Kolektor gruntowy poziomy to jedno z najpopularniejszych rozwiązań dolnych źródeł dla pomp ciepła. Jest to głównie uwarunkowane łatwością zastosowania oraz niezawodnością tego typu rozwiązań. Nie bez znaczenia są też koszty wykonania gruntowego poziomego wymiennika ciepła, znacznie niższe niż ma to miejsce przy zastosowaniu kolektora gruntowego pionowego.

Czym jest kolektor gruntowy poziomy?

Kolektor gruntowy poziomy wykonywany jest z rur polietylenowych (rzadziej polipropylenowych lub polibutylenowych), układanych na głębokości ok. 30 cm poniżej głębokości przemarzania gruntu (głębokości przemarzania gruntu charakterystyczne dla poszczególnych rejonów Polski przedstawia mapa poniżej) w postaci układów płaskich szeregowych lub wężownicowych czy spiralnych.
 

Rury kolektora gruntowego poziomego, podobnie jak w przypadku kolektora pionowego, wypełnione są roztworem glikolu (etylenowego bądź częściej propylenowego), który krążąc w nich odbiera ciepło (ogrzewa się) od gruntu. Ciepło przekazywane jest przez parownik do instalacji pompy ciepła, gdzie zmienia swój stan skupienia na gazowy.

Głębokość układania rur poziomego wymiennika ciepła wynika z konieczności zapewnienia stosunkowo stałej temperatury dolnego źródła ciepła. Poniżej strefy zamarzania gruntu występują co prawda wahania temperatury.

Przy wykonywaniu kolektora gruntowego poziomego kluczowy jest rodzaj gruntu oraz jego wilgotność, mające wpływ na wielkość odbieranego strumienia ciepła.  Istotne są także lokalne warunki klimatyczne (wspomniana powyżej głębokość przemarzania gruntu). Dla gruntów wilgotnych wartość ta oscyluje na poziomie 30–40 W/m2, natomiast w gruntach suchych (piaski) na poziomie  10–15 W/m2.

Metodyka obliczeń długości kolektora gruntowego poziomego

Z kolektorem gruntowym poziomym może współpracować jedynie pompa ciepła typu solanka/woda. Na etapie projektowania najpierw określane jest zapotrzebowanie budynku na ciepło w oparciu o analizę jego energochłonności oraz przeznaczenie (centralne ogrzewanie oraz zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową). Następnie dobierana jest pompa ciepła o odpowiedniej mocy i dolne źródło ciepła na podstawie mocy pompy.

W sposób uproszczony długość kolektora gruntowego poziomego można obliczyć ze wzoru podanego poniżej (K. Kempkiewicz, 2008). Nie uwzględnia on jednak odcinków przyłączeniowych do rozdzielaczy oraz odcinków rur ułożonych od siebie bliżej niż 1 m.

Należy zatem pamiętać, że przed realizacją inwestycji konieczne jest przeprowadzenie szczegółowych obliczeń, do których można posłużyć się bardziej precyzyjnym wzorem (K. Kempkiewicz, 2008; M. Rubik, 2006).

Należy pamiętać, że dokładność obliczeń długości rur kolektora gruntowego poziomego jest w znacznym stopniu uzależniona od precyzji rozpoznania budowy geologicznej terenu (współczynnik przewodności ciepła, ciepło właściwe, wilgotność, nasiąkliwość). Firmy instalacyjne oferują obecnie precyzyjne symulacje pracy pompy ciepła oraz doboru dolnego źródła, dzięki wykorzystaniu zaawansowanych programów obliczeniowych.

Roboty ziemne związane z wykonaniem kolektora gruntowego poziomego powinny być prowadzone zgodnie z przepisami BHP oraz wytycznymi zawartymi w normach.

Literatura:
1.    K. Kempkiewicz, 2008: Dolne źródło ciepła. Podstawy doboru kolektora gruntowego pionowego, GLOBEnergia 1/2008
2.    M. Rubik, 2006: Pompy ciepła – poradnik, Warszawa 2006

Michał Kaczmarczyk
GLOBEnergia, AGH KSE

Cały artykuł – GLOBEnergia 3/2010

kolektor gruntowy poziomy 

rehau 500 1 2012