Именно к таким идеям и относится положение о сочетании панельно-лучистых систем обеспечения микроклимата в помещении и систем геотермального теплоснабжения. Еще в книге Ф.А. Миссенара «Лучистое отопление и охлаждение», написанной в 1959 г. и изданной на русском языке в 1961 г., в ее предисловии, И.Ф. Ливчак писал «…Рассматривая вопрос отопления и охлаждения помещений с помощью труб, заложенных в перекрытия, упомянем о весьма удачном сочетании этой системы с тепловым насосом, внедрение которого вследствие производства электроэнергии является у нас делом ближайших лет…». К сожалению, из-за невысоких эксплуатационных свойств металлических труб и малой ремонтопригодности панельно-лучистых систем, а также неподготовленной материально-технической базы для массового промышленного производства тепловых насосов с достаточно высоким коэффициентом преобразования (COP), такое действительно удачное сочетание систем в то время не получило достаточного распространения. Появление надежных полимерных материалов, таких как сшитый полиэтилен PEXa, вдохнуло новую жизнь в панельно-лучистые системы, позволяя закладывать контуры из труб со сроком службы, сопоставимым с долговечностью строительной конструкции, в которую они заложены. Эти же трубы способны решить и проблему укладки грунтового теплообменника для геотермального контура как горизонтального, так и вертикального. В то же время потребительская доступность импортной инженерной техники и постоянное совершенствование теплонасосного оборудования делают его все более и более популярным за рубежом и на российском рынке. Итак, упомянутый комплекс систем можно разделить так: ● добыча и сброс низкопотенциальной теплоты (грунтовый теплообменник); ● передача теплоты от менее нагретого грунта к более нагретой системе отопления и горячего водоснабжения (тепловой насос); ● распределение и поглощение теплоты (единая система обогрева и охлаждения). Тепловая энергия может добываться с использованием различных систем: ● геозонды, устанавливаемые вертикально на глубину от 35 до 100 м (рис. 1); ● геотермальные коллекторы, укладываемые в горизонтальном положении на глубине не менее 1 м ниже глубины промерзания грунта; ● helixзонды (спиральные), устанавливаемы на глубину до 5 м; ● интегрированные в армокаркас полимерные трубы для использования теплоты окружающих слоев грунта. Систему использования теплоты грунта можно использовать не только для обогрева, но и для охлаждения помещений зданий различного назначения. Геозонды, контактирующие с грунтом, имеющим на определенной глубине в течение всего года примерно постоянную температуру позволяют поддерживать стабильную температуру на испарителе теплового насоса, что способствует его эффективной работе. Вертикальные геозонды можно разделить по свойствам применяемого материала трубы. Например, геозонды Raugeo PEXa предназначены для применения на объектах с высокими требованиями к безопасности и надежности первичного контура (источник тепла). Зонд состоит из одной или двух U-образных петель труб PEXa без сварных соединений. Поворот труб в оголовке осуществляется без стыков в заводских условиях. Оголовок геозонда, выполненный из полиэстровой смолы, обеспечивает дополнительную защиту места поворота труб на 180°. Сами трубы устойчивы к абразивному износу, поэтому при заправке геозонда в скважину, контакт с острыми каменистыми включениями в стенке скважины, им не страшен. Таким образом, полностью исключен риск нарушения герметичности геотермального контура, а следовательно порчи скважины и проникновения теплоносителя в грунт. Также существует традиционный вариант геозондов из полиэтилена низкого давления PE100 — Raugeo PE100. Оголовок таких зондов приваривается к трубам и проверяется на герметичность в заводских условиях, что гарантирует надежность геозондов из РЕ100.В случае наличия недалеко от здания достаточного свободного участка земли, чтобы использовать его для тепло и холодоснабжения здания возможно применение геотермальных коллекторов (горизонтальный регистр из труб). По сравнению с геозондами их отличает гораздо меньшая стоимость земляных работ. Как и геозонды Raugeo, геотермальные коллекторы Raugeo Collect могут быть выполнены как из сшитого полиэтилена PEXa, так и из полиэтилена низкого давления PE100. Однако при использовании геоколлекторов из РЕ100 их следует засыпать песком, а геоколлекторы из PEXa вынутым грунтом, содержащим каменистые включения, так как этот материал трубы устойчив к механическим повреждениям и точечным нагрузкам. Это сокращает расходы на транспортировку грунта. При наличии небольшого участка земли рядом со зданием и неблагополучной гидрогеологической подосновой (когда глубокое бурение затруднено), возможно использование спиральных зондов Raugeo Helix PEXa. Основное преимущество этой системы состоит в том, что она поставляется в спиралях длиной 1,1 м, которые в монтажном положении раскрываются, как пружина на длину 3 м. Благодаря этому сокращаются расходы на хранение и транспортирование. Специальная полиэтиленовая пленка фиксирует расстояние между витками и диаметр зонда, способствуя равномерному теплообмену. Для передачи теплоты от менее нагретой среды (источника тепла) к более нагретой (теплоносителю системы отопления), необходим тепловой насос. В настоящее время существует много разновидностей тепловых насосов использующих в качестве источника тепла различные среды: тепловой насос «грунт–вода» (Rehau Geo, рис. 2); тепловой насос «вода–вода» (Rehau Aqua); тепловой насос «воздух–вода». В зависимости от выбранного типа теплового насоса и гидравлического соединения компонентов обвязки тепловой насос можно применять и для охлаждения. При этом различают два типа охлаждения: ● активное охлаждение (тепловой насос Rehau Geo/Aqua CC); ● пассивное охлаждение (тепловой насос Rehau Geo/Aqua C). При активном охлаждении направление потока хладагента и функции испарителя и конденсатора меняются на противоположные при помощи встроенного четырех-ходового клапана. Конденсатор для режима отопления становится испарителем в режиме охлаждения и отбирает тепловую энергию от системы панельно-лучистого охлаждения помещений. Испаритель в режиме отопления становится конденсатором в режиме охлаждения и отдает тепловую энергию грунту. При пассивном охлаждении теплоизбытки, ассимилированные панельно-лучистой системой охлаждения, передаются в дополнительно устраиваемом теплообменнике геотермальному контуру, а от него грунту, без использования для этого теплового насоса. При пассивном охлаждении «холодопроизводительность» сильно зависит от температурного уровня в геотермальном контуре. Тепловой насос Rehau Geo и тепловой насос Rehau Aqua выпускаются мощностью от 5 до 35 кВт (Rehau Geo) и от 7 до 46 кВт (Rehau Aqua) в 12 различных вариантах мощности. Это позволяет оснастить подходящим устройством любой объект от индивидуального жилого дома до крупного объекта. Максимальная температура подачи (55ºC) достаточна для использования как в системе панельно-лучистого отопления, так и в системе горячего водоснабжения. В теплый период года данные тепловые насосы можно применять для активного и пассивного охлаждения. Тепловые насосы Rehau Geo и Aqua выпускаются как в компактном, так и базовом исполнении. В компактном исполнении в тепловой насос встроены циркуляционный насос для контура рассола и циркуляционный насос для контура бака-аккумулятора. Остается добавить, что описанный выше комплекс систем является экологичным, за счет применения качественных материалов и фреона R407с в самом тепловом насосе, энергетически эффективным за счет высокого коэффициента преобразования энергии (СOP = 4,2), а во многих ситуациях, несмотря на дешевизну российских энергоресурсов, экономически оправдан для объектов, удаленных от газовых магистралей или для которых газоснабжение не предусматривается.