Ogrzewanie - Budowa dolnego źródła

Poniżej umieszczam zdjęcia z budowy dolnego źródła do pompy ciepła. Dla przypomnienia:

- 1000 mb rury PE100-RC 40 mm, ścianka 3.7 mm,

- 5 pętli po 200 m (5 rowów po ok. 100 m),

- szerokość wykopu ok. 90 cm,

- głębokość ok. 2 m.

Na 2 metrach była już glina, która mam nadzieję będzie trzymać wilgoć (z pewnością dobrze to wpłynie na wydajność tego kolektora). Rura była układana bezpośrednio w glinie i przysypywana warstwą piasku. Na początku laliśmy wodę aby lepiej przylegał do rury, ale później już sobie darowaliśmy. Zmieniła się też koparka - tę pierwszą wykończył nerwowy operator przy zasypywaniu pierwszego rowu :)

Wszystkie rury wychodzą z ziemi obok kotłowni. Szkoda, że od razu nie zaplanowaliśmy pompy ciepła i nie można było wprowadzić rur przez fundament bezpośrednio do kotłowni. Teraz nie ma wyjścia i rozdzielacz trzeba będzie umieścić na zewnątrz.
 

Ogrzewanie - Dolne źródło

A więc budujemy dolne źródło do pompy ciepła w wykonaniu poziomym...

Jak tę rurę zakopać?

W praktyce spotyka się 2 rozwiązania. Rura układana liniowo w wykopie w odległości ok. 0.8-1.0 m jedna od drugiej, albo rozciągnięta w spiralę w rowie o szerokości ok. 1.5 m. W drugim przypadku jest mniej kopania i cały wymiennik zajmuje mniej miejsca na działce. Ponieważ obejmuje mniejszą powierzchnię gruntu mam wrażenie, że będzie mniej wydajny mimo zakopania rury o tej samej długości. Działka jest duża więc rura będzie zakopana liniowo aby czerpać ciepło z jak największej jej powierzchni.

Na jakiej głębokości zakopać?
Na pewno poniżej głębokości przemarzania. Różne źródła różnie podają... 1.2-1.8 m. Piszą, że dolne źródło ma się regenerować od promieni słonecznych i z deszczówką, która wsiąka w ziemię (po sezonie grzewczym) i nie można go zakopać za głęboko. No nie wiem... Może w okresie 5-10 lat faktycznie ma to znacznie i wydajność dolnego źródła może z czasem spadać. Intuicja mi podpowiada żeby zakopać najgłębiej jak się da. Regeneracją po sezonie grzewczym się nie przejmuję bo wymiennik będzie latem wykorzystywany do chłodzenia. Nie wiem czy czasem więcej ciepła nie będziemy latem pchać w ziemię niż zimą z niej pobierać. Im głębiej zakopiemy tym temperatura będzie bardziej stabilna - zimą wyższa a latem niższa, więc sprawności układów chłodzenia i grzania powinny być lepsze. Będziemy więc kopać na 2.0-2.2 m.

Ile tej rury zakopać?

Wszystko zależy od rodzaju gruntu, w którym tę rurę zakopujemy. Najlepsze warunki dla takiego wymiennika to glina i woda na głębokości 1-1.5 m. Teoria mówi, że można wtedy uzyskać ok. 30 W z 1 m² gruntu. U nas warunki są średnie - 1 m piasku później glina, ale bez wody. Nie wiem jaka będzie z tego wydajność, więc dla obliczeń na wszelki wypadek przyjmuję 10 W/m².

Przy obliczonym maksymalnym zapotrzebowaniu na moc 9.7 kW, dobieramy pompę ciepła o mocy cieplnej trochę większej (aby lepiej wykorzystać II taryfę) - taka 12 kW będzie OK. Natomiast wydajność dolnego źródła dobieramy do mocy chłodniczej pompy (w tym przypadku 9.5 kW).
Mamy: 9500 W / 10 W/m² = 950 m².
Ponieważ do obliczeń można przyjąć, że 1 mb rury ułożonej liniowo zbiera ciepło z 1 m² gruntu mamy do ułożenia 950 mb. Uwzględniając podłączenia, częściową izolację na dobiegach - musimy liczyć 1000 mb rury.

Jaką rurę zakopać?
Można kupić zwykłą niebieską rurę do wody z polietylenu PE100. Są jednak dostępne w sprzedaży rury z polietylenu PE100-RC. Symbol RC oznacza, że są one odporne na "powolną propagację pęknięć", co w praktyce oznacza większą odporność na zarysowania, większą trwałość i dłuższy czas eksploatacji takiej rury. Wymiennik mam nadzieję będzie pracował przez kilkadziesiąt lat, więc nie ma co oszczędzać na materiale z którego będzie wykonany. W razie awarii w żaden sposób nie będzie można go wymienić lub naprawić bez totalnej demolki działki.

Na działce wejdzie nam maksymalnie 5 rowów szerokich na 1 m z bezpieczną odległością od siebie ok. 1.5 m. Wychodzi więc na to, że będzie 5 pętli po 200 m. Rura o średnicy 32 mm w zupełności by wystarczyła, jednak rurę takiej średnicy przyjęło się stosować do długości pętli max. 150 m - powyżej tej odległości opory są na tyle duże, że pompa obiegowa musi pracować z większą mocą zużywając więcej prądu. Rozwiązaniem jest zwiększenie średnicy rury do 40 mm. Niestety wejdzie do niej sporo więcej glikolu niż w rurę 32 mm (o jakieś 300 l), ale co zrobić...

Będzie więc rura PE100-RC o średnicy 40 mm i grubości ścianki 3.7 mm. Grubość ścianki nie ma większego znaczenia więc lepiej dać jak najgrubszą ze względu na jej trwałość.