|
Zemljani
kolektor
Ako ste u izgradnji kuće odnosno uređenja okućnice
i ako imate raspoloživu površinu zemlje tada
ukopavanje polietilenskih cijevi ne bi trebao
biti neki veći problem. Cijevi se polažu u zemlju
na dubinu 1,2 - 1,5 m, ispod granice smrzavanja
ali ne preduboko jer se s povećanjem dubine
smanjuje utjecaj toplinskog toka Sunca i padalina.
Postoje više načina polaganja cijevi a jedan
od najčešćih je da se cijevi u jednom iskopanom
"bazenu" polože po sličnom principu
kako se i polažu cijevi za podno grijanje.Jedno
od najčešćih pitanja je koliko topline
možemo na ovaj način dobiti iz zemlje ?
To ovisi o sastavu tla. Prosječni godišnji toplinski
učin iznosi 20 - 40 W/m2 (iskop na dubinu 1,2
- 1,5 m). Što je zemlja bogata vlagom to je
specifično odavanje topline veće. Bolje je postaviti
cijevi u glinastu zemlju nego u šljunčanu. Prosječna
proračunska vrijednost uzima se 25 W/m2.
Okvirni proračun:
Zadano: 15 kW potrebna snaga
za grijanje objekta
Potrebna raspoloživa površina zemlje:
A = P x (1 - e) / q
Gdje je:
P - snaga za grijanje u kW
e - udio el. snage za pogon
kompresora toplinske pumpe (cca 25 %), e = 0,25
q - specifično odavanje zemlje,
q ≈ 0,025 kW/m2
A = 15 x (1 - 0,25) / 0,025
= 450 m2
Razmak polaganja cijevi ovisi o promjeru cijevi
i kreće se u rasponu od 40 - 70 cm.Položene
cijevi se prije zatrpavanja provjeravaju tlačnom
probom. U cijevi se stavlja mješavina etylenglikola
i vode kao zaštita od smrzavanja. Naime, tijekom
rada sustava mogu se očekivati temperature medija
u cijevima i ispod 0ºC. Nakon što se napune
medijem i stave pod pritisak, cijevi se zatrpavaju
zemljom. U slučaju prisutnosti oštrog kamenja
u zemlji poželjno je prije zatrpavanja cijevi
prekriti tanjim slojem pijeska cca 10 - 15 cm.
Polazni i povratni krajevi cijevi spajaju se
na zajednički razdjelnik i sabirnik koji se
nalazi u ukupanom šahtu kojeg je najbolje postaviti
u iskopani "bazen". Od šahta do toplinske
stanice gdje se nalazi toplinska pumpa
radi se iskop kanala također na dubinu 1,2 -
1,5 m i u njega se polažu dvije napojne polietilenske
cijevi.
Prijenos topline od zemlje do toplinske
pumpe obavlja se cirkulacijom medija
kroz cijevi pomoću cirkulacijske pumpe koja
se nalazi u toplinskoj stanici. Površina ispod
koje su položene cijevi ne smije se asfalirati.
Poželjno je da u potpunosti bude izložena utjecaju
Sunca i oborina. Moguće je polaganje "kocki"
ali u manjem obimu, za staze i sl. Unutar kolektorske
površine ne smiju se polagati cijevi za snabdijevanje
pitkom vodom zbog mogućeg smrzavanja. Nije uputno
saditi drveće sa dubokim korjenjem.Sustav
sa zemljanim kolektorom jedan je od
najčešće korištenih sustava. Garantira stabilno
oduzimanje topline iz zemlje i ne traži prevelika
ulaganja. Kao mogući nedostaci su ograničenja
u raspoloživoj površini zemlje i smanjen učin
kod pasivnog hlađenja (vidi Pasivno hlađenje).
Zemljana sonda
Pomoću
zemljane sonde oduzima se energija iz zemlje
iz većih dubina. Kod ovog sustava primarni je
toplinski tok Zemljane kore a ne direktno sunčevo
zračenja kao kod zemljanih kolektora. Na ovaj
način dobiva se približno konstantna temperatura
izvora kroz cijelu godinu. Kod sustava
sa sondama izvode se dubinska bušenja
na dubine 60 - 100 m a u bušotinu se kao i kod
zemljanih kolektora polaže najčešće polietilenske
cijevi. Promjer bušenja ovisi o sastavu tla
i promjera cijevi a najčešće se kreće u rasponu
od 140 - 165 mm. Cijevi su tzv. dvostruke polietilenske
U-cijevi posebno napravljene za ovu namjenu,
promjera 32 ili 40 mm. Toplina koju zemlja predaje
na sondu ovisna je o sastavu zemlje. Prosječni
godišnji toplinski učin kreće se od 35 - 100
W/m. Kao okvirna proračunska veličina može se
uzeti 50 W/m. Na osnovu ovog podatka može se
izračunati ukupna dužina bušenja tj. broj
bušotina.
Okvirni proračun:
Zadano: 15 kW potrebna snaga
za grijanje objekta
Ukupno potrebna dubina bušenja:
L = P x (1 - e) / q
Gdje je:
P - snaga za grijanje u kW
e - udio el. snage za pogon
kompresora toplinske pumpe (cca 25 %), e = 0,25
q - specifično odavanje zemlje,
q ≈ 0,050 kW/m
L = 15 x (1 - 0,25) / 0,050
= 225 m
Slijede 3 bušotine od 75 m
Razmak
između bušotina ne bi smio biti manji od 6 m.U
cijevi se stavlja mješavina etylenglikola i
vode kao osiguranje od preniskih temperatura
u sondi. Međuprostor bušotine i cijevi ispunjava
se suspenzijom bentonit+cement+voda
prema točno određenoj recepturi. Punjenje suspenzijom
potrebno je kako bi se ostvario kvalitetni prijenos
topline od zemlje na sondu. Bušotine (sonde)
se međusobno povezuju u zajedničkom šahtu koji
se nalazi u neposrednoj blizini toplinske stanice.
Prijenos topline od zemlje do toplinske pumpe
obavlja se cirkulacijom medija kroz sonde pomoću
cirkulacijske pumpe koja se nalazi u toplinskoj
stanici. Površina iznad zemljanih sondi
može se asfaltirati i bez posebnih je ograničenja.
Sustav
sa zemljanim sondama ne traži veliku raspoloživu
površinu. Stabilan je i kao takav najčešće je
korišten sustav sa toplinskim pumpama u Europi.
Primjer, Švedska kao zemlja s najvećim brojem
ugrađenih toplinskih pumpi u potpunosti je orijentirana
na zemljane sonde. Osnovno i jedino ogranićenje
primjene je povećano startno ulaganje. Najveća
investicija je bušenje. Ono se u Hrvatskoj kreće
u rasponu od 40-60 Euro/m.
Problem se rješava na način da se ukupno potrebna
količina topline za grijanje riješi kombinacijom
toplinske crpke i npr. kondenzacijskog
plinskog uređaja. U ovoj varijanti
izvodi se manji broj bušotina pri čemu toplinska
crpka pokriva veći dio ogrjevne sezone a vršne
potrebe ujedno i manje rješavaju se kondezacijskim
uređajem. Dubinske sonde (polietilenske
cijevi) imaju vijek trajanja 100 i više godina
a kod procjene ulaganju i ovo može biti jedan
od odlučujućih faktora
|
|