Dlaczego odwierty do 30 m nie nadają się do gruntowych pomp ciepła?

Dlaczego pionowy wymiennik?

Sondy pionowe to chyba najpopularniejszy wymiennik w kategorii gruntowych pomp ciepła. Ich zaletą jest uzyskiwanie wysokich sprawności, przy zajmowaniu stosunkowo małej powierzchni działki. Odwiert pod wymiennik zazwyczaj sięga 100 m głębokości bądź nawet więcej, jeżeli potrzebny jest duży wolumen mocy chłodniczej. Z takich głębokości można uzyskiwać wysokie temperatury glikolu bądź solanki, używanych jako czynniki chłodnicze.

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

Jak wiadomo, pompa ciepła “lubi” wysokie temperatury dolnego źródła. Tym samym sprawność takiego układu jest wyższa, niż w przypadku wymiennika pionowego. Jednocześnie na wymiennik pionowy temperatura zewnętrzna nie ma tak wiążącego wpływu jak w przypadku poziomych wymienników. Dodatkowo, większa dostępna moc chłodnicza pozwala na 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 determinuje wybór inwestora?

Wadą wymienników pionowych jest to, że wymagają specjalnych zezwoleń. Muszą być wykonywane przez profesjonalne firmy wiertnicze i osoby do tego upoważnione. Co oznacza wyższy koszt inwestycyjny w porównaniu z wymiennikiem poziomym. Mniejsza ilość potrzebnych pozwoleń dla odwiertów do 30 m zachęca inwestora do takiej właśnie inwestycji. 

Potrzebne do uzyskania zgody i projekty do przygotowania, zależą od głębokości wiercenia i obecności obszaru górniczego. Najkrótsza droga formalno-prawna spotka nas przy inwestycji w odwiert do 30 m poza obszarem górniczym. 

Warto również zwrócić uwagę czy  odwiert nie będzie się znajdował w strefie chronionej, m.in. Natura 2000 bądź bliskich ujęć wody pitnej. Bo tutaj mogą pojawić się dodatkowe obostrzenia. Bez złożenia stosownych pism w urzędach narażamy się na wysokie mandaty. A te są nakładane zarówno na inwestora jak i wykonawcę. 

Dlaczego 30 m to za mało?

Z praktycznego punktu widzenia najlepiej inwestować w odwierty głębokie. Płytkie odwierty nic nie wnoszą do inwestycji, a wręcz pogarszają uzyski ciepła z gruntu. Zdaniem eksperta, odwierty do 30 m nie nadają się do pomp ciepła, bo dają bardzo małe ilości energii cieplnej. Najczęściej stosuje się odwierty o długości 100 metrów, a jeśli inwestycja wymaga dużej ilości energii cieplnej pobieranej z gruntu, wtedy wykonuje się jeszcze głębsze odwierty. 

Mały uzysk ciepła wynika głównie z rozkładu temperatur w gruncie.

Rozkład temperatur w gruncie 

Najważniejszym dla stabilności cieplnej wymiennika jest przekroczenie progu strefy przemarzania gruntu.  Istotna jest w tym przypadku również 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

Zgodnie z danymi przedstawionymi na grafice, poniżej 20 m zwykle zaczyna się stabilizacja temperatur w gruncie i powolny ich przyrost. Przyrost ten nazywamy gradientem geotermicznym. Wzrost temperatur w gruncie następuje powoli. Przyjmuje się, że jest to 1,5-3 st. Celsjusza 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

Powyższa grafika jest odpowiedzią na pytanie dlaczego odwierty do 30 m dla pionowych wymienników ciepła są nietrafioną inwestycją. Takie odwierty charakteryzują się duża niestabilnością temperaturową. Dlatego prawdopodobnie tak płytki wymiennik gruntowy należałoby przewymiarować. 

Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ