Kolektor gruntowy pionowy. Kolektor pionowy wykonany jest z pionowych odcinków rur umieszczonych w odwiertach i połączonych na dole U-kształtką. Rury wypełnione są wodnym roztworem glikolu, denaturatu lub spirytusu, który krążąc w rurach ogrzewa się od gruntu i transportuje pobrane ciepło do pompy ciepła. W parowniku pompy ciepła następuje odebranie ciepła z roztworu, czyli jego ochłodzenie, po czym roztwór wraca do gruntu. Poszczególne odwierty połączone są ze sobą szeregowo w pętlę. Aby zwiększyć równomierność wykorzystania odwiertów stosuje się także połączenie Tichelmanna. Odcinki poziome łączące odwierty muszą być umieszczone na głębokości 1,4-1,5 m pod powierzchnią gruntu. Odległość pomiędzy odwiertami powinna wynosić 5-15 m. Głębokość odwiertów wynosi od 30 do 200 m. Szacunkowa wartość strumienia energii z gruntu to ok. 50 W/mb rury. Zaletami takiego kolektora są: wysoka efektywność i mała podatność na zmiany temperatury zewnętrznej (na głębokości 10 m i poniżej temperatura jest stała przez cały rok i wynosi 10°C). Kolektor gruntowy pionowy wymaga także znacznie mniej miejsca pod budowę niż kolektor poziomy, ale jest niestety dużo droższy.
Kolektor gruntowy poziomy. Wykonywany jest z poziomo ułożonych rur wypełnionych wodnym roztworem glikolu, denaturatu lub spirytusu. Rury układane są na głębokości 1,2-1,5m poniżej poziomu terenu w rozstawie 0,5-1m. Do jednego wykopu można włożyć do 4 rur, przy czym pionowy odstęp pomiędzy rurami nie powinien być mniejszy niż 30cm. Wydajność strumienia energii z gruntu zależy w dużej mierze od jego rodzaju i wilgotności wahając się od 10 do 35 W/mb rury wg zasady : im grunt jest bardziej spoisty i wilgotny tym jego efektywność energetyczna jest większa. Jeżeli przyszły użytkownik dysponuje stawem lub jeziorem, można doskonale wykorzystać je jako źródło ciepła. Oprócz większej efektywności energetycznej (a więc krótszy kolektor) w znacznym stopniu minimalizuje się także koszty inwestycji, w porównaniu z kosztami związanymi z robotami ziemnymi. Wężownicę z rur polietylenowych w prosty sposób można umieścić na dnie stawu lub jeziora. W większości wypadków wystarczają stawy o powierzchni 1000-2000m2 i minimalnej głębokości 1,5-2,5m.
Kolektor gruntowy spiralny. Kolektor spiralny działa na podobnej zasadzie jak kolektor płaski. Sekcje kolektora mają postać spiralnych zwojów ułożonych w rowach o długości 10-15mb. Kolektory spiralne stanowią alternatywę do kolektorów płaskich. Wykopanie szerokich rowów o długości kilkunastu metrów jest mniej kłopotliwe niż kopanie wąskich rowków. Długość wykopów jest o 30% mniejsza. Odległość pomiędzy sekcjami nie powinna być mniejsza niż 4m. Długość przewodów dla kolektorów płaskich spiralnych trzeba zwiększyć o 30%, gdyż charakteryzują się mniejszym odbiorem jednostkowym z m2 gruntu. Szerokość wykopu powinna umożliwić ułożenie płasko na dnie wykopu kręgów rur, z reguły to 1-1,2m szerokości na dnie. Zatem na 10mb wykopu wymagana ilość rur to 111mb. Z powodu oporów przepływu zaleca się, aby długość pojedynczej pętli nie przekraczała maksymalnie 200mb/pętlę. Przy tym rozwiązaniu zaleca się zastosowanie kolektorów słonecznych. Energia promieniowania słonecznego niewystarczająca do grzania wody użytkowej (powyżej 45°C) zostaje wykorzystana przez pompę ciepła podnosząc jej wskaźnik sprawności. Dodatkowym efektem jest szybka regeneracja energii gruntu pod koniec i po zakończeniu sezonu grzewczego, a przed sezonem grzewczym temperatura zasilania może być nawet o 3°C wyższa. Zalecana minimalna powierzchnia kolektorów słonecznych to 2m2/10kW mocy chłodniczej pompy (optymalnie 4m2/10kW).
|
drukuj