Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Provádění vrtů tepelných čerpadel

01.10.2012  |  311× přečteno      vytisknout článek

vrtU tepelných čerpadel systému země-voda tvoří významnou část pořizovacích nákladů primární okruh. Současně je u něj téměř vyloučena možnost dodatečné nápravy nedostatků přípravné, investiční či prováděcí fáze.

Je proto důležité věnovat pozornost výběru technologie, prováděcí firmy a pochopitelně také použitých materiálů včetně výplně vrtu.

Vrt, do něhož jsou spuštěny smyčky trubic, neboli sondy, kterými proudí teplonosná kapalina primárního okruhu, je základní součástí tepelného čerpadla systému země-voda. Kapalina při průchodu vrtem přejímá část tepelné energie okolní horniny, aby ji na povrchu ve vlastním tepelném čerpadle odevzdala vodě sekundárního - topného - okruhu.

GEOLOGICKÝ PRŮZKUM

Délka vrtu je závislá především na jeho požadovaném výkonu a tepelné vodivosti horniny. U vertikálních vrtů se obvykle pohybuje okolo 100 metrů, radiálně uspořádané vrty bývají kratší.

Vrt často prochází několika vrstvami hornin. Určení jejich druhu, tepelně technických vlastností a propustnosti je úkolem geologa, který před zahájením prací zpracuje hydrogeologický posudek. Z posudku vyplyne i případná potřeba vystrojení pažnicemi, které brání nechtěnému zasypávání vrtu materiálem z nesoudržných vrstev.

KVALITA MATERIÁLU A PROVEDENÍ SPOJŮ

Po dokončení vrtacích prací se do vyčištěného vrtu spustí trubice primárního okruhu. Kvalita materiálu a provedení spojů sondy jsou jedním ze základních faktorů ovlivňujících životnost primárního okruhu tepelného čerpadla. Na vystrojeném a vhodným způsobem vyplněném vrtu se na závěr provede tlaková zkouška těsnosti a výsledek se zaprotokoluje.

VYSOKOTLAKÁ INJEKTÁŽ

Dokonalé vyplnění prostoru mezi sondou a horninou po celé výšce vrtu má příznivý dopad na výkon tepelného čerpadla z pohledu okamžité hodnoty i ve smyslu jeho udržení v čase. Utěsnění vrtu navíc brání výskytu nežádoucích hydrogeologických změn. Ty doprovázejí množství neodborně provedených vrtů, kdy je místo kvalitní výplně použit zásyp původní horninou či pískem nebo je injektováno nedostatečně trvanlivým materiálem.

Spolehlivou metodou vyplňování vrtů je vysokotlaká injektáž. Do vyhloubeného vrtu je společně se sondami spuštěna také injektážní hadička, kterou je následně odspodu vháněna injektážní suspenze. Ta se připravuje přímo v místě stavby smícháním k tomu určené pytlované suché směsi s vodou předem v aktivační nádrži nebo bezprostředně před použitím v průtokovém mísicím zařízení. Suspenze je těžší než voda, která je vždy v nevyplněném vrtu přítomna, proto má schopnost vytlačovat vodu z vrtu směrem vzhůru. Toho se využívá při tlakovém injektování, kdy se v patě vrtu při ústí injektážní hadičky nejprve vytvoří přechodová vrstva mezi vodou a suspenzí, tedy jejich směs, která je poté odspodu tlačena vzhůru již samotnou injektážní suspenzí. Injektování vrtu je dokončeno ve chvíli, kdy se objemová hmotnost suspenze vystupující z hlavy vrtu rovná objemové hmotnosti suspenze do vrtu vháněné. Po zatuhnutí je nutné ještě shora znovu vyplnit uvolněný prostor, který vznikne částečnou sedimenta cí a konsolidací suspenze (přibližně 1 % délky vrtu).

Objemová hmotnost je nejlepším ukazatelem správného složení a kvality přípravy injektážní směsi i postupu provádění. Tepelná vodivost i ostatní kvalitativní ukazatele hotové výplně jsou závislé na zvoleném materiálu a také na dodržení předepsaného poměru suché směsi a záměsové vody. Zvýšení dávky vody nebo nedokonalé míchání v důsledku vedou ke zvýšeným ztrátám materiálu vlivem vyššího odlučování vody a zvětšení přechodové vrstvy mezi vodou a suspenzí. Pochopitelně pak klesá pevnost a vodotěsnost zatvrdlé výplně a především její tepelná vodivost.

NEGATIVA BENTONITOVÝCH VÝPLNÍ

K injektování se stále ještě často používá čistý bentonit, případně jeho směs s cementem. Jedná se o silně zakořeněnou variantu, mezi jejíž nevýhody ovšem patří nízká hodnota součinitele tepelné vodivosti a z toho plynoucí vyšší tepelný odpor vrtu. Podstatná je také velmi malá odolnost bentonitových výplní proti působení záporných teplot. Časem se proto rozpadají, jejich pórovitost roste a tepelná vodivost naopak klesá.

Při výběru výplňového materiálu je tedy rozumné zohlednit nejen přímé náklady vyplývající z jednotkové ceny suspenze, ale také hodnotu tepelné vodivosti, vodotěsnost a trvanlivost výplně. Odměnou za použití speciální výplňové směsi může být úspora v realizační i v provozní etapě životního cyklu tepelného čerpadla.

VÝPLNĚ S VYŠŠÍ TEPELNOU VODIVOSTÍ

Mezi směsi vyvinuté a vyráběné spe-ciálně pro injektování vrtů tepelných čerpadel patří i ThermoCem PLUS. Výplň vrtu provedená z této malty dosahuje výrazně vyšší tepelné vodivosti než běžná bentonitová výplň. Díky tomu klesá tepelný odpor vrtu Rb a zvyšuje se tepelný zisk. ThermoCem má ověřenou odolnost proti zmrazování a proti působení agresivních vod a je vyráběn ze surovin vybraných s důrazem na vysokou kvalitu produktu a ochranu životního prostředí.

Za účelem exaktního posouzení efektivity použití výplňových směsí se zvýšenou tepelnou vodivostí provedla německá projekční kancelář Systherma numerickou simulaci vlivu tepelné vodivosti výplně vrtu na teplotu teplonosné kapaliny cirkulující primárním okruhem tepelného čerpadla země-voda během 15 let provozu v porovnání se situací, kdy byl vrt vyplněn běžným materiálem. Mezi proměnné veličiny výpočtu dále patřila velikost vytápěného (chlazeného) objektu, výkon tepelného čerpadla a tepelná vodivost horninového prostředí vrtu. Kromě zvýšení teploty cirkulující směsi byla posuzována také ideální délka vrtu (efektivní délka sondy) a její možné zkrácení při použití materiálu s vyšší tepelnou vodivostí.

Výsledky simulace shrnuté v tabulce ukazují, že použitím směsi ThermoCem se zvyšuje efektivita tepelného čerpadla díky vyšší výstupní teplotě kapaliny primárního okruhu nebo možnosti zkrácení délky vrtu. Ušetří se tak část provozních nebo investičních nákladů. Snížení tepelného odporu vrtu Rb také usnadňuje jeho využití k aktivnímu chlazení objektu v letních měsících, což je ekonomicky zajímavá alternativa standardních klimatizačních jednotek vzduch-vzduch. Dochází tím navíc k vyrovnávání tepelné bilance horninového prostředí s pozitivním vlivem na výkon v topné sezóně a jeho udržitelnost v dlouhodobém horizontu.

LEGISLATIVNÍ ÚSKALÍ

Vrty tepelných čerpadel systému země-voda sice podle aktuálního znění vodního zákona nejsou vodními díly, ovšem je pro ně v rámci územního rozhodnutí o umístění nutné získat souhlas vodoprávního úřadu. Vrty se mohou provádět na základě vydaného územního rozhodnutí a vodoprávního souhlasu podle § 17 vodního zákona nebo je možné nejdříve provést průzkumné vrty (zákon 62/1988 Sb.).

V prvním případě proces územního rozhodnutí předchází stavební činnosti, zatímco v druhém je vrt nejprve realizován na ohlášení jako průzkumný a získání souhlasu s umístěním zařízení následuje až před jeho uvedením do provozu. Celý postup lze nalézt například na stránkách Asociace pro využití tepelných čerpadel: www.avtc.cz.

Části textu vztahující se k provádění vrtů a legislativním požadavkům vznikly s laskavou podporou pracovníků firmy Stavební geologie - Geosan s.r.o.

Ing. Ondřej Matějka
Českomoravský cement, a.s., nástupnická společnost www.thermocem.cz


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
Ekologický oskar
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist