GPC – kolektor pionowy

Pionowe sondy pomp ciepła charakteryzują się wysoką i stałą temperaturą w ciągu całego roku dlatego też są często wybierane jako źródło dolne dla domu z pompą ciepła. Kolektory wykonane są z rur PE które są umieszczone w odwiertach, których głębokość może dochodzić do 150 m. Najlepiej aby specjalistyczna firma instalująca pompę ciepła wykonała projekt instalacji pompy ciepła i dolnego źródła. Dlaczego? Odpowiedź jest prosta producent pompy ciepła znając konstrukcje swoich urządzeń idealnie dobiera źródło pionowe do pompy ciepła. Często stała temperatura występuje poniżej 14 m poniżej poziomu terenu, stąd wykonanie kilka otworów po 30 m będzie bardziej korzystniejsze.  

Najczęściej z jednego metra bieżącego jesteśmy wstanie uzyskać około 40 do 50 W mocy chłodniczej czyli w przeliczeniu odpowiada to mocy 50 do 70 W mocy cieplnej.

Ten rodzaj pompy ciepła potrzebuje niewielkiej powierzchni i nie wprowadzi dużych zmian w wyglądzie działki. Jednakże jest to droższa metoda.
Gruntowy kolektory pionowy zwany sondą gruntową stanowi instalację dolnego źródła dla pomp ciepła ogrzewających budynek. Podczas doboru parametrów sond należy pamiętać, aby wielkość instalacji dostosować do rocznego zużycia ciepła w budynku. Wewnątrz rur kolektora znajduje się czynnik chłodniczy (najczęściej roztwór glikolu monopropylenowego), którego obieg wymuszają pompy obiegowe dolnego źródła. Roztwór wychładza się w parownikach gruntowych pomp ciepła do temperatury niższej od temperatury gruntu. Chłodniejszy roztwór ogrzewa się od gruntu, odbierając w ten sposób energię cieplną i transportując ją do pomp ciepła. Czynnik chłodniczy znajdujący się w obiegu zamkniętym nie ma kontaktu z gruntem lub wodami gruntowymi, jest substancją obojętną dla środowiska, łatwo ulegającą biodegradacji w środowisku wodnym.

Odwierty związane z instalacją


Odwierty dolnego źródła dla pompy ciepła wykonuje się wiertnicą. Odwierty wykonuje się metodą młotkową lub na płuczkę. Odwierty mają średnice od 100 mm do 200 mm. Rura jest układana w odwiercie tak, aby oba jej końce miały ujście ponad wykopem. Oba końce rury wystające nad wykopem łączy się z odpowiednimi rurociągami tak aby stworzyć połączenie równoległe z rurami z innych odwiertów. Połączenie takie można uzyskać poprzez łączenie rur do kolektorów zbiorczych lub przez połączenia trójnikowe. Połączenia te zwykle się instaluje w studzience w celu zapewnienia możliwości odpowietrzania układu, sprawdzenia szczelności i regulacji hydraulicznej. Łączniki stosowane są w celu zapewnienia powrotu glikolu. Najczęściej są one wykonane z miedzi w kształcie litery "U". Czynnik krążący w wymienniku gruntowym powinien mieć temperaturę na początku wymiennika    temperaturę od -4 st.C do -2 st.C na końcu wymiennika od 0 st.C do 2 st.C. Woda się nie nadaje jako czynnik pośredniczący w instalacji z odwiertem pionowym. Wodny roztwór glikolu propylenowego zamarza przy temperaturze -15 st.C
Aby nie dopuścić do migracji wód pomiędzy poszczególnymi poziomami wodonośnymi, należy zwrócić uwagę na rodzaj materiału do wypełniania przestrzeni otworu wiertniczego. Materiał ten powinien spełniać odpowiednie parametry:

  • współczynnik przewodzenia ciepła λ powinien wynosić od 1-2 W/m∙K,

  • brak szkodliwego oddziaływania na środowisko (wody gruntowe),

  • stabilność - np. betonit w przypadku zbytniego wysuszenia ma tendencje do kurczenia się i oddawania wody, powodując powstawanie pustych przestrzeni,

  • mrozoodporność na cykliczne zamarzanie i odmrażanie. Przy zastosowaniu tradycyjnych, niemrozoodpornych wypełnień następuje ich degradacja, powodując utratę wymaganych właściwości wypełniacza,

  • niski współczynnik przepuszczalności wody, zapewniający szczelność pomiędzy poszczególnymi warstwami wodonośnymi.

Orientalne moce chłodnicze które możemy otrzymać z poszczególnych odwiertów:


Tab1 . Producent pomp ciepła Nateo

Tabela przedstawia moc jaką można uzyskać z odwiertów.  Dopiero po wykonaniu pierwszego odwiertu możemy skorygować wartość mocy, które uzyskamy i w zależności od wyników, musimy zwiększyć lub zmniejszyć sumaryczną długość kolektorów.

Przydatne uwagi

Inwestycja będzie najbardziej opłacalna dopiero od 100 m. Należy pamiętać o tym że im głębsze odwierty wykonamy tym mniej ich będzie potrzeba do zaspokojenia potrzeb na ciepło.

Przed zdecydowaniem się na przeprowadzeniem takiej instalacji należy upewnić się czy na jej terenie nie znajdują się źródła wody  podziemnej. Jeżeli instalacja ma być głębsza trzeba też zapoznać się z planami górniczymi (Prawo Górnicze), jak i szkodami górniczymi. Szczególnie ważne jest to gdy instalacja ma powstać na terenach gdzie górnictwo jest lub było obecne (tj. Wałbrzych, okolice Lubina, Bełchatowa itp.). Zazwyczaj wszystkie formalności leżą w kwestii  wykonawcy instalacji dlatego warto wybrać firmę z doświadczeniem i profesjonalnym sprzętem.