Gruntowe pompy ciepła – dlaczego odwierty do 30 m nie są wystarczające?

Pionowe sondy to chyba najczęściej wybierany wymiennik dla gruntowych pomp ciepła. Charakteryzują się wysoką sprawnością i zajmują niewiele miejsca na działce. Odwierty pod te sondy zwykle sięgają 100 m głębokości lub więcej, jeśli wymagana jest większa moc chłodnicza. Na takich głębokościach można uzyskać wysokie temperatury glikolu lub solanki, które pełnią rolę czynników chłodniczych.

“Wymienniki gruntowe do pomp ciepła, to temat który się odradza. W ostatnich latach mieliśmy duży boom na pompy powietrzne. Obserwujemy, że ten rok przynosi duże zmiany w rynku pomp ciepła i pompy gruntowe znowu stają się popularne wśród inwestorów” – Adam Minikowski, ekspert NIBE.

Pompa ciepła lepiej działa, gdy dolne źródło ma wysoką temperaturę, co zwiększa sprawność systemu w porównaniu do wymiennika pionowego. Wymiennik pionowy jest mniej podatny na wpływ temperatury zewnętrznej niż wymienniki poziome. Dodatkowo, większa moc chłodnicza umożliwia chłodzenie budynku za pomocą pompy ciepła.

“Przy odwiertach pionowych możliwe jest też wykorzystanie chłodzenia pasywnego, czyli zrzucanie ciepła do gruntu. Świetnie się to sprawdza w obiektach, które mają niewielkie zapotrzebowanie na moc chłodniczą” – zaznacza ekspert.

Prawo a wybór inwestora

Wymienniki pionowe mają wadę, ponieważ wymagają specjalnych zezwoleń. Montaż musi być wykonany przez profesjonalne firmy wiertnicze oraz upoważnione osoby, co podnosi koszty inwestycji w porównaniu do wymienników poziomych. Mniejsza liczba zezwoleń potrzebnych dla odwiertów do 30 m często skłania inwestorów do wyboru tej opcji.

Zgody i projekty zależą od głębokości wiercenia oraz obecności obszaru górniczego. Najprostsza procedura czeka nas przy odwiertach do 30 m poza obszarem górniczym. Warto również sprawdzić, czy odwiert nie znajduje się w strefie chronionej, np. Natura 2000 lub w pobliżu ujęć wody pitnej, co może wiązać się z dodatkowymi ograniczeniami. Bez odpowiednich zgłoszeń w urzędach, ryzykujemy wysokie mandaty, które mogą zostać nałożone zarówno na inwestora, jak i wykonawcę.

30 metrów to za mało?

Z praktycznego punktu widzenia najlepiej inwestować w głębokie odwierty. Płytkie odwierty mogą nawet pogorszyć wydajność systemu, zamiast ją poprawić. Ekspert twierdzi, że odwierty do 30 m są nieodpowiednie dla pomp ciepła, ponieważ dostarczają zbyt mało energii cieplnej. Zwykle stosuje się odwierty o głębokości 100 metrów, a w przypadku większych potrzeb energetycznych, sięga się jeszcze głębiej. Niska efektywność płytkich odwiertów wynika głównie z rozkładu temperatur w gruncie.

Kluczowym elementem stabilności cieplnej wymiennika jest przekroczenie strefy przemarzania gruntu. Ważna jest także strefa obojętna termicznie.

“Musimy mieć świadomość, że na temperatury w gruncie wpływają też temperatury zewnętrzne. Grunt przecież inaczej zachowuje się zimą i latem. Natomiast mamy taką warstwę (poniżej strefy przemarzania) od której ta temperatura się stabilizuje. Jest to głębokość około 15-20 m poniżej poziomu gruntu. Do głębokości 20 m na grunt duży wpływ ma temperatura zewnętrzna, nasłonecznienie czy opady atmosferyczne. Te czynniki mogą powodować zyski, bądź straty ciepła względem glikolu, który ogrzał się już na pewnej głębokości” – tłumaczy Adam Minikowski.

Dane z grafiki pokazują, że poniżej 20 m zaczyna się stabilizacja temperatur w gruncie i ich stopniowy wzrost, zwany gradientem geotermicznym. Wzrost temperatury w gruncie jest powolny, wynoszący 1,5-3°C na każde 100 m.

“Z moich obserwacji wynika, że na początku sezonu grzewczego z takiego wymiennika jesteśmy w stanie uzyskać 10-11 st. Celsjusza. Potem w zależności od rodzaju gruntu ta temperatura może się zmieniać. Pod koniec sezonu grzewczego, w okolicach marca/kwietnia temperatura może być troszeczkę niższa. Natomiast potem następuje regeneracja” – dzieli się doświadczeniem ekspert firmy NIBE.

Grafika wyjaśnia, dlaczego odwierty do 30 m dla pionowych wymienników ciepła są nietrafioną inwestycją. Tego rodzaju odwierty mają dużą niestabilność temperaturową, co sugeruje, że płytki wymiennik gruntowy wymaga przewymiarowania.

Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ