Jak vypočítat tepelné čerpadlo pro soukromý dům?

Tepelná čerpadla jsou stále oblíbenější a žádanější, protože umožňují získávání energie ze země. Pro zajištění požadované provozní účinnosti bloků jsou na vrty kladeny speciální požadavky. Vrtání má určité vlastnosti, kterým je třeba věnovat pozornost.

Jak fungují studny s tepelnými čerpadly

Každá studna vrtaná pro instalaci tepelného čerpadla musí mít vnitřní okruh. Splnění tohoto požadavku je nezbytné pro zajištění cirkulace speciální kapaliny s určitými parametry. Při nízkých záporných teplotách si směs zachovává původní parametry a nezamrzá. Nejčastěji používanou kapalinou je propylenglykol.

Cirkulační okruh tekutiny dosahuje na dno vrtu, který se nachází pod bodem mrazu půdy. Teplotní rozdíl propylenglykolu se pohybuje od -1 stupně na vstupu do studny do +8 stupňů na výstupu. Tento rozdíl poskytuje budově potřebnou energii k vytvoření pohodlných podmínek.

Výměna tepla mezi studnou a vnějšími okruhy se provádí pomocí chladiva. Tepelné okruhy pracují podle standardních principů sekvenčního cyklického přechodu chladiva do plynného a kapalného skupenství.

Stanovení počtu studní pro instalaci tepelných čerpadel

Pro každý bytový dům, chatu a průmyslový objekt je počet studní a tepelných čerpadel jiný. Kromě velikosti a plochy budov je velmi důležitý typ půdy a vlastnosti zařízení, které má být instalováno.

Účinnost přenosu tepla pro různé typy půd je následující:

• pokud je studna vrtána v suché nebo písčité půdě, tepelný výkon jednoho lineárního metru okruhu je do 30 wattů;
• s vysokým obsahem vlhkosti v půdě dosahuje objem energie přijaté z jednoho lineárního metru okruhu 60 wattů;
• pokud je vrt vrtán v tvrdých skalnatých horninách, bude ukazatel tepelné účinnosti nejvyšší. V závislosti na vlastnostech půdy je to 65-80 wattů;
• Vrtání ve standardní hliněné půdě s normální úrovní vlhkosti umožňuje získat tepelnou účinnost 50 wattů.

Studny pro tepelná čerpadla se ve většině případů vrtají v tradiční zemině. Při výpočtu se předpokládá průměrná tepelná účinnost 50 wattů. Před zahájením vrtů je nejlepší provést geologické studie oblasti.

Jak vypočítat počet studní pro instalaci tepelných čerpadel

Pokud plánujete instalaci tepelného okruhu budovy napájené zemní energií, musíte vypočítat počet studní na místě. Na základě geologických studií je stanoven ukazatel energetické účinnosti, který se obvykle rovná 50 wattům.

Hlavní kritéria výpočtu jsou:

• Zjišťuje se výkon tepelného zařízení dostatečný k vytápění interiéru. Stačí hodnota 0,7 kW na 10 metrů čtverečních plochy;
• pokud tepelná izolace budovy není nejlepší, zvyšuje se výkon topného zařízení;
• Stanovení délky tepelného okruhu se vypočítá pomocí jednoduchého vzorce. Výkon potřebný k vytápění je nutné vydělit ukazatelem energetické účinnosti. Získaný výsledek se bude rovnat délce obrysu;
• je také nutné určit hloubku vrtných studní. Poté výpočet jejich množství nezpůsobuje potíže.

Při výpočtech je vhodné vzít v úvahu rezervu, protože energetická účinnost není vždy rovna základní. Také v procesu přeměny energie z okruhu na energii pro vytápění jsou možné ztráty.

Doba provozu studní pro tepelná čerpadla

Životnost tepelného zařízení může prodloužit každý majitel bytového nebo nebytového prostoru, pokud k procesu vrtání a budování studny přistoupí zodpovědně. Instalace kovového kolektoru, navíc ošetřeného proti korozi a oxidaci, umožňuje dosáhnout životnosti 70 let.

Pokud se jako kolektor použije polymerová trubka, opravy nebudou nutné po dobu 50-60 let. V tomto případě je nutné během prvního roku provozu pravidelně kontrolovat stav studny. Možné závady jsou sedání půdy. Pokud jsou takové situace zjištěny, je nutná včasná oprava. Dále je vhodné studnu každý rok zkontrolovat a na případné nedostatky promptně reagovat.

Typy studní pro instalaci tepelných čerpadel

Existuje několik typů termálních vrtů. Klasifikace závisí na metodě vrtání. Studny pro instalaci tepelných čerpadel jsou rozděleny do tří kategorií:

• Pro vertikální směrové vrtání se používá specializované zařízení. Tato technologie umožňuje vyvinout vrty s uspořádáním obrysu v hloubkách s vysokým tepelným výkonem půdy;
• Pokud se instalace čerpadla provádí na ploše větší než 2 akry, použije se horizontální směrové vrtání. Zemina se odstraňuje do hloubky přesahující úroveň mrazu, přibližně 0,5 metru. Z technického hlediska je tato technologie nejjednodušší a nejdostupnější;
• směrové vrtání se provádí v oblastech s omezenou plochou a velikostí. Je povoleno instalovat tepelná čerpadla přímo pod dům s monolitickým základem. Toto řešení je technicky nejsložitější, ale také žádané.

Vertikální, horizontální a šikmé vrtné studny mají při správném výpočtu a umístění dobrou tepelnou účinnost. Výběr konkrétní možnosti závisí na vlastnostech terénu a zadaných úkolech.

Vlastnosti technologie vývoje studní pro tepelná čerpadla

Samostatné vrtání studní a následná instalace tepelných čerpadel je složitý, téměř nemožný úkol. To vyžaduje specializované vybavení a dodržování technologie vrtání. Je také nutné správně vypočítat nejen počet studní, ale také jejich hloubku, umístění a materiály použité na stavbu.

Jak určit potřebnou hloubku studny

Pokud majitel soukromého domu nebo chaty plánuje vytápění interiéru pomocí energie tepelných čerpadel, je nejprve nutné vypočítat počet a parametry studní. Hlavní vstupní data pro výpočty jsou:

• plocha a rozměry domu určují množství energie potřebné k udržení příjemné teploty uvnitř;
• Typ půdy na místě je velmi důležitý. Na tom závisí maximální množství energie uvolněné každým okruhem;
• Je třeba vzít v úvahu oblast a umístění místa. Na základě těchto údajů se vybere typ studny a jejich počet.

Pokud v oblasti místa neexistují žádná omezení, je optimální vyvrtat několik vrtů o hloubce až 30 metrů. Nedoporučuje se je dělat hlouběji, navzdory schopnostem moderní technologie, protože údržba je dražší. Sledování stavu mělkých vrtů je jednodušší a dostupnější.

Výběr materiálů pro vybavení termálních vrtů

Jedním z hlavních prvků každé studny je kolektor vyrobený ve formě potrubí. K jeho výrobě se používají korozivzdorné kovy nebo polymery. Při instalaci je vyloučena možnost kontaktu kolektoru se zemí. K tomu je prostor vyplněn speciálním řešením. Účinnost přenosu tepla závisí na kvalitě zvolené kompozice.

Pokud je použit kovový kolektor, zvyšuje se tepelná vodivost a zvyšuje se i jeho životnost. Výplň poskytuje potřebnou ochranu před smršťovacími deformacemi a eliminuje kontakt mezi zeminou a obrysem. Polymerní kolektory jsou méně odolné, ale cenově dostupnější. Při dobré kvalitě instalace je jejich životnost poměrně dlouhá. V obou variantách je optimálním plnivem bentonit.

Před vrtáním a instalací tepelných čerpadel je nutný důkladný geologický průzkum a výpočty. Pouze při kvalitní realizaci těchto opatření bude zařízení fungovat efektivně a poskytovat nemovitosti potřebné množství tepelné energie.