Azt mindannyian tudjuk, hogy ha süt a Nap, akkor meleg van, ugyanis a levegő gyorsan felmelegszik, és élvezhetjük a kellemes léghőmérsékletet [már ameddig kellemes]. Azonban a napsugárzás energiatartalmát hasznosítani is tudjuk aktív és passzív módon egyaránt. Az aktív hasznosítás egyik módjáról már itt írtunk korábban.  Most viszont a direkt napsugárzásnak és a föld belső hőjének a hasznosításáról lesz szó.

Mielőtt telepítenénk egy ilyen rendszert, felásva az egész kertünket, gondoljuk végig hol tudnánk hasznosítani ezt. 2020-tól a 7/2006 TNM rendelet értelmében kötelezően alkalmazandó megújuló energia családi házak esetében, így ilyen tekintetben is érdemes figyelembe venni. Ezenkívül a rendszer hőszivattyúja összeköthető más megújuló energiát hasznosító rendszerekkel (pl. napkollektorok). A már meglévő kazánhoz kapcsolva az égési levegőt melegíthetjük elő, ami hatásfoknövelő hatással bír. A jövőben családi házak esetében is kötelezővé váló mesterséges szellőztetés esetében előfűtőként is használhatjuk a talajszonda, talajkollektor hőtartalmát.

Miért is előnyös a talajszonda, talajkollektor használata?

A Föld felszíne a napsugárzás hatására egész évben rengeteg energiát képes eltárolni. A hő egy része direkt napsugárzás formájában elnyelődik, azonban a csapadékkal és a levegővel is nagy mennyiség jut a talajba.

Ez a nagy mennyiségű hő és a jó hőtárolóképesség eredményezi azt, hogy a talaj hőmérséklete jóval kisebb ingadozásokat mutat már 2 méter mélyen is, mint a levegő középhőmérsékletének ingadozása.

Talajhőmérséklet változása(forrás)

Jól látható, hogy januárban is 0 °C-t meghaladó hőmérsékletű a talaj már egy-két méterrel a földfelszín alatt, így a levegőnél melegebb, tehát ezt a hőfokkülönbséget fel tudjuk használni levegő előmelegítésre, vízelőmelegítésre és egyéb célokra is. Nyári hónapokban viszont ennek az ellenkezője igaz: ott a talaj hőmérséklete jóval hűvösebb, mint a léghőmérséklet, így hűtési célokra használhatjuk fel.

Mi a különbség a talajszonda és talajkollektor között?

A talajszonda, vagy más néven geotermikus szonda a Föld geotermikus rétegéből szállítja a hőt a felszínre zárt rendszerben. A nagyjából  50-100 méter mélyre lefúrt talajszonda csöveiben egy speciális folyadékot keringtet a hasznosítást végző hőszivattyús rendszer. Ezt nevezzük talajkörnek. A feltöltő folyadék leggyakrabban víz és propilénglikol (fagyálló adalék) keveréke. A propilénglikol a természetre (pl. rád) nézve teljesen ártalmatlan, de nehogy véletlenül etilénglikollal töltsük fel a rendszert, ugyanis az sejtméreg!

A működési elve igen egyszerű: a fent lehűlt folyadék leáramlik a szondalyukba, amelyben haladva folyamatosan veszi fel a talaj hőjét, azaz felmelegszik. Ezt a felmelegedett közeget egy szivattyú nyomja fel a hőközpontba, ahonnan a hőleadást követően kezdi meg ismételten utazását a talaj mélye felé.

A talajszonda legnagyobb előnye, hogy - az előző ábrán is jól látható módon - ilyen mélységben a talaj hőmérséklete nagyjából konstans, tehát állandó hőforrásnak tekinthetjük. Emellett a legtöbb helyen megoldható a telepítése, ez alól maximum a nagyon sziklás területek jelenthetnek kivételt. A kivitelezés során ügyelni kell a kifúrt üreg oldalfalára, de szerencsére ezt a terhet a kivitelező leveszi a vállunkról. Amire viszont a megrendelőnek oda kell figyelnie, hogy a kútfúrás bizonyos esetekben engedélyköteles, így a kiépítés előtt mindenképpen tájékozódjunk az aktuális jogszabályokról, ugyanis az elmúlt időben többször változott az erre vonatkozó szabályozás.

Talajszonda és talajkollektor látványterve (Forrás)

Talajkollektorok esetében nem szükséges Kínáig tartó ásatásokat végeznünk, mindössze 1,5-2 méter mélyen kell elhelyeznünk a csőkígyót. Fontos megemlíteni, hogy ebben az esetben nem a Föld belső hőjét hasznosítjuk, hanem a direkt napsugárzásból származó energiát.

A talaj hőtárolóképessége igen nagy, de ez nagy talaj-nedvességtartalom esetében tovább nőhet, ugyanis a víz fajhője nagyobb, mint a talajé, így több energiát képes felvenni, majd eltárolni.

A létesítésnél több fontos szempont is van:

• a talajkollektor szükséges alapterülete 1,5-2-szerese a fűtendő/hűtendő épület alapterületének;
• arra a területre, ahová a csőhálózat lefektetésre került, NEM lehet betonozni, vagy más módon beépíteni, mert így a direkt napsugárzástól elzárnánk a rendszerünket (Normális?);
• kerülni kell az olyan fák telepítését is, amik károsíthatják a földben vezetett csöveket;
• természetesen ebben az esetben is propilénglikolos víz kering a rendszerben, így az nem fagy el (és nem halsz meg, ha véletlenül bekerül az ivóvízbe).

Melyek lehetnek a talajszondák és talajkollektorok alkalmazási korlátai?

Talajszondák esetében beszéltünk már a kútfúrásról és annak költségeiről. Talajkollektorok esetében egészen más jellegű problémák merülhetnek fel. Itt megjelenik az úgynevezett talajkimerülés jelensége. Ez hasonló a mezőgazdaságból ismert kimerülés jelenségéhez azonban itt arról van szó, hogy az a hő, amelyet télen fűtésre használunk, a talaj szempontjából nézve hőelvétel, nyáron pedig éppen fordítva. A talaj hőjének hasznosításánál is fenn kell tartani az elvétel és betáplálás egyensúlyát.

A kimerülés elsősorban nyáron jellemző, ugyanis a hűtés energiaigénye elég nagy tud lenni, ezért a talaj “túlmelegedhet”. Ennek kompenzálására a legtöbb esetben szükséges használati melegvíz előállítására is használni a talajkollektoros rendszert, így nagyjából egyensúlyban lehet tartani a hőelvétel és hőleadás arányát.

Milyen gyakorlati tapasztalatok vannak?

Beszámolókat olvasva leszűrhető az a következtetés, hogy ahol a csövek lefektetésénél kellő odafigyeléssel jártak el, ott semmi rendelellenesség nem tapasztalható. Azonban ott, ahol dús gyökérzetű növényzetet telepítettek felé, vagy a közelbe, 1-2 éven belül visszaesés volt a teljesítményben, illetve akár teljesen is megszűnhetett a működés, ugyanis a keringetett közeg elfolyt a talajba.

Talajkollektor fektetése (forrás)

Azonban a hőszivattyúval több helyen is előfordultak problémák. Legtöbbször a benne található klímagáz szökött el, aminek helyreállítási költsége viszonylag alacsony. Ellenben, aki ezt későn vette észre, annak egy több tízezres tétellel kellett számolnia, ugyanis a teljes kompresszor is cserére szorulhatott.

További lehetséges problémaforrás a méretezésből adódó hőleadók felülete nem elégséges, vagy ellenkezőleg túl nagy. Ez visszahatással van a keringető szivattyú működésére, kopására, fogyasztására.

Összefoglalva a lehetséges hibák:

• csővezeték fektetésénél kivitelezési és tervezési problémák
• elszökő klímagáz
• tervezési problémák
• talajkimerülés

Ezen problémák közül vannak olyanok (talajkimerülés, tervezés), amik a tervezési szakaszban kellő odafigyeléssel elkerülhetők. Azonban a kivitelezési problémák esetén a teljes csővezetékrendszer cseréje több százezer forintba is kerülhet a földmunka mennyiségétől függően. A hőszivattyúban található alkatrészek cseréje is több tízezer forintos tételt jelenthet, ha nem figyelünk kellően.

 Következő cikkünk két hét múlva (2018.05.11) fog megjelenni!

Források:

EcolutionGroup

Rehau

http://www.gshp.org.uk/ground_source_heat_pumps_Domestic.html