Миф №1. Геотермальное тепло - возобновляемый источник тепла из недр. Увы. Простой расчет показывает, что поток тепла из недр вне геологических разломов не превышает 0.1 Вт/м2 (любые оценки здесь и далее могу показать желающим). Так что ни о какой возобновляемости речи не идет. Как оно происходит на самом деле. Толща грунта имеет какую-то температуру, устанавливавшуюся в течение столетий в результате термодинамического баланса между плавающей температурой поверхности и горячими недрами. Мы нагло туда забуряемся, и начинаем грунт охлаждать. При этом верхние 10-15 метров еще как-то компенсируются летом за счет солнечной инсоляции, ну а ниже возникает "холодный мешок". Который, по мере забора мощности, медленно год от года охлаждается и расширяется. Даже если через этот "мешок" проходят подвижные грунтовые воды, все равно принцип мешка остается, только он получается другой температуры, объема и формы с учетом течения.
Миф №2. Если в скважину запихать больше U-образных контуров, то можно получить пропорциональный прирост потребляемой мощности. И еще раз - увы! Расчет показывает, что если в скважину плотно запихать целых четыре U-образных контура, то прирост по сравнению с одним контуром составит не более 25%. Связано это с тем, что одна трубка и так хорошо справляется с понижением окружающей температуры, так что добавление "соседей" на этот процесс оказывает не слишком большое влияние. Показательно, что если рассматривать одну охлаждающую трубу разной толщины, то передаваемая грунтом мощность будет зависеть от толщины трубы логарифмически.
Миф №3. В интернет полно сведений о теплоотдаче погонного метра скважины (а некоторые даже считают метраж трубы!), в зависимости от грунта. Так, утверждают, что грунтовые воды могут давать до 100 Вт/м, скала и влажный грунт - около 70 Вт/м, обычный плотный грунт - 50 Вт/м. Исходя из этих характеристик, нам предлагают выбирать суммарную глубину скважин. Так вот, сведения для влажных грунтов, при условии проточности воды, вполне соответствуют действительности. А вот данные по сухим грунтам - нет. Их теплоотдача будет с каждым днем падать, и уже в конце сезона будет сильно меньше заявленных мощностей. Ниже 2 несложных расчета, выполненных МКЭ:
Расчет 1. Расчет мощности на погонный метр, два U-образных контура с трубой 32мм, начальная температура грунта 10 градусов, теплоноситель 4 градуса, грунт сухой плотный с теплопроводностью 1.3 Вт/(м*К), телпоемкостью 2000 Дж/кг. Итак:
сначала: мощность 60-70 Вт/м.
1 день: мощность 27 Вт/м, радиус мешка (с границей пониженной на 1 градус) - 27 см.
2 дня: мощность 23 Вт/м, радиус мешка 34 см.
10 дней: мощность 17 Вт/м, радиус мешка 60 см.
30 дней: мощность 14.5 Вт/м, радиус мешка 90 см.
90 дней: мощность 12,6 Вт/м, радиус мешка 1,35 м.
180 дней: мощность 11,6 Вт/м, радиус мешка 1,8 м.
Что видим: практически с первых дней мощность падает ниже 20 Вт/м.
Расчет 2. При той же скважине, считаем температуру теплоносителя, если ТН будет отбирать 25 Вт/м (хотя бы половину "положенные" 50 Вт/м) несмотря на недостаточность теплоотдачи контура:
сначала: температура теплоносителя 10 градусов, мешок 0 см
1 день: температура теплоносителя 5.2 градуса, мешок 20 см
2 дня: температура теплоносителя 4.2 градуса, мешок 28 см
10 дней: температура теплоносителя 1.8 градуса, мешок 65 см
30 дней: температура теплоносителя 0.2 градуса, мешок 1.1 м
60 дней: температура теплоносителя -0,9 градуса, мешок 1,55 м
90 дней: температура теплоносителя -1,5 градуса, мешок 1,9 м
180 дней: температура теплоносителя -2,6 градуса, мешок 2.7 м
Легко видеть, что ТН при недостаточной мощности первичного контура очень быстро выходит из режима (даже на сезон не хватит). И это даже без учета возможного пикового потребления в 50 Вт/м.
Важный вывод: геотермальный контур в грунт можно делать только при наличии грунтовых вод! Желательно, подвижных. Иначе расчетных длин скважин, бездумно рекомендуемых исполнителями работ, тупо не хватит. Деньги будут потрачены, а пользоваться будет нельзя. Вероятно, ошибочные сведения в интернете (многократно тиражированные!) связаны с тем, что сухие почвы по всей длине геотермальных скважин - редкость, ну а когда вода есть - конструкция хоть как-то но работает (а выяснять, какой вклад в получаемую мощность вносят сухие и мокрые участки скважины - всем лень). Остерегайтесь сухих грунтов!