Odwierty – pompy ciepła

Proces wykonywania odwiertów pod gruntowe pompy ciepła

1. Wiercenie otworu w pompie ciepła z gruntowym źródłem ciepła

Otwór składa się z otworu wywierconego na głębokość od 60 do 200 m. Zazwyczaj średnica otworu wynosi od 110 do 150 mm, ale zależy to od rodzaju maszyny, na której ma być wykonany otwór. Zależy to również od średnicy rury wiertniczej, która zazwyczaj wynosi od 32 do 40 mm.

Pierwsze kilka metrów otworu jest na ogół osłonięta obudową, aby zapobiec zapadaniu się boków. Głębokość tej osłony zależy od materiału, w który jest wiercony otwór, oraz od głębokości gruntu.

Wielokrotne otwory są zazwyczaj rozmieszczone w odległości od 5 do 6 m. Jednak w przypadku dużych projektów komercyjnych należy obliczyć interferencję między jednym odwiertem a drugim, aby zapewnić odpowiednią odległość i odpowiednią głębokość między nimi.

Wiertnice używane do wykonywania odwiertów występują w wielu kształtach i rozmiarach. Małe urządzenia wiertnicze mogą pracować w miejscach o ograniczonym dostępie i małych ogrodach, a inne są przeznaczone do większych projektów komercyjnych.

2. Wkładanie rury otworowej do pompy ciepła

Do otworu wprowadza się pojedynczą pętlę rury – zwykle rurę PE100 HDPE lub Pex. Wraz z rurą studniową do rury studniowej przymocowana jest również mała rurka tremy, której długość wynosi około 25 do 40 mm.

Rura tremie służy do wypełniania otworu zaczynem termicznym i jest wycofywana w miarę iniekcji zaczynu. Spoiwo zapewnia ścieżkę cieplną, która pozwala na absorpcję energii w gruncie przez ciecz krążącą w rurze wiertniczej. Za cementowanie otworu wiertniczego odpowiedzialny jest specjalistyczny sprzęt pompujący.

Pojedyncze pętle są zwykle używane w Wielkiej Brytanii, ale możliwe jest użycie systemu twin loop lub duplex, aby spróbować wydobyć więcej energii.

W przypadku systemu z podwójną pętlą wymagany jest otwór o większej średnicy, a wydajność energetyczna otworu zwiększa się tylko o przybliżony współczynnik 1,25. Zależy to również od średnicy otworu i rury, odległości od następnego otworu, sposobu w jaki rura zostanie włożona, oraz od cementacji termicznej. Rura jest albo wypełniona wodą, albo obciążona na końcu, co ułatwia jej włożenie do otworu.

3. Badanie otworu w pompie ciepła źródła gruntowego

Wykonawca wiercenia przeprowadzi próbę ciśnieniową, zakręci plastikową rurę osłonową i wyda certyfikat przed opuszczeniem terenu.

W przypadku większych projektów komercyjnych (nominalnie ponad 100kW) wytyczne zwykle zawyżają liczbę wymaganych odwiertów. Zaleca się przeprowadzenie testu reakcji termicznej (TRT) na reprezentatywnym odwiercie. Geolog termiczny może następnie połączyć wyniki TRT z profilem grzewczym i chłodzącym budynku w celu obliczenia rodzaju, głębokości, liczby i rozstawu odwiertów. Koszt wykonania TRT jest z reguły zwracany w postaci zmniejszenia liczby wymaganych odwiertów.

4. Podłączenie otworów do uziemienia pompy ciepła źródła ciepła

W przypadku konieczności wykonania więcej niż jednego otworu, rury należy połączyć za pomocą rozdzielacza. Zapewnia to równomierny rozkład przepływu przez każdy otwór. Rozdzielacze mogą być umieszczone w budynku lub rury mogą być podłączone w rozdzielaczu podziemnym w wykopie na skraju pola otworowego.

Aby uniknąć jakichkolwiek połączeń i wyeliminować konieczność spawania elektrooporowego – co wymaga specjalistycznego sprzętu i może wiązać się z dodatkowymi kosztami – rozsądnie jest stosować specjalnie przedłużone sondy otworowe. Są one po prostu układane w wykopie pomiędzy górną częścią otworu a kolektorem od strony budynku.