Chcete tepelné čerpadlo, které v zimě vytopí dům a v létě pomůže ochladit ložnice. Energii má získávat ze země prostřednictvím vrtů. Jenže jedna nabídka počítá s vrtem hlubokým 250 metrů, druhá se dvěma po 125 metrech. Metrů je stejně. Bude tedy stejně teplo, stejně příjemné léto a stejný účet za elektřinu? Nemusí. Rozdíl je v tom, jak budou vrty spolupracovat s vaším domem po celý rok.
Než začnete porovnávat nabídky, představte si, co se pod zemí odehrává. Ve vrtu je potrubí, kterým proudí nemrznoucí kapalina. V zimě přebírá teplo z okolních hornin a přivádí ho k tepelnému čerpadlu. To zvýší jeho teplotu tak, aby se dalo využít k vytápění a ohřevu vody.
V létě může stejný okruh sloužit obráceně: odvádět přebytečné teplo z domu do chladnější země. Právě proto nestačí navrhnout vrt pouze podle zimního vytápění, pokud od něj očekáváte také letní chlazení.
„Odpověď není geometrická, ale provozní — záleží na tom, kterým směrem bude teplo v průběhu roku téci,“ vysvětluje Petr Sklenář, odborník na problematiku vrtů.
Hlubší vrt může usnadnit topení
S rostoucí hloubkou teplota hornin zpravidla stoupá. Pro jednoduchou představu počítejme s nárůstem 3 °C na každých 100 metrů. Není to hodnota platná pro každý pozemek, ale názorný příklad.
V tomto modelu by horniny podél 250metrového vrtu měly v průměru přibližně o 2 °C vyšší teplotu než podél vrtu hlubokého 125 metrů. Proč nepočítáme jen teplotu na dně? Protože potrubí získává teplo po celé délce vrtu.
V zimě může být teplejší podloží výhodou. Čerpadlo má příznivější podmínky a na dodání stejného množství tepla může spotřebovat méně elektřiny. Jeden vrt navíc zabere méně místa a může potřebovat kratší propojení s domem.
To ale ještě neznamená, že hlubší varianta vždy vyhraje. Záleží na horninách, pohybu podzemní vody, provedení vrtu a množství odebíraného tepla. Slib konkrétní úspory bez výpočtu pro váš dům je předčasný.
Pro chlazení potřebujete chladnější zem
V létě se požadavky mění. Chcete-li odvádět teplo z přehřátých místností do země, potřebujete dostatečně chladné podloží. Teplejší hlubiny, které pomáhaly v zimě, mohou nyní možnosti chlazení omezovat.
Při takzvaném pasivním chlazení zůstává kompresor tepelného čerpadla vypnutý. Teplo se z domu předává přes výměník do zemního okruhu a kapalinu pohánějí oběhová čerpadla. Elektřina se tedy spotřebovává, ale ne na chod kompresoru. Dostatečně chladný vrt může prodloužit dobu, kdy tento způsob chlazení stačí.
Dva mělčí vrty proto stojí za zvážení. Pozor však na chybnou představu, že automaticky nabídnou dvojnásobný výkon. Dva vrty po 125 metrech mají dohromady stejnou délku jako jeden 250metrový. Při stejném průměru mají i stejný součet ploch stěn, přes které si vyměňují teplo s okolím.
Pokud do jednoho 250metrového vrtu odvádíte 10 kW tepla, připadá na metr 40 wattů. Když stejný výkon rozdělíte mezi dva poloviční vrty, vychází znovu 40 wattů na metr. Případná výhoda dvou vrtů spočívá jinde: v teplotě podloží, jejich rozmístění a snazším oběhu kapaliny.
Jedna z realizací geotermálního vrtu v obci Mořinka, okres Beroun. | FOTO: Geotermie
Nestačí spočítat metry. Musíte vědět, co se bude dít celý rok
Kapalina v jednoduchém potrubním okruhu 250metrového vrtu cestuje dolů a zase nahoru. Uráží tedy přibližně 500 metrů, navíc vzdálenost mezi vrtem a domem. Ve dvou samostatných 125metrových vrtech jsou jednotlivé cesty kratší a proud kapaliny se mezi ně rozdělí.
Kratší cesta může znamenat menší odpor a nižší spotřebu oběhového čerpadla. Výsledek však ovlivňuje také šířka potrubí, počet okruhů a množství protékající kapaliny. Příliš pomalé proudění zase může zhoršit přenos tepla.
„Hydraulika se tak dá doladit volbou dimenze a počtu větví bez změny materiálu,“ poukazuje Petr Sklenář.
Prakticky to znamená vybrat vhodný průměr potrubí a správně rozdělit průtok. Hlubší vrt přitom automaticky nevyžaduje čerpadlo, které musí nepřetržitě „vytahovat vodu z hloubky“. V uzavřeném naplněném okruhu kapalina na jedné straně klesá a na druhé stoupá. Oběhové čerpadlo překonává především odpor potrubí. Vysvětlení principu zde.
Stejně důležité je nezaměňovat výkon tepelného čerpadla s množstvím tepla odebraného ze země. Příklad: čerpadlo dodává domu 8 kW tepla, přitom spotřebovává 2 kW elektřiny. Ze země tedy potřebuje získat zbývajících 6 kW. Poměr osm ku dvěma se označuje jako topný faktor COP 4.
Při modelovém odběru 50 wattů z metru vrtu by těchto 6 kW odpovídalo 120 metrům. To je ale pouze orientační přepočet. Skutečný návrh musí zahrnout také délku topné sezony, ohřev vody, mrazivé dny a letní provoz.
U velkých budov je rozdíl ještě výraznější. Čerpadlo s topným výkonem 100 kW a COP 4 získává ze země 75 kW. Při stejném předpokladu 50 wattů na metr vychází 1 500 metrů vrtů.
Při aktivním chlazení však běží kompresor. Pokud soustava odebere budově 100 kW tepla a kompresor spotřebuje 25 kW, musí se do podloží odvést přibližně 125 kW.
„Bilance je důležitější než metráž,“ zdůrazňuje Petr Sklenář.
Jinými slovy: nestačí znát nejvyšší výkon. Musíte vědět také, jak dlouho zařízení poběží. Odběr 75 kW po 2 000 hodinách znamená 150 MWh energie získané ze země. Odvádění 125 kW po 1 000 hodinách vrátí do podloží 125 MWh. Vyšší letní výkon tedy ještě neznamená, že se země bude každým rokem oteplovat.
Dlouhodobý výpočet ukáže, zda se vrty nebudou nadměrně ochlazovat nebo zahřívat a jak se ovlivní navzájem. Podle výsledku lze upravit jejich počet, hloubku či vzdálenosti. Přebytečné teplo může také posloužit k ohřevu vody. Návrhové postupy.
Čerpadlo lze vyměnit. Potrubí hluboko v zemi vybírejte na desítky let
Do hotového vrtu se spustí sonda a prostor kolem ní se vyplní injektážní směsí. Ta pomáhá přenášet teplo mezi horninou a potrubím a současně vrt utěsňuje. K potrubí se potom běžným způsobem nedostanete.
Proto záleží na jeho materiálu. PE-Xa je zesítěný polyethylen, tedy plast s vnitřní strukturou upravenou pro vyšší odolnost. Dobře snáší mechanické namáhání, bodový tlak i poškrábání. Ani odolné potrubí však nenahrazuje správnou manipulaci a dodržení podmínek výrobce.
U sond REHAU RAUGEO PE-Xa green výrobce uvádí ohýbanou spodní část bez spoje, dodatečnou ochranu tohoto místa a tovární zkoušku s protokolem. Dokumentace nabízí například provedení s vnějším průměrem 32 mm v délce 150 metrů nebo 40 mm v délce 250 metrů. Vhodnost konkrétní sondy pro daný vrt musí potvrdit projektant a výrobce. Technická dokumentace.
„Životnost potrubí musí odpovídat životnosti stavby,“ upozorňuje Petr Sklenář.
U rozsáhlejších soustav pomáhá test tepelné odezvy, zkráceně TRT. Při měření se sleduje, jak vrt reaguje na dodávané teplo. Projektant tak získá údaje o skutečných podmínkách, nikoli jen tabulkový předpoklad. Následný výpočet může prověřit například 25 let provozu.
Při porovnávání nabídek proto chtějte vědět, jak soustava zvládne zimu i léto, kolik elektřiny spotřebují také oběhová čerpadla a co zahrnuje cena. Jeden vrt může ušetřit část rozvodů, hlubší vrtání ale může být náročnější.
Správná nabídka nevysvětluje pouze to, kolik metrů zaplatíte. Vysvětluje, proč právě tyto metry budou stačit vašemu domu.
