Расчет бурения геотермальной скважины

Геотермальное отопление постепенно завоевывает популярность у владельцев загородных домов, желающих получить экономное и очень эффективное отопление дома. Конечно, обустройство такого типа отопления является не самым дешевым вариантом, но если рассматривать его эксплуатацию и срок службы, то выгода становится заметна сразу – возможно сократить расходы на потребление природного газа или электричества для отопления до 75 %.

Геотермальная скважина является главным элементом во всей системе отопления загородного дома. Бурение скважины необходимо для того, чтобы установить в ее стволе геотермальный зонд и тепловой насос.

Прежде чем проводить бурение необходимого количества скважин, следует провести геологические изыскания грунта и пород на участке. Полученные данные помогут определить оптимальное количество скважин, через которые будет подаваться тепло в дом и прочие строения.

Глубина скважины должна соответствовать тем параметрам, которые смогут обеспечить необходимо количество тепла для отопления помещения, а также позволит правильно выбрать насосное оборудование с нужным уровнем мощности и прочими техническими характеристиками.

Очень важно, при организации скважин, обеспечить им изоляцию от подземной воды, которая будет загрязнять стволы скважин и вызовет неприятные последствия.

Все современные модели тепловых насосов, способны получать тепло не только из воды, но и из земли и воздуха. В том случае, если недалеко от вашего участка расположен природный водоем, будет проще и дешевле, создать водяное отопление внешнего контура.

Скважина может стать отличным вариантом для тех, у кого нет поблизости водоемов, а также нет возможности установить горизонтальный земляной контур.

Виды геотермальных скважин:

• Обыкновенная, с вертикальным земляным контуром, представляет из себя целую систему труб, опущенных на глубину до 150 м. Площадь такой скважины будет небольшой, но чтобы ее выкопать, придется заказать специальную бурильную установку.
  Такая скважина является эффективной и продуктивной, работает, как на сбор, так и сброс тепла в летнее время;
• Переливная скважина характеризуется тем, что недалеко друг от друга, выкапывается 2 скважины с расстоянием не больше 50 м. Одна из скважин забирает грунтовую воду, а вторая – принимает их при помощи насоса.

Технология бурения геотермальной скважины достаточно проста и владелец участка, может справиться самостоятельно со всеми этапами обустройства системы. На первом этапе следует вырыть шурф с глубиной, не менее 2 м и позаботиться о том, чтобы стенки ствола не осыпались. После этого нужно воспользоваться буровой вышкой  и пробурить скважину, периодически очищая ствол и инструменты от породы.
Когда вы прошли водоупорный и водоносный пласты, бурение можно прекращать и заняться установкой очистительных фильтров на дно, чтобы предотвратить загрязнение воды.

Расчетная глубина геотермальной скважины, зависит от разных факторов: климатические условия в вашей местности, геологические особенности грунта и типы почвы, которые необходимо пройти в процессе бурения скважины.

Средние тепловые показатели геотермальной скважины, равны 65 Вт/м (10 – 15 Вт). Таким образом, чтобы обогреть дом средних размеров, можно пробурить скважину с глубиной до 180 м. Но не всегда есть возможность проводить бурение настолько глубокой скважины, поэтому целесообразнее бурить несколько скважин с глубиной от 70 до 90 м.

В том случае, если ваш участок обладает некоторыми геологическими особенностями, из-за которых невозможно создавать вертикальное отопление, тогда процесс бурение происходит под прямым углом и общая глубина скважины, будет до 15 м. Чтобы получить эффективное и продуктивное геотермальное отопление, будет нужно бурить от 5 до 10 скважин на участке. Такое количество скважин будет давать достаточную мощность.

Вертикальный способ бурения подходит тем, у кого уже полностью обустроена территория участка и вы ничего не хотите менять. Бурение скважин происходит на глубину от 50 до 200 м, но более конкретные расчеты бурения геотермальной скважины, зависят от тех данных, которые вам предоставят инженерно-геологические изыскания. Средняя глубина  постоянного тепла, составляет 50 – 100 м, и температура здесь может достигать до 12 градусов.
Грамотно сделанные расчеты и обустроенные скважины, помогут всей системе отопления функционировать без перебоев свыше 100 лет.

При горизонтальном расположении грунтового коллектора, вы должны знать, на какую глубину в холодное время года, промерзает грунт. Укладка труб проводится ниже уровня промерзания. Для дом, размерами до 250 кв.м, будет достаточно проложить около 600 кв.м. теплообменника. Если ваш участок не обладает такими размерами, вам придется выбирать вертикальный контур.

Расчет геотермальной скважины и нужного вам количества скважин, проходит в соответствии с такими параметрами:

При наличии печка и прочих сухих отложений, каждый метр контура, будет давать до 30 ВТ.

В грунте, насыщенном водой, теплоотдача будет составлять не более 60 Вт на каждый метр трубы.

В грунте, который состоит из твердых пород (гранита, базальта, известняка, гранита), можно получить самые высокие показатели – от 60 до 85 Вт на метр трубы.

Исходя из этих параметров, расчет глубины геотермальной скважины происходит таким образом:

Для расчета берут средние данные теплоотдачи 50 Вт на каждый метр трубы.

Далее высчитывается общая производительность насоса. К примеру, дом с площадью в 200 кв.м., можно использовать тепловой насос, с мощностью в 14 кВт.

Общая протяженность контура при 14 кВТ, будет равняться 14000 Вт. Значит, контур водяной, должен составлять не менее 280 м.кв.

Количество скважин со средней глубиной в 30 м, будет составлять 10 скважин для дома с площадью в 200 кв.м.

Таким образом, расчет геотермальной скважины зависит от многих факторов, в том числе, инженерно-геологических изысканий, состава грунта, климатических условий и квадратуры дома.