Geotermálne kolektory – stručné vysvetlenie funkcie a výhod

Geotermálne kolektory pre tepelné čerpadlá zem/voda sú plytké geotermálne energetické systémy inštalované blízko povrchu, ktoré získavajú tepelnú energiu zo zeme v hĺbke približne jeden až dva metre. Sú vhodné pre obytné oblasti, kde nie je možné zo zákonných dôvodov vykonať hĺbkové vrty.

Geotermálne kolektory získavajú geotermálne teplo z blízkosti povrchu

Na získavanie tepla sa geotermálne kolektory inštalujú blízko povrchu a pod hranicou mrazu, podobne ako systém podlahového vykurovania. V závislosti od regiónu sa táto hranica líši a výrazne ju ovplyvňuje hĺbka pôdy. V praxi sa väčšina geotermálnych kolektorov umiestňuje horizontálne v hĺbke 1,0 až 1,5 metra pod povrchom pôdy. Medzi najbežnejšie typy patria povrchové kolektory, výkopové kolektory, špirálové kolektory a geotermálne koše. V závislosti od typu kolektora a inštalácie môže výkop alebo vŕtanie dosiahnuť hĺbku až päť metrov. Pri kladení potrubí je dôležité zabezpečiť, aby boli od seba vzdialené v určitej vzdialenosti. Ak nie sú, kolektory budú na niektorých miestach odoberať príliš veľa tepla zo zeme, čo môže spôsobiť zamrznutie oblasti okolo nich.

Ako geotermálne kolektory fungujú

Geotermálne kolektory zvyčajne pozostávajú z plastových rúrok s priemerom dva až štyri centimetre. Priemer potrubia závisí od pôdnych podmienok aj od hĺbky inštalácie a mal by čo najviac zodpovedať potrebe tepla. Nesprávny návrh bude mať negatívny vplyv na ekonomickú efektívnosť a treba sa mu za každú cenu vyhnúť. Bez ohľadu na typ v kolektoroch cirkuluje soľanka, ktorá absorbuje tepelnú energiu zo zeme a odovzdáva ju tepelnému čerpadlu.

V zemnom tepelnom čerpadle sa získané teplo odovzdáva chladivu, ktoré sa potom odparuje. Aby sa vzniknutá para chladiva zvýšila na požadovanú teplotu a mohla sa použiť na záložné vykurovanie alebo ohrev teplej vody, stláča sa pomocou kompresora. Podrobné informácie o fungovaní tohto procesu nájdete v článku Ako funguje tepelné čerpadlo zem/voda.

V porovnaní s geotermálnymi sondami sa na inštaláciu geotermálnych kolektorov nevyžaduje žiadne povolenie, stačí len oznámenie miestnemu úradu. Na to, aby ste našli správne kolektory, je potrebné vopred zohľadniť niekoľko faktorov. Patrí medzi ne technika inštalácie a podmienky v krajine.

V praxi sa geotermálne kolektory často inštalujú horizontálne a podobným spôsobom ako podlahové vykurovanie. Táto technológia si však vyžaduje veľkú plochu. Priestor, ktorý musí byť k dispozícii, veľmi závisí od požiadaviek na vykurovanie. Platí však pravidlo, že plocha kolektora by mala byť približne jeden a pol až dvojnásobne väčšia ako plocha, ktorá sa má vykurovať. Ak je priestor obmedzený, je možná vertikálna inštalácia, napr. ako výkopový kolektor alebo ako geotermálny košový kolektor. Je dôležité zohľadniť maximálnu hĺbku, pretože pri nízkych vzdialenostiach od hladiny podzemnej vody môže dôjsť k zásahu do podzemnej vody.

Pri výbere správnych geotermálnych kolektorov zohráva rozhodujúcu úlohu aj typ pôdy. Rozlišuje sa medzi vlhkou a suchou pôdou, pričom vlhká pôda poskytuje podstatne viac tepelnej energie. V každom prípade treba dbať na to, aby plocha kolektora nebola nikdy prekrytá alebo dokonca zastavaná. Ak sa tak stane, pôda sa už nebude môcť regenerovať prostredníctvom slnečného žiarenia a teplého dažďa. Výsledok: bude poskytovať menej tepla.