Техника для бурения геотермальных скважин

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Некоторые данные по коаксиальным зондам с выполненных объектов.
Щёлковский район д. Боково. Дом брус, радиаторная система отопления, ТН 14 кВт, длина геоконтура 350 м, 7 шт по 50 м. Грунт -песок, но с 12м глубины водонос. Подача в грунт +2, обратка 4,5. В конце цикла работы ТН в грунт+1, обратка 3,5.
Д. Птичное около Троицка. Дом газоблок утеплен снаружи мин. ватой под штукатурку, ситстема отопления тёплый пол. Дом построен на плите УШП, петли тёплого пола греют нижнюю плиту вместе со стяжкой. ТН 13,8 кВт длина геоконтура 333м, 10 шт по 33м. Дельта на вкл.-выкл по подаче теплоносителя 12 градусов. С таким объёмом бетона наблюдается интересный эффект ТН работает целый день, второй день стоит и ждёт Сейчас идут отделочные работы и окна приоткрыты для удаления влаги.(так решил владелец дома) ТН работает 2 дня не выключаясь, греет массив бетона и сам дом. Подача в грунт -1 обратка +2,5

 

Посчитал потери напора в зондах 50 ПНД+ 20 ППР
Для самого длинного в 50 м исходя из номограммы в СП 40-101-96 напор при расходе 0,12 л/с будет чуть менее 5 метров.

Насос UPS 25х80 при таком напоре даст около 4,2 м3/ч
По объёмной производительности не сильно разгонишься, но проходит
С зондами по 33 метра проходит легко.

 

Какой КОП, кипение, конденсация ? Интересно получается, около 30 Вт/м зонда по холоду, буквари Вайсмана в топку? У меня DX, правда без воды, пока выходит 25 вт с метра зонда по холоду.

 

Кто-то спрашивал про теплосъём коаксиального зонда. Посчитаем...
ПНД 50 стенка 2.4 ПЭ 100. Теплопроводность 0,4 Вт/м*К
ППР 20 стенка 3.4 Рондомсополимер тип 3. Теплопроводность от 0,16 до ГОСТ 0,23. Возьмём самый большой- 0,23 Вт/м*К

Посчитаю по внутренним диамерам, даже не по срединным. ПНД50
50-2,4-2,4=45,2мм=0,0452м -внутренний диаметр
0,0452*3,14*1=0,141 м2 площадь теплообменной поверхности
1000/2,4=416
0,141*0,4*416=23,6 Вт/м*к -теплопроводность 1 погонного метра 50 ПНД трубы при тепловом напоре в 1 градус

ППР20
20-3,4-3,4=13,2мм=0,0132м -внутренний диаметр
0,0132*3,14*1=0,0414 м2 площадь теплообменной поверхности
1000/3,4=294
0,0414*0,23*294=2,79 Вт/м*К теплопроводность 1 погонного метра 20ППР трубы при тепловом напоре в 1 градус

Взаимное влияние или паразитный теплообмен.
23,6-2,79=20,81 Вт/м*К Теплосъём 1 погонного метра зонда при тепловом напоре в 1 градус
Т. Е при использовании ППР трубы паразитный теплообмен составит всего около 12 %.

На практике, чтобы не раздувать длину геоконтура, тепловой напор может составлять и 3 градуса, тогда
20,81*3=62,4 Вт/м Таков теплосъём этого коаксиала при тепловом напоре в 3 градуса.
Тепловой напор в три градуса на практике означает, что при температуре грунта вокруг зонда в 6 градусов и выходе из зонда 3 градуса метр зонда получит 62,4 Вт.

Посчитаем с ПНД трубой внутри.
Наружная та же, внутренняя 20х2
20-2-2=16мм=0,016м
0,016*3,14*1=0,05м2
1000/2=500
0,05*0,4*500=10 Вт/м*К
23,6-10=13,6 Вт/м*К Теплосъём 1 погонного метра зонда с внутренней ПНД трубой при тепловом напоре в 1 градус
При 3 градусах несколько радужней, но не очень
13,6*3=40,8 Вт/м*К

Паразитный теплообмен около 42%

На практике выход из зонда состоящего целиком из ПНД труб будет ниже по температуре чем у комбинированного ПНД+ППР, т. к зонд будет наращивать тепловой напор для обеспечения теплосъёма.
Зонд из ПНД50+ПНД20 проигрывает зонду из ПНД Uх32. У зонда ПНД Uх32 паразитный теплообмен 30% при большей площади поверхности.

 

Повторюсь, зонд снимает не больше того, что может дать грунт. При прямом кипении в трубе, особенно при фазовом переходе воды в лёд можно снять и 200 Вт с метра, а потом всё КИРДЫК

 

Теория это понятно, все интересно, практика немного расставляет все по местам. По Вашим данным теплосъем около 30 вт/м (14000 тепла при 350 м контур, пусть КОП 4). Я сам первый свой насос наблюдаю второй месяц, столько вопросов отпало, а еще больше появилось, при том что этот форум самая посещаемый мной адрес в интернете уже несколько лет. Взять то зонд может, а кто ему даст. 200 ват с метра это наверно если вкорячить компрессор на 4 размера больше и и тепла от него будет как от ТЭНа такой же мощности

 

Не совсем так.
Возьмем для примера кубовую ёмкость с водой. Можно охладить воду в этой ёмкости за час на один градус и получить при этом около 1 кВт тепла, можно за тот же час на 5 градусов и получить уже 5 кВт тепла. С грунтом похожая ситуация при той лишь разнице, что мы не пытаемся выкачать из него всё тепло. Выкачивать, снимать, охлаждать -кому как больше нравиться, надо не более того на сколько грунт может восстановить в течении часа. Существует такое понятие как линейная скорость распространения тепла в грунте, можно назвать по другому- теплопроводность. Охлаждая локально (вокруг зонда) мы создаём разницу в температуре на смежных участках грунта, а так как у грунта есть теплопроводность (см. для разных пород 'учебник' Висмана), то возникает движение тепла от более тёплого участка к более холодному или движение холода к тёплому Как больше нравиться.
Вот здесь самое главное не переусердствовать и не пытаться снять с пространства вокруг зонда больше чем туда подводиться от основного массива.

Правильней мне надо было написать 200 Вт с метра в ЧАС. Поэтому и говорю снимать- то можно, но в течении какого времени?

 

То что в час это понятно, но по крайней мере на моем насосе со свежим контуром все не совсем так, не знаю мониторили ли Вы насосы которые установили, я свой уже полтора месяца наблюдаю, каждый день по несколько раз, так ка интересно поведение всей системы в целом, ч-з часов 15 простоя давление по низкой стороне показывает +9, при этом после старта температура не сильно отличается от того что было во время непрерывной работы до простоя, при этом если я задираю температуру когда насос не останавливается за ночь температура у меня такая же как и в начале цикла, при старте минут ч-з 5 температура всасывающей из контура трубы подскакивает то 10 градусов, что как бы намекает что грунт не совсем остывший, запас в земле есть, но взять я его не могу, я думаю ввиду плохого контакта трубы с землей. Зато сегодня заметил что кипение подросло где-то на 0,2 градуса, на улице за последние 2 дня ничего не менялось, и режим работы такой же, но подтаял снежок который выпал на прошлой неделе, последние 2 дня у нас чуть выше нуля на улице.

 

Tawmanу:
А че это у вас ПНД 50 - со стенкой 2,4 ? Это какой SDR? У меня 32 ПНД - стенка 3,0мм (правда SDR11)
Или вы какую-то неправильную трубу вставили в расчет или у вас SDR21? Он еще жив? Не раздавило?

Супервопросы
1) - вот у вас коаксиал 50. Явно скважина же не 63 диаметра, а больше - а что остальное пространство занимает? Бентонит? Или у вас в одной скважине 3 трубы напихано 50-х?
2) А нафига полипропилен? Собственно перекрестное влияние внутренней и внешней трубы не имеет никакого значения - это понятно из общих соображений. На суммарное поглощения тепла из грунта это никак не влияет. А раз тепла поглощается столько же, то темпертура на выходе зависит только от скорости расхода гликоля. Я вот себе ПНД 32 SDR11 ставлю во внутрь и. ПНД63 SDR17 наружу. И пихаю в одну скважину 2 трубы ПНД63 - и гидравлическое сопротивление падает вдвое. И площадь контакта с грунтом растет примерно на 3/4. И меньше бентонита надо.
Цена трубы все равно только 15-20% от стоимости скважины.

 

Установленных насосов не один и не два и даже не десять
Конечно я наблюдаю за температурами (даже иногда выкладываю...)
При моих экспериментах с DX была проблема обхвата медной трубы грунтом. Для себя её решил заливкой скважины цементный раствором. Это позволило увеличить площадь теплообмена и исключить пустоты. Скважины тогда делал методом прокола грунта. В сухих глинистых грунтах уплотнёная скважина может не сжиматься и полгода.

 

ГОСТовская ПНД50 бывает и со стенкой 2мм. Для её производства используют только первичный полиэтилен. Проблема не в изготовлении на экструдере, проблема смотать её на намотчике в бухту. Если на заводе, в целях экономии, добавляют некоторое количество вторичного ПЭ, то при намотке в бухту происходят заломы. Менеджеры не сильно вовлечённые в производство начинают рассказывать о невозможности изготовления такой трубы, предлагают изготовить её в хлыстах по 12 м
Вопрос второй- экономический. Такая труба редко кому нужна, поэтому завод делает её обычно под заказ.
По поводу раздавило.
Конечно труба под воздействием обжимающего её грунта меняет свою геометрию, из круга в овал, но схлопнутся полностью не сможет никогда! Внутри внутренняя труба, она не даст. Самый худший вариант- в поперечном сечении зонда наружная труба овал прикасается в двух точках к внутренней.

 

Там, пару станиц назад, даже фото установки есть
Скважина 76мм. Пространство между стенкой скважины иззондом заливается бентонитм с добавками. При моей технологии это не трудно делать, но надёжность теплосъёма увеличивается.

 

Не имеет значение? Вы что смеётесь? Посмотрите пост 651
Чем больше взаимное влияние у труб, тем меньше теплосъём самого зонда целиком. На поглощённое тепло из грунта это действительно никак не влияет, грунту вообще пофиг чего мы там поглащаем, а вот на выход из зонда по температуре это сильно повлияет. Чем меньше (теплопроводность) теплосъём метра зонда на перепад в 1 градус, тем больше нужен тепловой напор на стенку трубы для обеспечения необходимого теплосъёма с метра зонда. На практике Вы увидите более низкую температуру выхода из зонда при толстостенной наружней трубе.
Теплоноситель в данном случае всего лишь переносчик тепла. Зная теплоёмкость раствора, объёмную прокачку через зонд, можно узнать сколько тепла принесёт прокаченный куб этого теплоносителя. Представим, Вы увеличили проток в два раза, а выход по температуре из ТН оставили такой же. Пусть будет -1градус. Теплоноситель, которого прокачивается теперь в два раза больше, готов принести тепла в два раза больше, а тепловой напор на стенку зонда остался прежним. И теплопроводность трубы осталась прежней. Труба сколько тепла проводила, столько и проводит. В данном случае сколько труба может отдать столько и принесёт теплоноситель.
Увеличение скорости потока имеет смысл только в том случае, если стенка трубы даеёт, а теплоноситель не всё забирает. Вот и вернулись к паразитному влиянию. Чем больше паразитное влияние, тем меньше зонд может снять.
Оденьте утеплитель на наружную трубу и увеличьте расход теплоносителя в 10 раз, теплосъём больше?

 

Не согласен. Вот представим что у нас не зонд, а чёрной ящик. Модель 1 метрового Сферического коня в вакууме и мы вообще не знаем как он работает.

Вот мы подаём 1 куб воды в час с температурой T и выкачиваем 1 куб воды с температурой T+5 градусов.
Включаем мозг - почему 5 градусов, а на 6 или 3 - от чего зависит?
Очевидно, что зависит от
1) теплового напора - на сколько градусов грунт теплее зонда
2) площади зонда - наружной трубы
3) теплопроводности зонда - наружной трубы
4) типа течения воды - ламинарное или турбулентное
5) расхода воды

Как сюда пристегнуть внутреннюю трубу? Да никак. Нету её в формуле

А теперь предположим, что внутрення труба проложена в идеальной изоляции снаружи зонда. Что изменится?
Просто эта вода дойдёт до низа зонда с температурой T, а не температурой T+x
Стало быть нижняя часть зонда будет на Х холоднее, а верхняя часть зонда на Х теплее. Т. е. Просто градиент будет больше по длине трубы. Берём интеграл и убеждаемся, что результат одинаковый

 

Изменится конечный результат, он станет далек от жизненных реалий.