Czy odwierty pod pompę ciepła mogą się wychłodzić

Czy odwierty mogą się wychłodzić w praktyce

Czy odwierty mogą się wychłodzić w praktyce – to pytanie wraca niemal przy każdej gruntowej pompie ciepła. W wielu przypadkach odwierty pod pompy ciepła mogą zostać przeciążone, jeśli dobrano zbyt małą łączną długość sond lub zignorowano rzeczywiste parametry gruntu. Wtedy dolne źródło ciepła oddaje więcej energii, niż jest w stanie odzyskać, a temperatura glikolu zbytnio spada i nie jest w stanie odbierać ciepła z ziemi. Skutkiem bywa znaczny spadek efektywności, a gruntowa pompa ciepła zaczyna wspierać się grzałką elektryczną. Jeśli jednak wiercenie pod pompę ciepła zostało zaprojektowane z zapasem – przy uwzględnieniu przewodności cieplnej gruntu i mocy budynku – ryzyko wychłodzenia zdecydowanie maleje. Szczegółowo o typowych głębokościach sond opisuje artykuł Ile metrów ma odwiert pod pompę ciepła. Wśród najczęstszych obaw inwestorów powtarza się fraza „czy odwierty mogą się wychłodzić”, co wprost pojawia się także w zestawieniu problemów związanych z gruntową pompą ciepła. W każdym przypadku warto traktować poniższe informacje jako ogólne wskazówki – rzeczywiste zachowanie dolnego źródła zależy od lokalnej geologii, jakości wykonania i sposobu eksploatacji instalacji. Przy nietypowych warunkach korzystne bywa omówienie projektu z ekspertami Profivo, którzy na co dzień pracują z podobnymi odwiertami.

Dobór długości odwiertów i układ sond

Dobór długości odwiertów i układ sond decydują o tym, czy dolne źródło ciepła będzie miało komfort pracy, czy zostanie „przyduszone” zbyt krótki odwiertami. Istotna jest przewodność cieplna gruntu, poziom wód, obecność skał lub glin, a także to, czy odwierty geotermalne powstają przy domu jednorodzinnym, czy przy większym obiekcie. Gdy długość odwiertów jest niedoszacowana, pompa ciepła gruntowa musi pobierać zbyt dużo energii z jednostki długości sondy, co sprzyja wychłodzeniu.

Równie ważny jest układ sond. Zbyt mały rozstaw odwiertów powoduje wzajemne „podkradanie” ciepła, co utrudnia regenerację gruntu. Z kolei zbyt duże odległości bywają niewykonalne na małych działkach. Zagadnienie optymalnych odstępów między odwiertami i granicami działki omawia szczegółowo tekst Pompy ciepła – odstępy między odwiertami.

Na etapie projektu opłaca się przyjąć rozsądny zapas długości odwiertów pod pompy ciepła, zamiast oszczędzać każdy metr sondy. W razie wątpliwości co do układu odwiertów pionowych, dobrym rozwiązaniem jest wspólna analiza projektu z geologiem i niezależnym wykonawcą, np. za pośrednictwem Profivo.

Dolne źródło ciepła a chłodzenie latem

W przypadku instalacji z gruntową pompą ciepła chłodzenie pasywne polega na wykorzystaniu naturalnie niższej temperatury gruntu. Ciepło odebrane z budynku przekazywane jest do dolnego źródła, a sama pompa ciepła zużywa wtedy minimalną ilość energii — pracują jedynie pompy obiegowe.

Kluczowe jest jednak właściwe podejście do parametrów pracy. Jeżeli chłodzenie działa przez bardzo długi czas lub utrzymywana jest wyjątkowo niska temperatura zadana, instalacja może wymagać odpowiedniego ograniczenia pracy, aby zapewnić stabilność dolnego źródła. Istotny jest również dobór nośnika ciepła na bazie glikolu który musi mieć stężenie zapewniające bezpieczny punkt zamarzania oraz odpowiedni parametry by skutecznie oddawać energię cieplną do gruntu. Temat ten szerzej opisujemy w artykule Glikol czy woda w sondach pionowych.

Dlatego planując chłodzenie gruntowe, warto traktować je jako część układu wspierającego regenerację odwiertów, a jednocześnie zadbać o właściwe ustawienia i ograniczenia pracy instalacji. W razie wątpliwości dotyczących konfiguracji lub obciążeń dolnego źródła, pomocna jest krótka konsultacja z projektantem lub wykonawcą współpracującym z Profivo.

Regeneracja gruntu przy pompie ciepła krok po kroku

Regeneracja gruntu przy pompie ciepła krok po kroku zaczyna się dużo wcześniej niż przy pierwszym uruchomieniu instalacji. Podstawą jest prawidłowe opracowanie geologiczne pod pompę ciepła oraz projekt dolnego źródła, który uwzględnia lokalne warstwy gruntu, poziom wód gruntowych i przewodność cieplną. Rolę projektu robót geologicznych oraz dokumentacji powykonawczej opisuje artykuł Projekt robót geologicznych i dokumentacja odwiertu.

W typowym podejściu regeneracja gruntu opiera się na kilku filarach:

dobrze zwymiarowane odwierty pod pompy ciepła – z marginesem bezpieczeństwa względem obliczonego zapotrzebowania, stabilna praca – bez ekstremalnych nastaw temperatury zasilania i ciągłego przegrzewania budynku, zastosowanie umiarkowanego pasywnego chłodzenia, które oddaje część energii z powrotem do gruntu, monitoring temperatur glokolu, pozwalający wychwycić długoterminowy trend spadkowy. W obiektach o dużym zapotrzebowaniu na moc cieplną stosuje się także głębsze odwierty 150 a nawet 200 metrowe, co może dodatkowo wspierać regenerację dolnego źródła. Przy skomplikowanej geologii lub wysokim obciążeniu dolnego źródła przydatne jest indywidualne przeanalizowanie projektu z doświadczonymi wykonawcami Profivo.

Co zrobić gdy dolne źródło jest przeciążone

Zanim uzna się, że dolne źródło jest niewydolne, warto zweryfikować kilka podstawowych elementów instalacji. W pierwszej kolejności należy sprawdzić, czy pompa obiegowa pracuje z odpowiednią wydajnością, a cały układ nie jest częściowo zapowietrzony. Zdarza się również, że przy układach z kilkoma sondami jedna z nich ma ograniczony przepływ — na przykład z powodu powietrza w pętli lub zablokowania przepływu na rotametrze — co znacząco obniża efektywność całego dolnego źródła.

Jeżeli jednak wszystkie parametry są prawidłowe, układ został odpowietrzony, przepływy są wyrównane, a instalacja mimo to pracuje na granicy swoich możliwości, wówczas pozostaje kontakt z doświadczonym ekspertem Profivo. W praktyce oznacza to, że długość odwiertów jest zbyt mała w stosunku do obciążenia cieplnego budynku i konieczne będzie wykonanie dodatkowego odwiertu.

Tego typu sytuacje są bardzo rzadkie — jednak zdarzało się, że w domach z trzema sondami, jedna z nich miała słaby przepływ i sztucznie „ciągnęła” parametry w dół. Po wyeliminowaniu takiej usterki układ może wrócić do normy, ale jeśli problemem nie okazał się przyblokowany przepływ na którejś z sekcji, najbardziej skutecznym i trwałym rozwiązaniem może okazać się wykonanie dodatkowego odwiertu.