Pompy ciepła

W przypadku gruntowej pompy ciepła źródłem ciepła jest kolektor poziomy lub pionowy – sonda gruntowa. Zaletą wykorzystywania sondy gruntowej jest wysoka efektywność związana z niewielką podatnością gruntu na zmiany warunków atmosferycznych. Kolektor pionowy daje możliwość ogrzewania domu gruntową pompą ciepła, jeśli działka ma niewielką powierzchnię. Gruntowy kolektory pionowy zwany sondą gruntową stanowi instalację dolnego źródła dla pomp ciepła ogrzewających budynek. Podczas doboru parametrów sond należy pamiętać, aby wielkość instalacji dostosować do rocznego zużycia ciepła w budynku. Wewnątrz rur kolektora znajduje się czynnik chłodniczy (najczęściej roztwór glikolu monopropylenowego), którego obieg wymuszają pompy obiegowe dolnego źródła. Roztwór wychładza się w parownikach gruntowych pomp ciepła do temperatury niższej od temperatury gruntu. Chłodniejszy roztwór ogrzewa się od gruntu, odbierając w ten sposób energię cieplną i transportując ją do gruntowych pomp ciepła. Czynnik chłodniczy znajdujący się w obiegu zamkniętym nie ma kontaktu z gruntem lub wodami gruntowymi, jest substancją obojętną dla środowiska, łatwo ulegającą biodegradacji w środowisku wodnym.

Na wydajność dolnego źródła mają wpływ takie parametry, jak wilgotność, udział pierwiastków mineralnych, jak i pęcherzyków powietrza. Suchy grunt piaszczysty ma najmniej korzystne parametry do odbioru ciepła. Natomiast najkorzystniejsze parametry uzyskuje się, gdy wymiennik ciepła umieszczony jest w strumieniu wody gruntowej – pozwala to na szybką odbudowę potencjału energetycznego dolnego źródła. Przewodnictwo cieplne skał, a także średnia temperatura wykonanego otworu nie mogą zostać obliczone ani bezpośrednio zmierzone bez wykonania odwiertu. Opór cieplny otworu można wyznaczyć metodami obliczeniowymi, jednak wykonane dane pomiarowe pozwalają otrzymać realne wyniki, uwzględniające takie parametry, jak np. zwiększenie średnicy otworu związane z rozmyciem płuczką wiertniczą, czy niedokładności w wypełnieniu wymiennika uszczelniaczem.

PODSTAWOWE WARTOSCI ORIENTACYJNE

PODŁOŻE

WYDAJNOŚCI

POBORU

Żwir piasek suchy

Żwir piasek wodonośny

Glina wilgotna

Wapień

Piaskowiec, łupek

Kwaśne skały magmowe

Zasadowe skały magmowe

Gnejs

<20W/m

55-65 W/m

30-40 W/m

45-60 W/m

55-65 W/m

55-70 W/m

35-55 W/m

60-70 W/m

źródło  VIESSMANN VITOCAL 300/350

Po zebraniu wszystkich danych, a także pozwoleń urzędowych, można przystąpić do projektowania odpowiednich odwiertów. Roboty montażowe kolektora dolnego źródła ciepła gruntowej pompy ciepła powinny być tak zaplanowane, aby zakończyć wszystkie prace związane z ułożeniem i próbami technicznymi przed wystąpieniem ujemnych temperatur powietrza zewnętrznego. Odwiert, do którego wprowadzane są pionowe odcinki rur polietylenowych o określonej średnicy, wykonuje się wiertnicą mechaniczną, metodą wiercenia obrotowego z płuczką przy gruntach miękkich, natomiast w przypadku gruntów twardych metodą wiercenia obrotowo-udarowego z młotkiem dolnym. Odwiertami powinna zająć się doświadczona, specjalistyczna firma wiertnicza, przestrzegająca podczas prac prawa geologicznego i górniczego.

Głębokość odwiertu dla gruntowej pompy ciepła jest ściśle uzależniona od takich czynników jak, dostępność miejsca, ilość energii potrzebnej do uzyskania z gruntu, względy ekonomiczne, jak i możliwości technicznie firmy wykonującej odwiert. Odwierty mogą sięgać ok. 100 m głębokości, jednak ze względu na wzrost temperatury gruntu wraz ze zwiększeniem głębokości, a tym samym większą efektywnością oraz stabilnością pracy pompy, coraz częściej stosuje się dłuższe kolektory, np. 200-metrowe.Przy projektowaniu instalacji należy rozważnie podchodzić do kwestii rozmieszczenia sond, aby nie doprowadzić do nadmiernej eksploatacji dostępnych zasobów ciepła oraz zapewnić regenerację sond w okresie letnim.