Doradzamy, jak prawidłowo zaplanować i wykonać instalację tzw. dolnego źródła ciepła
W powszechnej świadomości istnieje przekonanie, iż ciepło zakumulowane w Ziemi jest dostępne w każdej lokalizacji i nie jest zależne od czynników zewnętrznych takich jak temperatura i pogoda. Dlatego otworowe wymienniki ciepła - w skrócie odwierty pod pompy ciepła - sprawdzają się praktycznie w każdym miejscu niezależnie od standardu ich wykonania i profilu wierconego górotworu. Niezbędne jest jedynie dostarczenie energii elektrycznej do pompy ciepła, by ta pracowała ze sprawnością SPF przekraczającą wartość 5 (Seasonal Performance Faktor – wielosezonowy wskaźnik sprawności pompy ciepła. Wartość 5 oznacza, że na każdy 1kW energii elektrycznej zużytej przez pompę ciepła przypadają dodatkowe 4kW energii dostarczonej do budynku z gruntu).
Dlaczego zatem osiągniecie tak wysokiej sprawności całorocznej układu grzewczego nie zawsze się udaje pomimo zastosowania urządzeń i technologii uznanych producentów? Poniżej wskażemy na istotne decyzje, które ostatecznie rozstrzygają o skali sukcesu i zadowolenia inwestora z instalacji gruntowej pompy ciepła.
Zacznijmy od początku. Efektywność pracy gruntowej pompy ciepła jest w istotnej mierze uzależniona od precyzyjnego zaprojektowania instalacji dolnego źródła ciepła. Tylko wówczas możemy osiągnąć deklarowaną przez producenta i audytora sprawność energetyczną układu grzewczego.
W przypadku wyboru pompy gruntowej i odwiertów dolnego źródła ciepła o głębokości większej niż 30 m należy wykonać Projekt robót geologicznych na potrzeby wykonania otworów wiertniczych w celu wykorzystania ciepła Ziemi - w skrócie PRG. Projekt nie będzie z mocy prawa podlegać zatwierdzeniu, ale będzie musiał być przyjęty, jak to zwyczajowo w Starostwach jest praktykowane, na zasadzie milczącej zgody (30 dni od daty złożenia wniosku). Tylko w nielicznych sytuacjach urząd wysyła pismo, że organ geologiczny nie widzi przeciwwskazań do rozpoczęcia robót. Co jednak najważniejsze, uprawniony geolog określa w dokumencie szereg uwarunkowań technicznych związanych z przygotowaniem i wykonaniem odwiertów na naszej działce, ich wpływem na środowisko naturalne, ale jednocześnie w oparciu o dostępne dane geologiczne i hydrogeologiczne wskazuje na moc jaką uzyska sonda geotermalna po zainstalowaniu w gruncie. Należy mieć bowiem świadomość, że sprawność wymiennika ciepła wynika nie tylko z jego długości, ale również rodzaju gruntów i poziomu zawodnienia poszczególnych warstw górotworu. To również na tym etapie uprawniony projektant decyduje o sposobie wypełnienia odwiertu często decydując się na zastosowanie termocementu (np. TerraCEM 2.0) w miejsce stosowanych dawniej wypełnień piaskowo-żwirowych lub bentonitowych. Dedykowana mieszanina iniekcyjna nie tylko optymalizuje proces wymiany ciepła między sondą a gruntem i poprawia sprawność instalacji. Termocement dodatkowo izoluje odwiert eliminując ryzyko połączenia poziomów wodonośnych i zanieczyszczenia głębiej ulokowanych zasobów wody pitnej.
Dodatkowo należy mieć na uwadze, że po wykonaniu zaprojektowanych odwiertów należy złożyć dokumentację powykonawczą. Mowa w tym wypadku o dokumentacji tzw. innej zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 23 grudnia 2020 r. w sprawie innych dokumentacji geologicznych (Dz.U. 2020, poz. 2449).
Gruntowe pompy ciepła wykorzystują energię skumulowaną w gruncie poprzez system pionowych lub poziomych wymienników ciepła i cyrkulującego w nich glikolu. Dążąc do uzyskania optymalnych w skali roku parametrów pracy instalacji dolnego źródła ciepła powinniśmy zadbać o właściwe zwymiarowanie wymienników gruntowych tak, aby dostarczały do pompy możliwie jak najwięcej odnawialnej energii. Wiemy już jak ważna jest dla sukcesu przedsięwzięcia rzetelnie wykonana dokumentacja PRG. Nie mniej istotne są dla poprawnej pracy układu obliczenia hydrauliczne. To obszar do zagospodarowania przez uprawnioną jednostkę projektową i inżynieryjną firmę wykonawczą. Zlecając dobór pompy ciepła i układu dolnego źródła fachowcom działającym w oparciu o aktualne przepisy prawa i wymogi wykonawcze minimalizujemy ryzyko błędów, które mogą wpłynąć na spadek efektywności układu bądź niepożądane awarie. Dlatego warto upewnić się, że wybrany partner biznesowy ma niezbędne doświadczenie i zrealizuje zlecone mu prace w oparciu o obowiązujące w kraju normy i wytyczne w tym: Norma PN-EN 17522:2023 określająca standard wykonania odwiertów oraz Krajowe Wytyczne Projektowania, Wykonania i Odbioru Instalacji z Pompami Ciepła. Natomiast precyzyjne obliczenia hydrauliczne instalacji dolnego źródła ciepła wykonane np. w aplikacji webowej FUTURASoft stanowią merytoryczną podstawę by przystąpić do prac wykonawczych w oparciu o optymalnie dobrane produkty takie jak sondy, rury dobiegowe i układy rozdzielaczowe.
Aplikacja sondy do otworu montażowego wraz z prawidłowym wypełnieniem odwiertu jest procesem złożonym, przy czym podczas całości prac sonda narażona jest na szereg ryzykownych czynników. Już sam transport na miejsce budowy jak również składowanie w sąsiedztwie inwazyjnych prac ziemnych może przy odrobinie nieuwagi doprowadzić do powierzchownych uszkodzeń struktury przewodu rurowego. Następnie, podczas wprowadzania sondy do odwiertu narażana jest ona niejednokrotnie na zarysowania i uszkodzenia mogące wyniknąć z wielu czynników, przy czym nie wszystkich z nich można skutecznie uniknąć. Przyczyn awarii może być wiele, w tym nie zastosowanie w trakcie wiercenia przewidzianej projektem rury osłonowej, zbyt mała średnica wierconego otworu, nieskuteczne ustabilizowanie ścian odwiertu na czas aplikacji, zbyt duża dynamika aplikacji sondy, wypełnienie odwiertu niewłaściwym materiałem lub aplikacja sondy o zbyt niskiej klasie ciśnieniowej.
Dlatego firma PRAWTECH podkreśla znaczenie zastosowania w produkcji wyłącznie sprawdzonych i oryginalnych surowców. Wśród nich na szczególną uwagę zasługuje najnowsza technologia tworzyw PE100 RC, która minimalizuje skutki zaistnienia wyżej wymienionych okoliczności. Wysoka odporność na pęknięcia naprężeniowe (resistant to crack) sond wykonanych w technologii RC pozwala spowolnić lub powstrzymać propagację zarysowania rury poprzez specjalną strukturę polimerów decydujących o jakości użytego w produkcji tworzywa. Zastosowanie sond RC w ofercie PRAWTECH GEOTHERMAL jest wynikiem wieloletnich prac i doświadczeń nad optymalizacją i bezpieczeństwem nowoczesnych układów pionowych wymienników dolnego źródła ciepła.
Wykonanie odwiertów dolnego źródła ciepła w oparciu o zatwierdzoną dokumentację oraz przy udziale doświadczonej firmy wiertniczej to połowa sukcesu. Równie istotne jest zastosowanie sprawdzonych produktów i właściwe zrównoważenie hydrauliczne układu.
Sondy geotermalne pracują najczęściej w odwiertach o głębokości około 100 metrów lub więcej. Stąd szczególna uwaga powinna spocząć na etapie projektowym i inwestycyjnym na doborze odpowiednich rozwiązań i najlepszych materiałów. Znakomitym przykładem jest sonda geotermalna serii Terra FUTURA będąca kolejnym krokiem na drodze rozwoju technologii pozyskiwania ciepła Ziemi. Wymienniki serii Terra są w całości produkowane w fabryce w Polsce z wykorzystaniem zaawansowanych rozwiązań i procesów. Sonda Terra FUTURA wykonana jest z tworzywa PE100 RC (crack resistant) w kilku dostępnych klasach wymiarowych i ciśnieniowych. Natomiast unikalny typoszereg sond w konfiguracji Lamela z wewnętrznym użebrowaniem rur wymiennika optymalizuje wymianę ciepła między sondą a gruntem gwarantując bezawaryjną pracę układu przez co najmniej 50 lat.
Kolejnym warunkiem poprawnej pracy instalacji dolnego źródła ciepła jest zastosowanie studni bądź szafki rozdzielaczowej (np. Terra BOX), które pozwolą nam zrównoważyć i kontrolować pracę wymienników ciepła. Dobre praktyki rynkowe oraz wymogi wykonawcze uzasadniają potrzebę wykorzystania tworzywowych studni rozdzielaczowych wyposażonych w przepływomierze, tak aby zachować indywidualną regulację każdej sekcji dolnego źródła ciepła. Przykładem będzie popularna wśród fachowców seria produktów z rodziny Terra (MINI, OPTI lub V-Series) spełniająca najwyższe kryteria branży OZE. Zabudowane trwale w komorze studni belki kolektorowe odpowiadają za transport płynu niskokrzepnącego z pompy ciepła do gruntu/górotworu i z powrotem w kierunku maszynowni pompy ciepła. Studnie są sercem układu dolnego źródła bowiem łączą ze sobą wszystkie wymienniki i odpowiadają za zrównoważony odbiór ciepła z gruntu. Konstrukcja rozdzielacza geotermalnego zabudowanego w studni powinna dodatkowo umożliwić wykonawcy poprawną regulację, wypłukanie, napełnienie i odpowietrzenie instalacji dolnego źródła ciepła.
Technologia gruntowych pomp ciepła jest powszechnie na świecie uznana za rozwiązanie premium w kategorii Odnawialnych Źródeł Energii. Dbałość o poprawny projekt i montaż tych urządzeń to podstawy świadomego i efektywnego korzystania z odnawialnych zasobów energii.
Strategia rozwoju produktów spółki PRAWTECH uwzględnia potrzeby i doświadczenia rynku krajowego jak również opiera się o wieloletnie relacje podejmowane przez naszych inżynierów i handlowców na rynkach zagranicznych. Trzy dekady budowy zaplecza produkcyjnego w zakresie instalacji tworzywowych stanowi o obecnym know-how firmy i gwarantuje bezpieczeństwo naszym klientom poprzez najwyższą jakość produktów.
Mając na względzie najnowsze trendy branży budowlanej i instalacyjnej oparte o potrzebę poszanowania środowiska naturalnego oferujemy Państwu rozwiązania grupy PRAWTECH GEOTHERMAL zorientowane na zrównoważony rozwój i ekologię. Jednocześnie zachęcamy do konsultacji i kontaktu osoby zainteresowane zastosowaniem rozwiązań produktowych grupy PRAWTECH.
Marcin Franke,
PRAWTECH Sp. z o.o.
Skomentuj
