14
LUT
2018

Gruntowe pionowe wymienniki ciepła

Kie­ru­jąc się naszym doświad­cze­niem możemy śmiało stwier­dzić, że naj­bar­dziej popu­larne są pio­nowe, grun­towe wymien­niki cie­pła.

Czym jest pio­nowy, grun­towy wymien­nik cie­pła? Naj­pro­ściej mówiąc pio­nowy, grun­towy wymien­nik cie­pła to rurka (sonda) wypeł­niona mie­sza­niną sta­no­wiącą prze­wod­nik cieplny, zapusz­czona do otworu wiert­ni­czego.

Obec­nie sto­suje się trzy typy pio­no­wych grun­to­wych wymien­ni­ków cie­pła:

  • poje­dyn­czy wymien­nik – sonda U-kształtna, do wyboru mamy sondy o śred­ni­cach zewnętrz­nych dn 32, 40 i 50 mm

  • podwójny wymien­nik – podwójna sonda U-kształtna, do wyboru mamy sondy o śred­ni­cach zewnętrz­nych dn 32, 40 mm

  • wymien­nik cie­pła w kształ­cie dwóch rur współ­o­sio­wych tzw. koak­sjal­nych, do wyboru mamy sondy o śred­ni­cach 63/32, 50/25 mm (naj­rza­dziej sto­so­wany typ wymie­nia cie­pła).

Rys.1. Przekrój poprzeczny pionowych, gruntowych wymienników ciepła

Prze­krój poprzeczny pio­no­wych, grun­to­wych wymien­ni­ków cie­pła

Decy­du­jąc się na insta­la­cję dol­nego źró­dła cie­pła należy skon­tak­to­wać się z doświad­czo­nym insta­la­to­rem, który pomoże Pań­stwu dobrać odpo­wied­nią moc pompy cie­pła uwzględ­nia­jąc m.in. rolę jaką ma peł­nić pompa (ogrze­wa­nie, kli­ma­ty­za­cja), powierzch­nię budynku, sto­pień docie­ple­nia budynku. Pro­jek­tant powi­nien uwzględ­nić dwa przy­padki pracy pompy cie­pła:

  • krót­ko­trwały, ale inten­sywny pobór cie­pła

  • dłu­go­trwały pobór cie­pła

Od zapo­trze­bo­wa­nia na cie­pło zależy ilość i głę­bo­kość otwo­rów wiert­ni­czych. Na tym eta­pie warto skon­sul­to­wać się z firmą geo­lo­giczną w celu pozy­ska­nia wstęp­nego roz­po­zna­nia geo­lo­gicz­nego. GGS – Pro­jekt pra­cow­nia geo­lo­gii i ochrony śro­do­wi­ska jest firmą otwartą na potrzeby Klienta, na pod­sta­wie dostęp­nych mate­ria­łów tj. map geo­lo­gicz­nych, map hydro­ge­olo­gicz­nych, prze­kro­jów geo­lo­gicz­nych oraz archi­wal­nych otwo­rów nasi geo­lo­dzy są w sta­nie podać Pań­stwu wstępny pro­fil geo­lo­giczny już na eta­pie wyko­ny­wa­nia pro­jektu insta­la­cji ciepl­nej przez Insta­la­tora.

Decy­du­jąc się na insta­la­cję pio­no­wego grun­to­wego wymien­nika cie­pła musimy zapew­nić na swo­jej działce odpo­wied­nio dużo miej­sca dla roz­miesz­cze­nia otwo­rów.

Mini­malne odle­gło­ści pio­no­wego, grun­to­wego wymien­nika cie­pła:

  • od gra­nicy sąsied­niej działki (nie będą­cej naszą wła­sno­ścią) >3,0 m

  • od fun­da­men­tów budynku >1,5 m

  • od insta­la­cji wodo­cią­go­wych, kana­li­za­cyj­nych w tym insta­la­cji odpro­wa­dza­ją­cych wody desz­czowe >1,5 m

  • od korony drzew o głę­bo­kich korze­niach >1,5 m

  • od insta­la­cji elek­trycz­nych, gazo­wych, tele­ko­mu­ni­ka­cyj­nych, cie­płow­ni­czych >1,5 m

  • przy krzy­żo­wa­niu się rur dopro­wa­dza­ją­cych GWC należy je zaizo­lo­wać na odcinku >3,0 m

  • mię­dzy rurami dopro­wa­dza­ją­cymi 0,7 m

Wokół pio­no­wych, grun­to­wych wymien­ni­ków ciepl­nych wytwa­rza się lej tem­pe­ra­tu­rowy co powo­duje nie­ko­rzystne wza­jemne oddzia­ły­wa­nie cieplne na sąsied­nie wymien­niki w związku z czym odstęp pomię­dzy sąsied­nimi wymien­ni­kami powi­nien wyno­sić:

  • nie mniej niż 6 m przy głę­bo­ko­ści otworu < 70 m

  • nie mniej niż 8 m przy głę­bo­ko­ści otworu 70,0 – 100,0 m

Gdy głę­bo­kość wymien­nika prze­kro­czy 100,0 m mini­malne odstępy wyzna­cza się po wyko­na­niu geo­tech­nicz­nej ana­lizy gruntu.

Przyj­muje się zasadę, że mini­malny odstęp pomię­dzy sąsied­nimi wymien­ni­kami nie powi­nien być mniej­szy niż 8,0 % głę­bo­ko­ści otworu wiert­ni­czego.

Przy pla­no­wa­niu loka­li­za­cji otwo­rów wiert­ni­czych należy uwzględ­nić prze­pisy Roz­po­rzą­dze­nia Mini­stra Gospo­darki z dnia 28 czerwca 2002 r. w spra­wie bez­pie­czeń­stwa i higieny pracy, pro­wa­dze­nia ruchu oraz spe­cja­li­stycz­nego zabez­pie­cze­nia prze­ciw­po­ża­ro­wego w zakła­dach gór­ni­czych wydo­by­wa­ją­cych kopa­liny otwo­rami wiert­ni­czymi (Dz.U. 2002 nr 109 poz. 961). Zgod­nie z w.w. Roz­po­rzą­dze­niem otwór wiert­ni­czy loka­li­zuje się co naj­mniej w odle­gło­ści wyno­szą­cej 1,5 wyso­ko­ści wieży wiert­ni­czej lub masztu od linii kole­jo­wych, kana­łów i zbior­ni­ków wod­nych, rzek, dróg publicz­nych, zabu­do­wań, z tym, że odle­głość od napo­wietrz­nych linii wyso­kiego napię­cia powinna wyno­sić 1,5 wyso­ko­ści wieży lub masztu, lecz nie mniej niż 30 m.

Przy więk­szych inwe­sty­cjach obej­mu­ją­cych nawet kil­ka­na­ście czy kil­ka­dzie­siąt otwo­rów lub w przy­padku nie­pew­nej budowy geo­lo­gicz­nej, na obsza­rach o dużej zmien­no­ści zaleca się wyko­na­nie Testu Reak­cji Ter­micz­nej (TRT). Dzięki pra­wi­dłowo wyko­na­nemu bada­niu można wyzna­czyć śred­nią tem­pe­ra­turę, śred­nią prze­wod­ność cieplną, opór cieplny pomię­dzy pły­nem w rurach a powierzch­nią otworu.

Bada­nie TRT wyko­ny­wane jest bez­po­śred­nio w tere­nie, przy uży­ciu prze­no­śnego zestawu apa­ra­tury. W miej­scu pla­no­wa­nego wymien­nika cie­pła wyko­nuje się otwór próbny. Do otworu zapusz­cza się sondę (rura U-kształtna). Do umiesz­czo­nej w otwo­rze sondy wtła­cza się pod­grze­waną ciecz robo­czą, krą­żącą w obiegu zamknię­tym pomię­dzy wymien­ni­kiem i pod­grze­wa­czem. Na wlo­cie i wylo­cie wymien­nika doko­ny­wany jest pomiar tem­pe­ra­tury oraz stru­mie­nia obję­to­ści krą­żą­cego nośnika cie­pła przy czym pod­czas testu utrzy­my­wane są stałe war­to­ści tych wiel­ko­ści.

Rys. 2. Schemat stanowiska do wykonywania Testu Reakcji Termicznej

Rys. 2. Sche­mat sta­no­wi­ska do wyko­ny­wa­nia Testu Reak­cji Ter­micz­nej

Po zapro­jek­to­wa­niu insta­la­cji pompy cie­pła przez Insta­la­tora, dobo­rze urzą­dzeń oraz ilo­ści i głę­bo­ko­ści otwo­rów należy zle­cić wyko­na­nie Pro­jektu robót geo­lo­gicz­nych, pro­jekt ten jest nie­zbędny przy otwo­rach o głę­bo­ko­ści powy­żej 30 m. Wię­cej o pro­jek­cie robót geo­lo­gicz­nych i doku­men­ta­cji powy­ko­naw­czej prze­czy­tają Pań­stwo w trze­cim i ostat­nim arty­kule z tego cyklu.

Spo­sób wier­ce­nia uza­leż­niony jest od budowy geo­lo­gicz­nej, wyróż­niamy wier­ce­nia obro­towe i uda­rowe, z wyko­rzy­sta­niem płuczki lub pro­wa­dzone na sucho (płuczka zastą­piona sprę­żo­nym powie­trzem).

Wymien­nik cie­pła po zapusz­cze­niu do otworu wypeł­niany jest nośni­kiem cie­pła. Prze­pływ nośnika w son­dzie wymu­szany jest dzia­ła­niem pomp obie­go­wych. Jeśli nie ma ryzyka zamar­z­nię­cia, nośni­kiem jest woda. Na ogół sto­suje się cie­cze o niskiej tem­pe­ra­tu­rze krzep­nię­cia np. roz­twory gli­koli (ety­le­no­wego lub pro­py­le­no­wego) oraz rza­dziej sto­so­wane solanki. W Pol­sce są pro­du­ko­wane i powszech­nie sto­so­wane wodne roz­twory gli­koli z zesta­wem inhi­bi­to­rów i środ­ków prze­ciw­pie­nią­cych. Gli­kol pro­py­le­nowy w odróż­nie­niu od innych sub­stan­cji jest nie­tok­syczny, nie stwa­rza zagro­że­nia dla życia ludzi i zwie­rząt oraz dla śro­do­wi­ska.

W celu zapew­nie­nia pra­wi­dło­wej wymiany cie­pła oraz zabez­pie­cze­nia sondy przed uszko­dze­niem należy prze­strzeń pomię­dzy rurami pio­no­wego wymien­nika cie­pła a ścia­nami otworu wypeł­nić odpo­wied­nim mate­ria­łem. Pra­wi­dłowe wypeł­nie­nie otworu popra­wia warunki wymiany cie­pła, zwięk­sza bez­pie­czeń­stwo pracy, uszczel­nia otwór oraz umoż­li­wia izo­la­cję i zamknię­cie prze­wier­co­nych pozio­mów wodo­no­śnych. Naj­pow­szech­niej sto­suje się do tego celu obsypki pia­skowe – żwi­rowe oraz spe­cjalne mie­sza­niny ter­miczne. Zaleca się sto­so­wa­nie goto­wych mie­sza­nek do wyko­ny­wa­nia masy wypeł­nia­ją­cej o wyso­kim współ­czyn­niku prze­wo­dze­nia cie­pła powy­żej 2,0 W/(m*K). Mie­sza­nina wypeł­nia­jąca musi być nie­szko­dliwa dla śro­do­wi­ska gruntowo-wodnego.

Po zakoń­cze­niu prac należy wyko­nać próbę ciśnie­niową. Próbę tą wyko­nuje się przy ciśnie­niu 6 bar. Po prze­pro­wa­dze­niu próby ciśnie­nio­wej spo­rzą­dza się sto­sowny pro­to­kół. Dopiero teraz można przy­stą­pić do uru­cho­mie­nia insta­la­cji.

Wszyst­kim naszym Klien­tom decy­du­ją­cym się na ten eko­lo­giczny spo­sób ogrze­wa­nia i kli­ma­ty­zo­wa­nia pomiesz­czeń życzymy peł­nej satys­fak­cji i zado­wo­le­nia z doko­na­nego wyboru!

Autor: Monika Szuba

hydro­ge­olog, geo­log ds. śro­do­wi­ska

Zapra­szamy do zapo­zna­nia się z Naszą ofertą i kon­taktu!

GGS-PROJEKT Pra­cow­nia geo­lo­gii
i ochrony śro­do­wi­ska Sp. z o.o.
ul. Naru­to­wi­cza 3
41–503 Cho­rzów

Sekre­ta­riat: 794 966 609

Biuro Zarządu: 698 957 789

e-mail: ggsprojekt@ggsprojekt.pl
NIP      6272743787
REGON 363098302
KRS 0000588295

 

Imię i nazwi­sko (wyma­gane)

Adres email (wyma­gane)

Temat

Treść wia­do­mo­ści

About the Author

Facebook

Get the Facebook Likebox Slider Pro for WordPress
Translate »