Tepelné čerpadlo – geotermálny vrt

Geotermálny vrt je najlepší zdroj energie pre tepelné čerpadlo zem – voda. Hlbinný vrt pre tepelné čerpadlo má celoročne stabilnú teplotu cca 9 °C, čo zabezpečuje vysokú účinnosť aj počas nízkej vonkajšej teploty.

Geotermálny hlbinný vrt

Hlbinné vrty majú minimálne požiadavky na plochu pozemku. Prenos tepla medzi podložím a tepelným čerpadlom typu zem-voda zabezpečuje teplonosná kvapalina, ktorá prúdi vo vrte. Nemrznúca zmes spĺňa všetky ekologické požiadavky na ochranu životného prostredia.

Hĺbka vrtu sa pohybuje od 80 do 180 m v závislosti od podložia a energetickej požiadavky stavby. Pre rodinný dom obvykle postačuje jeden vrt, pre väčšie objekty sú potrebné dva a viac vrtov. Vzdialenosť medzi vrtmi je cca 10 m.

Geotermálny vrt výhody:
• stačí menší pozemok
• nie je potrebná podzemná voda
• vysoká účinnosť tepelného čerpadla

Geotermálny vrt nevýhody:
• vyššie zriaďovacie náklady
• oznamovacia povinnosť alebo povolenie

V uzatvorenom systéme hlbinného vrtu cirkuluje teplonosná kvapalina (nemrznúca zmes s ochrannými prísadami). Podľa potreby budovy vám vypočítame hĺbku a počet vrtov, do ktorých sa potom uložia polyetylénové hadice(PE-HD) s koncovkou do tvaru písmena U.

Po realizácii tlakovej skúšky sa hadice zalejú cement-bentonitom, aby bol dosiahnutý ideálny prenos tepla. Energetický zisk závisí od zloženia pôdy a pohybuje sa v rozmedzí 30 – 100 W na 1 meter hĺbky.

Vystrojenie vrtu musí mať tlakovú odolnosť minimálne 16 barov (PN 16). Vyžadovaná záruka investorom by preto na tieto komponenty mala byť minimálne po dobu reálnej návratnosti investície aspoň 10 rokov.

Teplota pôdy cca 20 m pod zemským povrchom dosahuje stálu teplotu okolo 10 °C. Táto teplota ďalej narastá o 1 °C približne každých 30 metrov. Hĺbka vrtov pre tepelné čerpadlá sa  pohybuje v rozmedzí 80 – 150 m, výnimočne môže dosahovať hĺbku 200 m.

Väčšina vrtov pre získavanie geotermálneho tepla má hĺbku do 150m. Vo väčšej hĺbke je síce vyššia teplota horniny, ale hĺbkou stúpajú náklady na inštaláciu (cena vrtu a vystrojenie). Preto je dôležité prepočítať pred investíciou do hlbších vrtov výšku zriaďovacích nákladov s predpokladaným ziskom (v podobe úspory).

Tepelná energia, vyžarovaná slnkom je rozhodujúca pre teploty do tzv. indiferentnej hĺbkovej úrovne, tj do hĺbky cca 15 m pod povrchom terénu. Pod touto úrovňou sa už na teplote hornín neprejavuje vplyv ročných období a rozhodujúci je prísun tepla z hlbín Zeme, pričom platí, že minimálne pre kontinentálnu kôru je hlavným producentom tohto tepla rozpad rádioaktívnych prvkov. Zatiaľ čo v hĺbke okolo 20 m pod terénom je teplota cca 10 °C, smerom do hĺbky teplota každých 30 m stúpa o cca 1 °C. Pri vzostupe teploty s narastajúcou hĺbkou hovoríme o tzv. geotermickom gradiente.

V prípade poddimenzovania vrtu v priebehu niekoľkých rokov prichádza k vymrznutiu geotermálneho vrtu (vrt sa nestačí regenerovať). Projekt geotermálneho vrtu prenechajte odborníkom, aby vám mohol spoľahlivo slúžiť po dlhé obdobie.

Geotermálna energia zeme

Geotermálnu energiu je možné definovať ako teplo v zemskom jadre a plášti. Jej pôvod je vysvetlovaný ako dôsledok zmršťovania hmoty v čase diferenciácie planetárnej hmoty, ako dôsledok trenia kontinentálnych platní, tektoniky, vysokým tlakom, rozpadom rádioaktívnych prvkov a energia uvoľňovaná pri premene roztavených hornín jadra na pevnú hmotu. Geotermálna energie je spájaná s endogénnymi (vnútornými) zdrojmi tepla.

Teplotný profil podložia zeme

Teplota horninového prostredia smerom do hĺbky stúpa. Do určitej hĺbky pod zemským povrchom je teplota horninového masívu ovplyvňovaná „aktuálnymi“ klimatickými podmienkami – striedanie dennej/nočnej teploty a ročným cyklom teploty, vyparovaním a dopadom slnečného žiarenia.

S hĺbkou stúpa teplota približne na každých 30m o 10°C. V hĺbke 3 km je to teda asi 1000°C, v hĺbke 10 km už 3000°C. Za jeden rok vyžiari Zem do okolitého prostredia obrovské množstvo energie. Celková hodnota je astronomická a predstavuje len malý zlomok zo slnečnej energie, ktorú Zem dostáva od Slnka.