравится это решение, которое является нестандартным. Для климатических условий Нидерладнов несомненно очень интересно.

Comments

[livejournal.livejournal.com]

Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal северного региона (http://www.livejournal.com/?rating=ru_north). Подробнее о рейтинге читайте в Справке (https://www.dreamwidth.org/support/faqbrowse?faqid=303).

[holodilshik.livejournal.com]

Привет. Ты тоже ту.т

[gigablitz.livejournal.com]

А чем бурят скважину диаметров 0,8 метра и глубиной 50-220 м?

[holodilshik.livejournal.com]

Честно на технической стороне бурения не заморачивался. Может кто-то из специалистов отпишется.

[kassx.livejournal.com]

так называемые тепловые насосы. Только ленивый не начал их производства

[holodilshik.livejournal.com]

Здесь интересная погружная реализация этой системы.

[gigablitz.livejournal.com]

Еще эти теплообменники довольно быстро зарастают грязью и требуют регулярного обслуживания. Судя по трудоемкости извлечения и монтажа- процедура эта будет стоить очень серьезных денег. непонятно вообще зачем погружать модуль с теплообменниками, недостаточно погрузить трубы, а теплообменники оставить снаружи?

[holodilshik.livejournal.com]

Промыть можно. Ну и нужно смотреть состав вод в грунтах, возможно у них вода не кальцированная. Я думаю их считают на определенной срок жизни и потом выкидаваыют сразу всю связку.
Я думаю здесь смысл, в эффективности. Получается насос совсем небольшой мощности. Опять же экономия места.
Определяющей здесь будет цена скважины. В принципе можно и трубы сделать. Эту установку показал потому, что тут как раз решение с погружением.

[gigablitz.livejournal.com]

Ну вообще то они довольно серьезных денег стоят.

Я может упустил что-то, но не могу понять за счет чего такое решение кардинально эффективнее?

[holodilshik.livejournal.com]

Аккумуляция всегда довольно эффыективна, а здесь не нужно делать емкости и прочее, все в земле.

[toropyggka.livejournal.com]

А октуда данные, что грунтовые воды имеют температуру 15-20%. За счет чего?

[tim-bol.livejournal.com]

Там же 15-20 градусов, а не процентов.

[holodilshik.livejournal.com]

Они дают такие данные.
В Голландии, есть климатические особенности: прежде всего обилие осадков и их равномерное годовое распределение, отсутствие испарения зимой и его превышение над осадками летом (годовые суммы осадков больше испарения). Теплая бесснежная зима не способствует промерзанию почв и аккумуляции осадков на поверхности. В итоге грунтовые воды получают в основном инфильтрационное питание в холодные месяцы, а в теплые расходуются на испарение.

А теплые/холодные слои мы создаем сами:

Система подземного аккумулирования энергии состоит из скважины, через которую откачивается или закачивается вода из водоносного слоя, являющегося аккумулирующей средой. Одна часть скважины используется для аккумулирования тепла, другая - холода. Перегородка в скважине исключает взаимное влияние теплого и холодного слоев и соединены между собой трубопроводом с включенным туда теплообменником.
Создание специальных больших емкостей для хранения хладо-теплоносителя с аккумулированным теплом (холодом) будет дорого и сложно. В то же время, подземные водоносные пласты могут быть средой, подходящей для долгосрочного аккумулирования тепла и холода.
Т.е. в верхнем слое мы аккумулируем тепло, в нижнем слое холод. Так, наверное проще.

Летом мы берем воду из холодного слоя и сбрасываем в условно горячий. Создаем некий запас тепла. Зимой наоборот.

В большинстве систем температура воды зимой составляет в районе 10°С, а летом в районе 20°С, то есть происходит аккумуляция низкопотенциального тепла и холода.

[toropyggka.livejournal.com]

А, теперь понял.
Но насколько долго способны держать такие термические аккумуляторы тепло(холод) ? То есть, запасов "тепла", накопленного за лето, хватит ли на все зимние месяцы.
Ну и тут вопрос - дома 20 градусами в системе отопления не обогреть. Там предусмотрен дополнительный нагрев?

[holodilshik.livejournal.com]

Вопрос про аккумуляцию интересный, авторы пишут что 75% можно сохранять, но.... тут вопрос крайне дискуссионый.
Про доп.нагрев можно ТН сделать или эл./газовый догрев, тут куча вариантов. ТН оптимальный, конечно.

[toropyggka.livejournal.com]

Что-то мне говорит, кто кпд системы будет крайне низким, поскольку там низкие градиенты температуры и большие потери тепла.
Плюс затраты на рытье такой скважины и прокладку труб. Проще уж утеплить дом и поставить котел в подвале.

ЗЫ. При слове геотермальный мне вспоминается Камчатка с ее геотермальными источниками, в которых вода кипит.

[ivanoff1999.livejournal.com]

Какая то сказка - что ещё за тёплые водоносные слои?

[holodilshik.livejournal.com]

Система подземного аккумулирования энергии состоит из скважины, через которую откачивается или закачивается вода из водоносного слоя, являющегося аккумулирующей средой. Одна часть скважины используется для аккумулирования тепла, другая - холода. Перегородка в скважине исключает взаимное влияние теплого и холодного слоев и соединены между собой трубопроводом с включенным туда теплообменником.
Создание специальных больших емкостей для хранения хладо-теплоносителя с аккумулированным теплом (холодом) будет дорого и сложно. В то же время, подземные водоносные пласты могут быть средой, подходящей для долгосрочного аккумулирования тепла и холода.
Т.е. в верхнем слое мы аккумулируем тепло, в нижнем слое холод. Так, наверное проще.

Летом мы берем воду из холодного слоя и сбрасываем в условно горячий. Создаем некий запас тепла. Зимой наоборот.

В большинстве систем температура воды зимой составляет в районе 10°С, а летом в районе 20°С, то есть происходит аккумуляция низкопотенциального тепла и холода.

[ivanoff1999.livejournal.com]

Вообще не понимаю смысла слова аккумулировать в данном контексте. Зимой нам ничего не надо аккумулировать, зимой нам надо забрать тепловую энергию из окружающего пространства.
Насчет слоев то же не ясно, в моей местности например, первый водоносный слой на глубине 25-30 метров, второй на 120 метрах.

[holodilshik.livejournal.com]

Сбрасывая охлажденную воду в скважину мы тем самым аккумулируем в ней холод, сбрасывая теплую воду аккумулируем тепло.
Понятие водоносных слоев относительно условно, можете понимать это как етплая и холодная части скважины. или это могут быть вообще две разные скважины - одна условно теплая, вторая условно холодная.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

1. Многочисленные попытки "закачать" летнее тепло в грунт, при работе ТН в реверсивном режиме не принесли ожидаемого результата, кроме эффекта восстановления температурного баланса (оттаивания) грунтового контура (ГК), после продолжительной зимней эксплуатации.
2. При продолжительном (в течение всего летнего периода) сбросе тепла в ГК от систем кондиционирования - расчетно было сброшено порядка 20 квт.ч. тепловой энергии). Далее, в период начальной эксплуатации ТН на обогрев, СОР ТН действительно был в несколько раз выше, но очень быстро (1-1,5 мес.) вернулся к обычным значениям, при чем ТН в этот период работал на 10-20% мощности .
Вывод - накопить тепло в грунте в достаточном для отопительного периода количестве, как и изъять его, ввиду того что система ГК изначально является открытой системой с хорошей теплопроводностью - невозможно.

[holodilshik.livejournal.com]

Вы в России проводили эксперименты? В Голландии климат все таки существенно другой, даже зимой температура не падает ниже 0, как правило. Там вообще нет промерзания грунтов.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

Это не важно, т.к. теплопроводность грунтов (прежде всего за счет грунтовых вод) очень большая, вода уносит или приносит :) тепло очень быстро.


Вот свежий комментарий (07-01-15) эксплуатации ТН в Иркутске

"В Иркутске как-то потеплело и тепло уже неделю. Я выключил один насос так как дома стало жарко. Наблюдения. При работе кипение было -8 работал недели 2-3 без перекура. При выключении манометр показывал температуру контура -4 градуса. через сутки -2. Через вторые -1 на третье 0. После недельного простоя +2. Вода из скважины идет 2.8 градуса. Получается что загон в глубокий минус практически нереально и не стоит заморачиваться на (остановки перекуры) восстановление течения грунтовых вод 3 суток после 3 недель непрерывной работы. Второй насос работает 5ую неделю без остановки кипение по манометру -12. Начало -7. Буду экспериментировать догоню. Кипение до -15 и отключу. Только кажется мне что с ростом напора увеличивается и площадь теплосъема. И нарастание сосульки происходит медленно."

[holodilshik.livejournal.com]

Сложно судить, конкретные эксперименты не проводил.

есть данные за 2001 год. нашел.

В настоящее время в Нидерландах реализованы и успешно функционируют более 100 проектов с установками сезонного аккумулирования тепловой энергии в водоносных пластах, почти в каждом крупном городе построено несколько таких установок. Назначение большинства установок - аккумулирование зимнего холода с целью использования его летом для охлаждения вместо традиционных холодильных машин. Охладительная мощность в реализованных проектах составляет в среднем 500-1000 кВт, при такой мощности система наиболее рентабельна по сравнению с традиционной холодильной машиной. Почти в 60 % установок одновременно используется и аккумулированное в подземном слое низкопотенциальное тепло.

Что касается потребителей, то можно отметить, что в Нидерландах это преимущественно (более 40 % от общего числа проектов) большие офисные здания с площадью от 10 000 до 100 000 м2. Кроме того, это больницы, общественные здания (торговые центры, залы для выставок и конгрессов, терминалы аэропортов и т. д.), а также индустриальные и сельскохозяйственные объекты. Внедрение осуществляется как для нового строительства, так и при реконструкции уже существующих объектов.

источник: http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=148 (http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=148)

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

Даже и не знаю что вам сказать коллега, все мои данные абсолютно противоречат этой статье.
Выше я вам привел слова человека, реально эксплуатирующего ТН. Он пишет о конкретном явлении -восстановление температуры в ГК из-за грунтовых вод, в течение 3-х суток после 3-х недель непрерывной работы ТН. За 3-е суток температура поднялась на 6,8 градусов (с -4 до +2,8), т.е. восстановилась до естественной. Аналогичная ситуация будет летом, если он будет греть ГК, сбрасывая туда тепло с температурой условно 40 градусов, через 3 суток простоя, температура ГК вернется к естественным значениям. Это явление у нас, в России, наблюдается повсеместно, может к Голландии какой-то особенный грунт, я не знаю!?

[holodilshik.livejournal.com]

Вы посмотрели - я вам давал ссылку, писали голландцы. Мне тут особо нечего добавить. Если бы я эксплуатировал такие системы. Человек, который дал мне материалы тоже ничего определенного не сказал.
Нашел подобную статью про Лаваль - они делали отопление оранжереи подобным способом... ппишут, что работает.
Вопрос интересный, на самом деле.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

Конечно посмотрел, именно на нее я и написал свой ответ.
Весь мой опыт говорит о том, что голландцы что-то мутят

[holodilshik.livejournal.com]

Попробую задать вопросы. Проблема в том, что голландские сайты без английского варианта сделаны. А голландский я не понимаю. Поэтому изучить не получилось досконально референции.

[evharisto.livejournal.com]

COP 400? Откуда?

[holodilshik.livejournal.com]

в приведенном примере маленькая установка., 400 они, конечно преувеличивают. Но если счиать два насоса и пару вентиляторов, то больше 50-70 можно легко делать, если установка большая, то, еще больше.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

Ну не 400, а 4 или 400%

[evharisto.livejournal.com]

Ну если 4, то это вполне нормально и даже несколько маловато для таких температур источника.

[holodilshik.livejournal.com]

4 - это вообще не о чем для такой установки.
4 - это для теплового насоса.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

Все зависит от условной площади поверхности теплопередачи, разницы температур и паразитного теплообмена

При заявленных

Передача тепла на установку: 100 – 350 кВт;
Электрическая мощность насоса (вход):максимум 3 кВт;
Размеры скважины: диаметр 0,8 м; глубина 50-220 м;

Если они не уходят в минус, то получить 100 квт. тепла с СОР=4, при глубине 50 м и диаметре 0,8 м - очень проблематично.

Rehau заявляют для своих систем RAUGEO Helix-Sonde - 700вт с погонного метра при сопоставимом диаметре.
т.е. 50*700=35Квт - это максимум, который можно получить.
А уж насколько затратно это - бурить 50 м. или 220 м. с диаметром 0,8 м. , я вообще молчу.



хотя это Голландия, геология грунтов у них специфическая, если вспомнить географию и эпопею по отвоевываю земли у моря.

[holodilshik.livejournal.com]

Коллега, вы говорите про тепловой насос. Если мы на тепло будем использвоать ТН то, конечно, я с вами НЕ спорю.

Но тут мы берем Без ТН!
Если мы используем, как показано на схеме, то там стоит всего лишь насосик на 3 кВт + внешний водяной насос с промежуточным хладоносителем, пусть еще на 5 или даже 10 кВт. Даже при выработке 100 кВт холода по минимуму. COP будет 10 в самом плохом случае. А чем больше установка тем он будет расти.

[holodilshik.livejournal.com]

Речь идет про COP как раз крайне высокие, не %, а именно чистые величины.

это не ТН!

[evharisto.livejournal.com]

Тогда это не СОР, а коэффициент утилизации теплоты.

[konstantin gluhov (from livejournal.com)]

1. Я очень сильно сомневаюсь, что в течение всего отопительного периода будут существовать указанные условия - верховодка с температурой 15-20 градусов.
2. Далее берем идеальные условия - 3 квт. насос может подавать около 3 куб.м. в час http://soddis.ru/catalog/nasosi/nasosi-pogruzhnie_nasosi/skvazhinnyy_nasos_grundfos_sp_2a_55_380v , при дельте даже 15 градусов, перекаченная вода будет иметь тепловую мощность 4200*3000*15/3600000=52,5 квт., а не 100 квт. и уж тем более не 350 квт.
3. http://luir.com.ua/files/2/RAUGEO_geo_zonty-kollektora_i_energ_svai_TI.pdf
Посмотрите на стр. 16 Рис. 39 Годовое изменение температуры по глубине грунта - это данные по Германии.

Вывод - может быть, в какой-то отдельный, небольшой промежуток времени, заявленные показатели и возможны (если верховодку нагреть до 40 градусов), но если усреднять на весь отопительный период, реальные данные будут намного скромнее.

[woodenfriend.livejournal.com]

не понял, там внизу в теплообменниках прям грунтовые воды?? по ощущениям засориться всё в момент должно..

[holodilshik.livejournal.com]

теплообменники погружены прямо в грунтовые воды и внутри тоже грунтовые воды. )))
Не в момент, со временем.

[woodenfriend.livejournal.com]

и внутри тоже?? внутри-то почему не использовать чистую воду? если я правильно понял, там ведь и насосы, и второй теплообменник (вода-воздух). я может невнимательно читал статьи про теплообменники, но почему-то мне представляется, что они - идеальные объекты для засорения.

[holodilshik.livejournal.com]

любой ПТО, по которому течет вода объект для засорения. По эксплуатации ПТО в тепловых насосах могу сказать, что вода из скважин НЕ сильно засоряет их, в основном идет процесс кальцирования. Но их можно мыть химией. Так что не все так страшно.

[team-finland.livejournal.com]

Почему в условиях теплого климата? Какая связь? Ну понятно, что не вечной мерзлоте. У нас и в Финляндии и в Швеции таких приблуд достаточно много. Температура земли на глубине, вообщем-то постоянна. Там промерзает то фигня всего. Вообщем для центральной и тем более южной части России подходит идеально. Дорого только. Нам бы (в России) с более простыми вещами хотяб разобраться. А к этому вопросу можно будет вернутся лет через 50. :)

[holodilshik.livejournal.com]

Через 50 лет они уже что-то новое придумают.)))

Геотермальная климатическая система зима/лето из Ниде

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь la_levayanoga сослался на вашу запись в своей записи «Геотермальная климатическая система зима/лето из Нидерландов (http://la-levayanoga.livejournal.com/52249.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в Геотермальная климатическая система зима/лето из Нидерландов [...]