Diskuse ke článku: Základní vlastnosti vrtů pro tepelná čerpadla
Redakce @redakce před 12 roky06.11.2012 23:32:00Plné znění článku: Základní vlastnosti vrtů pro tepelná čerpadla
Anotace článku: Článek je rešerše o tepelných vlastnostech a různých konstrukčních typech tepelných vrtů. Zaměřuje se na vliv jejich provedení na jejich účinnost, délku a cenu a na jejich bezpečnost pro podzemní vody a s vodou spojené ekosystémy.
Vkládání nových příspěvků je dostupné pouze pro přihlášené uživatele
Nejlépe hodnocené
Nejnovější příspěvky
Dobrý den, úplně perfektní článek, čerpal jsem z něj již při mé bakalářské práci před více jak 10 lety. Díky za něj!…
před více než rokem
Nevím, proč by TČ zem-voda mělo být jen pro extrémě izolované domy a proč TČ vzduch-voda má kratší topné období. TČ…
před 4 roky
Vyhledávám články s touto tématikou, protože už měsíc topíme z vrtu, ve vrtu mám teplotní čidla a nevím, co si o tom…
před 4 roky
6 odpovědí
Zobrazit všechny reakceVyhledávám články s touto tématikou, protože už měsíc topíme z vrtu, ve vrtu mám teplotní čidla a nevím, co si o tom mám myslet. Tahle diskuse je sice stará, ale snad není ještě úplně mrtvá a budu rád za případnou radu, nebo názor.
V zásadě jsem pochopil, že lidi, co o vrtech něco vědí, se rozdělují na dvě skupiny. Jedni tvrdí (říkali mi to i v Gerotopu, kde mi vrt projektovali), že dobře dimenzovaný vrt bude fungovat neustále a je zbytečné ho v létě dohřívat. Ale setkávám se dost i s názorem, že pokud tam to teplo nepřinese podzemní voda, musí ho tam holt dodat přes léto uživatel - že geotermální teplo, ani teplo z vrchu od sluníčka na to nestačí. Vypadá to logicky.
Vrt máme na kopci, v obci Hloé Vrchy. Podle toho, co vrtaři říkali, je tam jílovec, slínovec a ten tvoří nepropustnou vrstvu. Na vodu narazili až v 70 metrech. Sice do druhého dne vylezla až do 35 m, ale skrz ten jílovec nejspíš nemá šanci se jakkoliv pohybovat. Navíc mám dojem, že ten jílovec má obzvlášť velký tepelný odpor. Nevím, jak fungují jiné vrty, ale v tom našem teplota z počátečních 10 st. za 14 dní klesla téměř k nule. Po měsíci provozu jde z vrtu +1,5 a zpátky do vrtu -1,5 st. a to nemrzne. Je sice fakt, že ten barák má skoro 12 KW výkonovou ztrátu počítanou pro venkovních -15 a vrt je počítaný na zateplený dům se ztrátou 8 KW + 2 KW na ohřev TUV, kterou z TČ neohříváme, ale podle všeho to jednu zimu mělo bez problémů vydržet a že pak se to bude řešit dál. Buď zateplení, nebo přes léto dohřívání vrtu, nebo obojí.
V prvním grafu je vidět, jak se teplota ve vrtu po počátečním rychlém poklesu ustálila a vypadá to, že dál prakticky neklesá. Teplota je daná převážně tepelným odporem horniny v těsném okolí vrtu. Pokud se venku oteplilo a výkon TČ klesnul, teplota ve vrtu šla trochu nahoru. V grafu je prvních asi 500 hodin (20 dní) provozu vrtu. Je tam bohužel jen pár hodnot, když jsem šel zrovna okolo a opsal jsem teploměry. Teplota SI je vstup TČ, SO je výstup TČ.
Co ale vůbec nechápu, že teplota ve 112 m kopíruje teplotu SO, jako by se voda ve vrtu ohřívala jen směrem nahoru. Tedy alespoň předpokládám, že teplotní čidla jsou připáskovaná k trubce, co jde nahoru. Při tom se všude píše, že 3/4 tepla získá voda už směrem dolů. Někdy snad jen ze zvědavosti obrátím oběhovku, co mi to bude ukazovat potom.
V druhém grafu, kde už se data sbírají pravidelně, je už relativně ustálený stav. Je tam vidět nárůsty teploty ve vrtu (pouze teplota na vstupu TČ, teploty ve vrtu automaticky sbírat nedokážu), když jsme dvakrát zatopili v kamnech a když se venku oteplilo.
O víkendu jsem půl dne topil v kamnech, vypnul jsem TČ (tím i oběhovku ve vrtu) a sledoval jsem teploty ve vrtu. Ve třetím grafu, kde čas je v minutách, je vidět nárůst teploty ve vrtu v různých hloubkách. Ve 112 m teplota vystoupala za půl dne z -1,5 na +7 st a časová konstanta nárůstu je asi 2 hodiny. Tam to teplo nejspíš přináší voda. V menších hloubkách je nárůst teploty podstatně menší.
Dům má plochou střechu, komín hned vedle TČ (jiný, než do kterého vedou kamna v bytě) a tak se přímo nabízí možnost komínem protáhnout trubky a na střechu umístit bazénové absorbéry pro dohřev vrtu přes léto. Je to levné, ochlazením střechy se v létě sníží teplota v domě a mělo by to do vrtu přinést možná stejné množství tepla, jaké se z něj odebralo přes zimu. Pokud by se povedlo horninu dohřát i na vyšší teplotu, byl by to hezký bonus pro další zimu (zvýšení COP a tedy i úspora energie). Tuto zimu se musím naučit, co od takového vrtu mohu očekávat a musím jen věřit, že TČ z vrtu vydrží topit až do jara. Při nejhorším to jistí zásoba dřeva.
Děkuji oběma diskutujícím za přečtení a kladné hodnocení mého článku, ale cítím potřebu jim také trochu oponovat.
Určitě jsem nenapsal, že na rozdíl od zemních kolektorů nedojde kolem vrtů k vychladnutí zeminy. U obou způsobů platí, že pokud odebrané teplo nedodá zpátky do zeminy sluneční energie a kondenzující vodní pára (horizontální kolektory), anebo proudící podzemní voda (tepelné vrty), musí ho tam vrátit uživatel. Jinak bude jejich účinnost neustále klesat a nakonec se nevyplatí zařízení obnovit. Můj rezervovaný vztah k vytápění zemními kolektory položenými pod přirozený terén má úplně jiné důvody.
První důvod je ten, že se mi to řešení nezdá ohleduplné ani k vlastnímu pohodlí ve stáří, ani k lidem, kteří ten pozemek budou vlastnit někdy v budoucnosti. Budou na něm muset neustále udržovat dobře tepelně propustný povrch s nízkým albedem, bude je to omezovat v případě výkopů, pokud je budou potřebovat uskutečnit a pokud budou chtít dům klimatizovat, budou to buď muset řešit samostaným zařízením, anebo zemní výměník předělat. Pokud nejsou horizontální kolektory zabudovanou stavební součástí nějaké terasy, vozovky mostu, anebo povrchu parkoviště, tak jsou uživatelsky nekomfortní.
Druhý důvod je ten, že až na lepší materiál trubic zůstaly horizontální kolektory na stejné úrovni, jako byly v polovině devadesátých let. Po teoretické i technologické stránce jsou ještě dnes stejně nedotažené, jako byly v té době tepelné vrty. Jsou to vlastně mohutné sluneční kolektory, závislé na mnoha přírodních podmínkách, které nejde převídat buď vůbec (počasí), anebo jejichž zjišťování by přišlo dráž, nežli použití tepelných vrtů. Protože uživatele do budoucna příliš omezují a protože jejich hlavní konkurenční výhoda spočívá v nízké ceně, nevznikla potřeba k jejich dalšímu teoretickému a technickému vývoji. Až v současné době se ve Spojených Státech podrobněji rozpracovává použití jejich obdoby u nízkoenergetických a bezeztrátových obytných domů. Protože nemají velké nároky na klimatizaci a topení, stačí jim poměrně malé zemní tepelné výměníky, které lze řešit systémem FHX ( foundation heat exchangers – základové tepelné výměníky). FHX se spolu s dalším příslušenstvím umísťují podél základů stavby, jak to ukazuje obrázek 1. Umístěním trubic do výkopu pro základy (viz obr. 2) a jejich případným protažením i do výkopů pro další příslušenství (viz obr. 3), mohou FHX podstatně zredukovat náklady na instalaci zemních tepelných výměníků. Na rozdíl od běžných zemních kolektorů HGHX (horizontal ground heat exchangers – horizontální tepelné výměníky) se ale při jejich návrhu musí přísně dbát na to, aby jejich činnost nenarušila stabilitu základové půdy. Nutnou podmínkou jejich využití jsou vhodné klimatické podmínky a zemina, která je rezistentní proti teplotním objemovým změnám. Cullin, J.R., L. Xing, E. Lee, J.D. Spitler, and D.E. Fisher (2012) rozdělili území U.S.A. podle vhodnosti ke zřízení základových tepelných výměníků FHX pro domovní tepelná čerpadla do 3 zón : not recommended (nedoporučeno), marginal (okrajově vhodné) a feasible (proveditelné). Z mapy na obr. 4 je patrné, že jim skutečně vhodné území nevyšlo příliš velké...
CITACE: Připojené obrázky jsem okopíroval z výše zmíněné práce Cullin, J.R. et al. (2012) Feasibility of Foundation Heat Exchangers for Residential Ground Source Heat Pump Systems In the United States. ASHRAE Transactions. 118(1):1039-1048 a z práce Spitler et al. (2010) Residential Ground Source Heat Pump Systems Utilizing Foundation Heat Exchangers. Proceedings of Clima 2010, Antalya Turkey, May 9-12. Obě práce i mnohé další lze ztáhnout z webových stránek Oklahomské Státní Univerzity (www.hvac.okstate.edu)
PČ Petr Čížek @petr.cizek500Dobrý den, úplně perfektní článek, čerpal jsem z něj již při mé bakalářské práci před více jak 10 lety. Díky za něj! Nicméně se musím ohradit proti tvrzení, že vrty jsou trvanlivější zdroj tepla než plošné kolektory. Zažil jsem díky fotkám snad jeden špatně navržený plošný kolektor (krátký a ještě velmi mělko položený), ale již několik vrtů, které byly třeba po 20 letech energeticky vyčerpané a muselo se buď přivrtat, nebo přidat plošný kolektor, aby mohlo TČ země/voda dál efektivně pracovat. Naopak plošný kolektor každý rok na 100 % regeneruje na rozdíl od vrtu, kdy sám víte, že v běžných modelacích vrtů teplota ve vrtu pomalu, ale jistě klesá. Že je plošný kolektor závislý na počasí je pravda, ale rozhodně bych nedělal vědu z toho, že kvůli nepředvídatelnosti počasí je v ČR riskantní plošný kolektor instalovat. Vždy jsou přes rok nějaké srážky ať už dešťové nebo sněhové a zároveň solární zisky ze slunce jsou tak velké, že při návrzích plošných kolektorů nikdy nepolemizujeme jaké bude nebo nebude počasí. Při správném návrhu běžně stačí brát v přepočtu cca 50-55 m2 kolektoru na 1 kW topného výkonu a nemusíme se ohlížet na počasí - s jeho perfektním energetickým příspěvkem se automaticky počítá. Že plošný kolektor omezí možnosti budoucích staveb na pozemku je bez debat, ale myslím, že většinou lidé nemají potřebu mít více domků na pozemku, stromky s kořeny, které nejsou hluboko také mohou na pozemku s kolektorem být. A plošný kolektor neznamená, že není možné dům o něj chladit - je možné chladit jak pasivně (tam se snažíme jít do hloubky min. 1,5 m) podlahou, stěnami, stropem, ale lze stále chladit i aktivně. V příloze zasílám prezentaci o chlazení.
presto si myslim,ze had ci slinky jsou financne zajimavejsi nez vrt - tedy pokud je k tomu vhodna velikost pozemku.
v pripade vrtu nahrava mala velikost pozemku (typicke pro radove domky) a moznosti ukladani tepla v dobe letnich prebytku ze solarnich panelu se zpetnym vyuzivanim v zime.tim se da podstatne zvysit ucinnost vrtu.rovnez i v zimnim obdobi se da ze solarnich panelu teplo ukladat do vrtu pokud solarni panely nestaci na pripravu TUV ci tepla do domu.vyuziti prevazne ke konci topneho obdobi.
rozhodne maji TC zeme/voda lepsi bilanci pro extremne izolovane domy nez je tomu v pripade TC vzduch/voda (kratsi topne obdobi).
co ovsem nechapu je, jak je mozne,ze TC zeme/voda jsou drazsi nez TC vzduch/voda - pochopil bych,kdyby to bylo obracene.
PK petr kocina @petr.kocinaNevím, proč by TČ zem-voda mělo být jen pro extrémě izolované domy a proč TČ vzduch-voda má kratší topné období. TČ vzduch-voda má z principu menší topný faktor (COP) a jak začne opravdu mrznout, jde mu dolů výkon i COP až tak, že TČ je nepoužitelné a dotápí se zpravidla elektřinou. Takže TČ vzduch-voda sice (možná, nevím) pořídíte levněji, ale pak platíte o dost víc za energii. K tomu vám ještě venku hučí větrák a pokud si ho dáte ke zdi, tu zeď vám docela slušně ochladí.
Jo, omezení tam jsou. Aby vrt dal dostatek tepla, aby i při mrazech stačila teplota radiátorů do 60 st. (TČ víc nedá) a aby výkon TČ stačil na ztráty domu. TČ s vrtem jsme dali do 40 let starého nezatepleného domu ze škváráků, pouze se vyměnila okna a teď lepím polystyrén na stropy v nevytápěném technickém přízemí, aby v obytném patře nebylo zima od podlahy. Do zateplování obvodových stěn se nám moc nechce, finančně se to při levné energii z TČ nevyplatí.
Ta cena - asi když se to všechno nasčítá. Samotné TČ nás vyšlo cca na 130000 Kč, vrt na 120000, ale k tomu oběhovky (TČ je nemá v sobě) + spousta dalšího instalačního materiálu. Taky 14 dní práce na instalaci (svépomocí) a vrt nešel udělat u domu, takže na dva víkendy minibagr z půjčovny a vyhrabat + zahrabat 25m výkopu. Kdyby se tohle všechno nezvládlo svépomocí v rámci rodiny, přišlo by to na pěkné peníze.
V Gerotopu mi říkali, že instalaci trubek od vrtu k TČ řeší topenář :-) ... No uříznul jsem železné trubky od uhelného kotle a tři týdny jsem sháněl topenáře s autogenem, který by tam přivařil konce se závitem. Sehnal jsem jen důchodce, který má pracovní program na půl roku dopředu a po měsíci slibování se mě zeptal, jestli bych si raději nenašel někoho jiného. Bohužel, dostupnost řemeslníků v naší zemi je velký problém. Nakonec syn přítelkyně řekl, že autogen je v dnešní době přežitek a zavařil to TIGem. A už vůbec si nedokážu představit, že bych si od takového topenáře nechal dělat celou instalaci - musel bych mu to dopodrobna rozkreslit a pak bych po něm měl vyžadovat záruku... To by snad pro mě bylo za trest. Takhle aspoň vím, co tam mám.
Vkládání nových příspěvků je dostupné pouze pro přihlášené uživatele
Nevhodný příspěvek
Pokud chcete upozornit redakci na diskusní příspěvek, který svým obsahem porušuje pravidla diskusí na portálu TZB-info, klikněte na tlačítko Odeslat. V diskusích jsou nepřípustné zejména příspěvky vulgární, urážlivé a nesouvisející s tématem dané diskuse.
Vyberte způsob sdílení
Reklama