Hlbinný vrt pre tepelné čerpadlo

Hĺbka vrtu sa pohybuje od 80 do 180 m v závislosti od podložia a energetickej potreby stavby. Pre rodinný dom obvykle postačuje jeden vrt /väčšie objekty dva a viac vrtov/. Odporúčaná minimálna vzdialenosť medzi vrtmi je 10 m. Tieto tepelné čerpadlá pracujú s vysokým priemerným ročným vykurovacím faktorom 4 – 5,5.

Geotermálny vrt teplota

Medzi prednosti patrí stála teplota zdroja (približne 9 °C), nezávislosť od vonkajšej teploty, stabilný výkon, vysoká účinnosť aj pri extrémne nízkych teplotách. Podzemné sondy (vrty) dosahujú vyššiu energetickú účinnosť ako zemný kolektor (zriaďovacie náklady sú vyššie).

Geotermálny vrt výhody:
• stačí menší pozemok
• nie je potrebná podzemná voda
• vysoká účinnosť tepelného čerpadla

Na hĺbenie vrtov sa vzťahuje oznamovacia povinnosť banskému úradu, v prípade vrtov hlbších ako 100 m je potrebné mať povolenie.

Geotermálny vrt nevýhody:
• vyššie zriaďovacie náklady
• oznamovacia povinnosť alebo povolenie

Tak ako pri plošnom kolektore v uzatvorenom systéme cirkuluje teplonosná kvapalina (nemrznúca zmes s ochrannými prísadami). Podľa projektovaného výkonu tepelného čerpadla vám vypočítame hĺbku a počet vrtov, do ktorých sa potom uložia polyetylénové hadice(PE-HD) s koncovkou do tvaru písmena U.

Po realizácii tlakovej skúšky sa hadice zalejú cement-bentonitom, aby bol dosiahnutý ideálny prenos tepla. Energetický zisk závisí od zloženia pôdy a pohybuje sa v rozmedzí 30 – 100 W na 1 meter hĺbky.

Geotermálny kolektor (osadený hlbinný vrt) je prakticky najdôležitejšou časťou inštalácie tohto typu tepelného čerpadla. Na kvalitu musí byť kladený čo možno najväčší dôraz, pretože vystrojený vrt nie je možné upraviť či opraviť a jeho realizačné náklady sú vysoké.

Vystrojenie vrtu musí mať tlakovú odolnosť minimálne 16 barov (PN 16). Vyžadovaná záruka investorom by preto na tieto komponenty mala byť minimálne po dobu reálnej návratnosti investície, 10 rokov.

Teplota pôdy v hĺbke pre tepelné čerpadlo

Teplota pôdy sa v určitej hĺbke pod povrchom zvyčajne blíži k priemernej ročnej teplote. Faktory ako denné a ročné teplotné výkyvy ovplyvňujú teplotu pôdy len do určitej hĺbky.

Denné teplotné zmeny sa prejavujú v pôde do hĺbky približne 1 metra a môžu sa líšiť v závislosti od faktorov ako úprava a farba povrchu pôdy, nadmorská výška, ochrana povrchu a rýchlosť vetra. Vlhké pôdy majú tendenciu mať menší denný teplotný rozsah.

Ročné teplotné variácie ovplyvňujú teplotný režim pôdy v našich klimatických podmienkach do hĺbky približne 15 metrov. Z geologických meraní a štúdií vyplýva, že teplota pôdy narastá približne o 1 °C na každých 33 metroch hĺbky. Avšak, pri vŕtaní do hĺbky 150 metrov je nárast teploty obmedzený len na približne 4-5 °C. Pri použití hlbinného vrtu pre tepelné čerpadlá je hlavne zaujímavá stabilita teploty podložia. Pre tepelné čerpadlo ponúka použitie vrtu stabilný zdroj tepelnej energie.  

Dimenzovanie vrtu pre tepelné čerpadlá prenechajte odborníkom

Informácie potrebné k predbežnému výpočtu hĺbky, prípadne počtu vrtov:

• Výkon, príkon a COP tepelného čerpadla
• Zvolený typ vykurovania – podlahové / radiátory / kombinované
• Predpokladaný počet hodín prevádzky tepelného čerpadla ročne / pokrytie tepelnej straty
• Miesto inštalácie
• Využitie geotermálnych vrtov – vykurovanie / ohrev TÚV / ohrev bazénu
• Využitie pasívneho prípadne aktívneho chladenia
• Energetická bilancia tepla v jednotlivých mesiacoch pre vykurovanie/chladenie (MWh)

V prípade poddimenzovania vrtu v priebehu niekoľkých rokov môže prísť k vymrznutiu geotermálneho vrtu (vrt sa nebude stíhať regenerovať). Projekt geotermálneho vrtu zverte odborníkom, aby vám mohol slúžiť dlhé desaťročia.

Hlbinné vrty – ako prebieha realizácia

Pri hlbinných vrtoch pre tepelné čerpadlo ide o presne naplánovaný a technicky náročný proces:

• Najskôr sa spraví návrh a dimenzovanie vrtov podľa potreby domu a konkrétneho tepelného čerpadla – berie sa do úvahy tepelná strata objektu, geologické podmienky a požadovaný výkon.
• Nasleduje príprava podkladov a potrebných povolení, vrátane hydrogeologického posudku.
• Vykoná sa kontrola a meranie hladiny vody v studniach podľa tohto posudku, aby sa overili reálne podmienky v teréne.

Pred začiatkom samotného vŕtania je nutné pripraviť stavenisko – zabezpečiť prívod vody, elektrickej energie, dva kontajnery na kalovú vodu, jamu na vyťažené podložie (min. 10 m³) a cister­nu / fekál, ktorá slúži na odsávanie kalovej vody z kontajnerov.

Po odvŕtaní vrtu sa doň osadí polyetylénová sonda (PE-HD) v tvare písmena U. Následne sa vykoná tlaková skúška na minimálne 16 bar (PN 16), aby sa overila tesnosť a spoľahlivosť systému.

Ďalším dôležitým krokom je tlakové injektovanie vrtu. Spolu so sondou je do vrtu zavedené aj injekčné potrubie, cez ktoré sa pod tlakom vypĺňa vrt odspodu špeciálnou cementovo-bentonitovou zmesou. Vyplnenie vrtu zabezpečí dobrý kontakt so zeminou a efektívny prestup tepla medzi zemou a teplonosnou kvapalinou v sonde.

Treba tiež pamätať na legislatívu – na hĺbenie vrtov platí oznamovacia povinnosť voči banskému úradu a pri vrtoch hlbších ako 100 m je potrebné vybaviť povolenie.