Po co jest dolne źródło? Jak pompa w domu grzeje, to na zewnątrz chłodzi. I ten chłód musi odebrać dolne źródło. Odebrać chłód oznacza dostarczyć ciepło. Ile tego tego ciepła trzeba dostarczyć ? – Tyle ile wynika z tabel moc. Przykład takiej tabeli zamieszczałem już wcześniej. Pokazuje ona jakie moce pobiera i oddaje pompa ciepła przy konkretnej temperaturze zasilania górnego źródła i powrotu z dolnego źródła.
Jak widać z powyższej tabeli, dla pompy ciepła o mocy nominalnej 10 kW, wejściu z dolnego źródła 0 stopni i zasilaniu instalacji grzewczej +35 stopni, ilość chłodu jaką musimy oddać do gruntu wynosi 8 kW. I te 8 kW musi teraz przełożyć się na wielkość wymiennika dolnego źródła. A tutaj mamy do dyspozycji wymiennik poziomy, wymiennik pionowy, studnie (dla poboru i zrzutu)
Wymiennik poziomy Jak to liczyć? Długość rury? Powierzchnia? Wymiennik poziomy to przede wszystkim powierzchnia. My preferujemy gotowy wymiennik meandryczno-sekcyjny. Ale może być meandryczny czy spiralny. Głębokość założenia nie przekracza 1,5m; zazwyczaj 1,2m-1,4m Punktem wyjścia jest określenie jaki mamy grunt. Określenie czyli stwierdzenie na podstawie wykopu (z fundamentów czy też dedykowanych wykopów kontrolnych) co mamy. Piach czy glina? Suchy czy mokry? Dalej zaglądamy do tabeli.
Wynika z niej, że grunt jest w stanie oddać od 10 do 40 Wat z 1m2, Rozbieżność jest duża. Ale są też wytyczne producentów pomp ciepła (przykład poniżej), z których wynika, że zaleca się przyjmować 10-15 Wat.
Te Waty to kompromis pomiędzy kosztem dolnego źródła, a pewnością stabilnej i ekonomicznej pracy pompy. Dlatego wykonawca zawsze trzyma się bezpiecznej strony. 10 do 15 Wat – to mniej lub bardziej suche piaski 15 do 20 Wat – mniej lub bardziej wilgotne piaski, gliny I poza te wartości mało kto wychodzi. Warto by inwestor to rozumiał i był tego świadom. Nikt nie zagwarantuje, że grunt da 30-40 Wat. Przy ewentualnym zamrożeniu wymiennika, ktoś musi zapłacić za jego wymaganą rozbudowę. I albo będzie to wykonawca, który zaryzykował mniejszy wymiennik, albo inwestor, który miał tego świadomość i ograniczył koszty inwestycji. Nie prowadzi się specjalistycznych badań właściwości termicznych gruntu, bo dla domu jednorodzinnego się to nie opłaca. Ponadto współczynniki przenikalności cieplnej czy pojemności cieplnej gruntu zależą od wilgotności i temperatury gruntu. A te w skali roku są zmienne i różne od warunków pobierania ewentualnych próbek. Suche lato i mroźna zima powodują, że wilgotność gruntu jest zupełnie inna. I żaden różdżkarz nie przesądzi tu sprawy. W większości przypadków mamy więc nieco przewymiarowany wymiennik. Ale skutkuje to tylko tym, że grunt odbierze więcej chłodu i podniesie nam temperaturę na wejściu do pompy. Kiedy przyjęliśmy już wartość tych Watów, to dobieramy kolektor pod kątem hydraulicznym. (średnica, długość, opory kolektora) My korzystamy z programu Energeo, który po wybraniu mocy pompy, typu wymiennika i warunków gruntowych robi to za nas.
Wymiennik pionowy Tutaj sytuacja jest analogiczna. Poniżej charakterystyki cieplne dla skał.
I znowu w praktyce nie wychodzimy powyżej 40-45 Wat. Skały twarde takie jak piaskowce i granity mają te współczynniki do 80 Wat, ale w takich skałach rzadko się wierci, bo koszty są 1,5-2 razy wyższe. Przy warstwach wodonośnych współczynnik jest również wysoki, ale kto nam zagwarantuje stabilność pracy? Wiertnik? Geolog? Instalator pompy ciepła? Warto być tego świadomym. Brak tej świadomości powoduje, że na rynku zdarzają się bardzo często sytuacje, w których instalator pompy ciepła twierdzi, że jeśli ja nie wiercę, to nie daję gwarancji. I prace przy dolnym źródle są często wymuszane na inwestorze.
Odwierty może wykonać dowolna firma. Byle tylko wspólnie skonsultować ich długość w gronie wiertnik-instalator-inwestor. Przy braku zgody – ostateczna decyzja należy do inwestora. Ale stwierdzenie, czy niestabilna praca pompy spowodowana jest zbyt małym dolnym źródłem, czy też samą pompą jest bardzo proste na podstawie temperatur i parametrów pracy pompy. I nie ma potrzeby szantażowania inwestora gwarancją.
Na rynku pojawiają się również oferty badań przewodności gruntu metodą echa termicznego (TRT). Badanie trwa kilkadziesiąt godzin. Przeprowadzane jest w wykonanej sondzie (odwiercie), do której tłoczymy ciepły czynnik i mierzymy temperatury na powrocie. Koszt jest na poziomie od 5 tys zł wzwyż. Jest więc porównywalny z kosztem jednego odwiertu. Przy domu jednorodzinnym, gdzie mamy 150-200 mb odwiertu nie wiele zyskamy. Jednak w dużych układach kaskadowych, gdzie mamy od 60 kW wzwyż (120-240 kW) tego typu badania są ekonomicznie uzasadnione. Gdzieś przeczytałem informacje, że u naszych zachodnich sąsiadów jest prawny wymóg takich badań przy mocach powyżej 90 kW.
Studnie głębinowe Mamy tu skromne doświadczenia, aczkolwiek dla nas cenne. Warunkiem niezbędnym dla stabilnej pracy studni jest jej wydajność. Zarówno dla poboru jak i dla zrzutu. Ta ostatnia nawet ważniejsza. Dla pompy 8-10-12 kW musimy mieć studnie o wydajności 1,5-2 m3/h. To bardzo dużo. W dwóch wypadkach (pompa 22 kW) mieliśmy problem z uzyskaniem wydatku studni. W jednym po 3 dniach zabrakło wody, a w drugim studnia nie przyjmowała takiej ilości zrzutu. Były co prawda przeprowadzone próbne pompowania, ale trwały kilka godzin. Skończyło się na sondach pionowych 4x 100mb. W trzecim wypadku (na Słowacji) pracuje nasza pompa 12 kW. Woda pobierana jest z 30-to metrowej studni głębinowej, a zrzut odbywa się do kanału przy elektrociepłowni, gdzie woda nigdy nie zamarza. Pojawia się jeszcze problem formalny. Różne są opinie, ale większość uważa, że korzystanie z wód głębinowych (poza ilością na potrzeby gospodarstwa) i zrzut tej wody, wymaga pozwoleń wodno-prawnych, operatów i dość kłopotliwej i kosztownej dokumentacji. Jestem więc dość sceptycznie nastawiony do tego typu dolnego źródła.
Podsumowując, moim zdaniem ważniejszy dla stabilnej pracy dolnego źródła jest jego właściwy dobór pod kątem hydraulicznym i takie jego wykonanie, które zapewni kontrolę parametrów. Nie rezygnujmy ze studzienek, rozdzielaczy, zaworów i rotametrów. A jak dajemy studzienkę, to nie kombinowaną, kanalizacyjną, którą potem zalewa zamarzająca woda, tylko dedykowaną dla dolnego źródła. Stosujmy PE zamiast PP. Złączki zgrzewane zamiast skręcanych. Nie odchudzajmy tej części instalacji, bo to co zaoszczędzimy teraz, wróci do nas jak bumerang w kolejnych latach eksploatacji.
Panie Adrianie,
Po pierwsze gratuluję bloga – czyta się go z przyjemnością. Mimo że porusza Pan dość specjalistyczne tematy, to nawet ja – dyletant – się nie gubię!
Mam pytanie trochę na marginesie tematu tego posta. Jak rozumiem, kolektor poziomy w zimie może dość mocno zmrozić grunt w którym jest założony. Czy spotkał się Pan z sytuacją, w której ziemia nad poziomym kolektorem w zimie mocno się wypiętrzała z powodu ilości lodu nabudowanej na kolektorze?
Dziękuję i cieszę się, że blog jest czytany i się podoba.
Nie spotkałem się z taką sytuacją. Ale oczywiście grunt może zamarznąć i jest to możliwe. Tj. potrafię to sobie wyobrazić.
Zimą też mamy temperatury ujemne i grunt zamarza od góry więc trudno powiedzieć co ma większy wpływ.
Przy głębokości założenia kolektora 1,2-1,4 m raczej nie powinno to mieć wpływu na podnoszenie gruntu, ale dużo zależy od jego wilgotności i jego plastyczności.
Nie wiele wyjaśniłem, ale nie potrafię się oprzeć na praktycznym przykładzie.
Gratuluje blogu i tematu DZ. Moje pytanie dotyczy Pana opinii na temat temperatur DZ (sondy pionowe 2x80m). To już koniec drugiego sezonu i temperatura DZ przy zasilaniu PC to +1 st. C a powrót z PC to -3,1 st.C.
Pompa SE glikol-woda 7,8kW, dom dość duży 270 m2 po podłodze (wszędzie podłogówka) za to dobrze docieplony( III strefa) . Temperatura wew. 20 – 20,5 st.C przy założeniu 75 % pokrycia mocy PC na zapotrzebowanie ciepła dla budynku. Praktycznie (oprócz ostatnich temperatur poniżej – 12 st.C) pompa pracuje w trybie bez dodatkowego zasilania grzałką – czy te temperatury Pana zdaniem są wystarczające i jakie są perspektywy na następne sezony dla takiego rozwiązania. Mam wykonaną trzecią nitkę rur zabezpieczoną dla ewentualnego kolejnego odwiertu, który mogę wykonać w razie potrzeby, tylko czy warto w tej chwili to robić. Budowa geologiczna to skała wapienna z ciekami wodnymi (wiem bo blisko mam studnię i woda występowała na 20 m i 44 m). Pozdrawiam i proszę o Pana komentarz.
Mamy kilka instalacji zrealizowanych na odwiertach pionowych i rzeczywiście powrót z dolnego źródła mamy nieco wyższy, w granicach 4-6 stopni.
Ale z drugiej strony ma Pan książkową deltę, a +1 na powrocie z DZ nie jest jakąś tragedią, tylko normalnym parametrem, jaki mamy np. przy wymiennikach poziomych.
Jak na moc 8 kW, 2x80mb jest to normalna długość odwiertów DZ. Akurat Pana DZ jest w stanie przyjąć tyle chłodu przy takiej długości i tak wygląda.
(Jest oczywiście jeszcze kwestia średnic i przepływów)
Rozumiem, że kolejny odwiert ma podnieść temperaturę z DZ.
Odnosząc się do tabeli wyżej (czy też tabeli innego producenta), zmniejszenie różnicy miedzy DZ a GZ, poprzez podniesienie powrotu z DZ, zwiększy Panu COP.
W praktyce, wg tabel, powrót na poziomie +5, zwiększy COP o 10%.
Koszt 1 kwh jest odwrotnie proporcjonalny do COP. Przy 10% w zasadzie o tyle samo spadnie Panu koszt ogrzewania.
Kolejny odwiert to kilka tysięcy zł, a zależność między powrotem z DZ a długością odwiertów nie jest liniowa i odwiert ten nie zagwarantuje Panu tego wzrostu temperatury. Znaczenie mają tutaj i warunki geologiczne.
Proszę przekalkulować kiedy zwróci się kolejne kilka tys zł przy 10% oszczędnościach na kosztach ogrzewania.
Chyba, że zauważa Pan różnice w stosunku do poprzedniego sezonu i nastąpił znaczny spadek tej temperatury, co mogłoby oznaczać słabą regenerację DZ mimo cieków wodnych.
Dziękuję za odpowiedź i ocenę mojej pracy włożonej w dobór PC, wielkości źródła.
W nawiązaniu Pana uwagi co do średnic to fi 40 w DZ i przepływy wystarczające do normatywnych tego urządzenia. Budynek dzięki izolacji i usytuowaniu skierowanemu oknami na południe ma też zyski słoneczne, które pozwalają przy nocnych temperaturach do – 15 st.C (taka była dzisiaj na czujce zewnętrznej) zmniejszyć koszty ogrzewania. Dom jest grzany tylko w II taryfie i to wystarcza, mam nadzieje, że uda się utrzymać ten stan DZ i może w trzecim sezonie temperatury jego pracy będą jeszcze wyższe. Myślałem o regeneracji DZ latem przez prostą instalacje solarną spiętą wymiennikiem z instalacją glikolu ale przy ciekach nie wiem czy to warte inwestycji. Dziękuję i pozdrawiam.
A ja chciałem się pochwalić moim DZ poziomym. 4 pętle, w sumie około 550mb PE40, temperatury na koniec pierwszego okresyu grzewczego (koniec lutego/początek marca) to 2C/-0,5 – delta mała, bo obiegówka DZ na 3 biegu. Grunt bardzo dobry, większość glina, reszta to mokry piasek. PC 8kw(7,7)
Temperatury DZ na dzień dzisiejszy nie spadły mi jeszcze poniżej 10C na zasilaniu po kilku godzinach pracy sprężarki.
Witam
Mój wykonawca przyjął w bilansie energetycznym następujące wartości gruntu glina żółto-szara 50W/mb, glina szara 60W/mb, glina siwa 60W/mb , glina zagęszczona 80W/mb. Czytając Pana wpis odniosłem wrażenie, że te wartości są mocno zawyżone. Czy moje podejrzenie jest słuszne?
Proszę zwrócić uwagę, że przy wymiennikach poziomych mówimy o ilości Wat z 1 m2, a nie z 1 mb. To czy na 1 m2 jest położony 1mb rury z odstępem 1m, czy też więcej z odstępem 0,6-0,8 mb i czy średnicy 32mm czy 40 mm to już inna sprawa. Nie bardzo więc rozumiem czy podane przez Pana wartości odnoszą się do wymiennika poziomego czy pionowego.
Większość producentów pomp ciepła podaje w wytycznych projektowych wymienników poziomych te właśnie wartości, które przytoczyłem wyżej. I nie ma sensu ich zawyżać, bo to tylko odchudzanie DZ, które grozi późniejszym jego zamrożeniem.
Faktycznie nie doprecyzowałem. Te wartości odnoszą się do wymiennika pionowego.
witam
czy to normalne, że po uzyskaniu odpowiedniej temperatury na zasilaniu i wyłączeniu pompy rożnica temp dolnego źródła to +6 stopni przyczym wyższą temp jest na wyjściu. dz to 2 x 75m piony
Nie sposób odpowiedzieć jednym zdaniem. Sama wartość różnicy może być. Ale to na zasilaniu jest niższa temp. niż na powrocie z DZ. O ile sama pompa pracuje prawidłowo (czyli czujniki są sprawne), a sytuacja taka ma miejscu po wyłączeniu pomp obiegowych i sprężarki, to trzeba się przyjrzeć lokalizacji czujników i zweryfikować te temperatury. Po prostu sprawdzić dlaczego po wyłączeniu pompy, czujnik, a więc i miejsce gdzie jest zamontowany, ma taką a nie inną temperaturę i skąd ona się bierze. (Ciepło samej sprężarki, silnika pompy, cofnięcie się czynnika DZ itd) . Rozumiem, że przy pracy pompy różnica jest odwrotna. Pytanie trzeba skierować odo serwisu poducenta konkretnej pompy.
Dzień Dobry
Panie Adrianie zainteresował mnie temat tego wpisu , ciekawy i oparty o praktyczna wiedzę.
Mam informacje na temat współczynnika przewodzenia gruntu [lambda] ,ale potrzebuje informacji jak obliczyc wydajnosc energetyczną gruntu: jednostkową W/ m i z powierzchni W/m2 w oparciu o ten współczynnik.W literaturze fachowej jak i na stronach internetowych wartości W/m i W/m2 sa przybliżone i różne w zalezności od publikaci .Gdyby mógł pan przesłac informacje na temat źródła tych tabel i czy istnieje jakas noram potwierdzająca te dane .
Pozdrawiam
Te tabele pochodzą z programu energeo, którego dystrybutorem czy też twórcą jest firma Aspol – producent elementów dolnych źródeł. Są również wytyczne projektowe producenta, firmy Nibe.
W zasadzie każdy producent ma swoje wytyczne projektowe dla zwymiarowania dolnego źródła; czy to Viessmann, Vaillant, Stiebel czy AlphaInnoTec. Napewno prześlą Panu dokumentację.
Pewne dane znajdzie Pan również w materiałach i danych geologicznych. Jest szereg podręczników i kursów z tabelami fizykochemicznych właśności skał i gruntów.
Normy niestety żadnej nie kojarzę. Natomiast widziałem już różne projekty i tego typu obliczenia czy ekspertyzy geologiczne, ale nie zależnie od ich stopnia skomplikowania, prowadziły one i tak do wyników z tych tabel. A każdy jeden autor zastrzegał sobie, że jego wyniki należy i tak zweryfikować i potwierdzić w trakcie wykonania DZ, czy to w postaci odwiertów czy wymiennika poziomego.
Podczas gdy przy wymienniku poziomym widzimy co mamy (lub wiemy to wcześniej na podstawie wykopów chociazby z fundamentów), to przy odwiertach sprawa jest bardziej skomplikowana.
I na koniec – nie spotkałem się z sytuacją, w której geolog wykonujący taką dokumentację pod DZ w domu jednorodzinnym, przyjeżdża na budowę i na podstawie danych z odwiertów weryfikuje swoje szacunki.
Jak pokazałem w ostatnim wpisie, problemy z DZ w mniejszym stopniu związane są z jego wielkością (chyba że ewidentnie ktoś nie dowymiarował), a bardziej z czysto technicznym jego wykonaniem.