Tepelná čerpadla - primární okruhy
Navštivte informační stránky společnosti GE-TRA, kde jsou v několika tématických oblastech popsány základní informace pro systémy primárního okruhu tepelného čerpadla země-voda.
Možnosti získávaní energie
- Geotermální vrty - plytké vrty od 50 do 300m vystrojené jedno nebo dvouokruhovou sondou z PEHD.
- Získávání energie z pilot - potrubí uloženo v hloubkových základech budov.
- Zemní plošné kolektory (klasické uložení) - plastové potrubí z polyetylénu uloženo v zemi (1,2m - 1,5m).
- Zemní plošné kolektory (slinky) - plastové potrubí z PEHD uloženo v hloubce cca 2m .
- Plošné kolektory ve vodní ploše – plastové potrubí jímající teplo z vody, uloženo je na dně vodní plochy.
- Energetické koše – potrubí navinuté do spirály ukládané do země od 2m do 6m (tento systém se v ČR prakticky nevyužívá).
Vrty vs. vzduch-voda
vysoký topný faktor (úspora nákladů na vytápění)- + delší životnost kompresoru
- + nižší hlučnost
- + nejstabilnější zdroj tepla
- + možnost aktivního/pasivního chlazení objektu
- + možnost akumulace tepla v zemi při vhodných podmínkách - vyšší pořizovací náklady
- - náročnější administrativa
- + prakticky srovnatelné pořizovací náklady
- + vysoký topný faktor (úspora nákladů na vytápění)
- + delší životnost kompresoru
- + nižší hlučnost
- + stabilní zdroj tepla
- + rychlá instalace bez zbytečného papírování - nutná větší plocha pozemku
- - nutné provedení zemních prací
- - nemožnost následné výstavby na místě instalace
Přenos tepla mezi zemí a tepelným čerpadlem zprostředkuje v zemi uložené plastové potrubí, v němž proudí nemrznoucí teplonosná kapalina. Toto potrubí se nejčastěji ukládá do suchých hlubinných vrtů hlubokých od 60 do 300 m. Tam, kde je k dispozici dostatečně velký pozemek, existuje levnější varianta – plošný kolektor. V hloubce od 1 ,2 m do 1,5 m (běžný typ pokládky) se v příslušné délce pokládá plastové potrubí, které se následně opět zasype. Plošné kolektory jsou cca o 50 % levnější než vrty, ale hodí se spíše pro menší instalace z důvodů požadavků na velikost plochy potřebné pro zemní plošný kolektor.
U geotermálních vrtů se získává energie pomocí geotermálních zemních sond. Jedná se o uzavřený systém, kdy jsou vrty o hloubce od cca 50m do 150m (nejhlubší v ČR je 245m) vystrojované potrubím z PEHD. Na konci potrubí je vratné U koleno. Obvyklé vystrojení je pomocí jednookruhové sondy s potrubím 2x d40 (švédský systém) nebo dvouokruhové sondy s potrubím 4x d32. Při vrtech hlubších než 150m je to potrubí 4xd40 používané kvůli snížení tlakové ztráty. V současnosti má drtivá většina vrtů pro jímání zemního tepla hloubku do 150m. Ve větší hloubce je sice vyšší teplota horniny, ale otázkou zůstává výše nákladů na instalaci (dražší vrty a vystrojení). Proto je důležité propočítat před investicí do hlubších vrtů výši pořizovacích nákladů s předpokládaným ziskem (v podobě úspory). V případě systému pasivního/aktivního chlazení se hlubší vrty nedělají právě z důvodu vyšší teploty v podloží a nižším potenciálu při odevzdávání teploty směsi okolnímu prostředí. V systému koluje nemrznoucí směs (líh, glycerín, glykol), která je ředěná vodou na požadovanou nezámrznost. V tepelném čerpadle odevzdává svoji teplotu chladivu, kterou následně získává ohřátím v zemi. Teplota země ve 20m je cca 10°C a roste každých 30m o 1°C – není ovlivněna vnější teplotou na povrchu, a proto můžeme mluvit o stálém zdroji tepla ať je venku -20°C nebo +20°C. Změna teploty vzduchu nemá na teplotu v zemi přímý vliv. Je však nutno dodat, že teplota v zemi se liší na počátku topné sezóny (září-říjen) od teploty na konci topné sezóny (březen-duben). Proto musíme počítat při výpočtu hloubky geotermálních vrtů i s délkou topné sezóny v místě instalace. Při získávání tepla prostřednictvím geotermálních vertikálních sond uložených ve vrtech se klade obzvlášť vysoký důraz na dimenzování a kvalitní vystrojení vrtů. V případě jejich dimenzování (výpočet hloubky a množství vrtů) je nutné mít k dispozici více údajů, než jsou pouze tepelné ztráty objektu a výkon tepelného čerpadla. U vrtů musíme předem zjistit, zda je možnost odvrtat geotermální vrty do požadované hloubky v dané lokalitě.
V současnosti nejhlubší využívaný vrt na území České republiky se nachází ve Strakonicích. Vrt je odvrtaný do hloubky 245m společností V.H.S.H. s.r.o. a vystrojený geotermální sondou 4xd40 od společnosti GE-TRA s.r.o.
Informace nutné k předběžnému výpočtu hloubky a množství vrtů:- Výkon tepelného čerpadla
- Zvolený typ vytápění - podlahové / radiátory / kombinované
- Předpokládaný počet hodin provozu tepelného čerpadla ročně / pokrytí tepelné ztráty
- Místo instalace
- Využití geotermálních vrtů – topení / ohřev TÚV / vytápění bazénu sezónně / celoročně
- Využití pasivního případně aktivního chlazení v objektu
- Celková roční potřeba tepla pro vytápění (MWh)
Při dimenzování hloubky vrtů by se nemělo počítat s větší ziskovostí než je 50 W pro vytápění z 1 metru vrtu (do 2400 hodin ročně pro vytápění včetně ohřevu TÚV). Skutečnou ziskovost horniny v dané lokalitě nám určí pouze Thermal response test (TRT). Jestli počítáme s vyšší ziskovostí, vystavujeme se riziku, že vydatnost vrtu bude nižší, než s jakou se počítalo a v průběhu několika let dojde k vymrznutí geotermálních vrtů (vrty se nebudou stíhat regenerovat).
Další podrobné informace na stránkách společnosti GE-TRA
Specializací společnosti GE-TRA s.r.o. je vše, co souvisí s vrty (s hydrogeologickými vrty, monitorovacími vrty a vrty pro tepelná čerpadla): vrty, vrtané studny, geotermální vrty, tepelná čerpadla země-voda, pažnice z PVC, PEHD, nerezi, výtlaky, šachty, ...