Vízszintes talaj-kollektor méretezési és elhelyezési szempontjai

2025-02-10
Vizsgáljuk meg, hogyan jut el egy hőszivattyú fűtési alkalmazásában a hőenergia a forrásától a felhasználás helyéig? A geotermikus energia forrása a földkéreg alatt kb. 3000 km-re kezdődő magmában keletkező hő. Ezt a hőt egészíti ki a földkéreg által nyáron elnyelt napsugárzás és a hűtéssel belepumpált hőmennyiség, felmelegítve a talaj külső rétegét. Természetesen télen a kéreg felső néhány méterében tárolt hőenergia fokozatosan távozik, és ennek megfelelően lehűl a külső réteg.

A földfelszín alatti hőmérséklet évi változását érzékelteti az ábra különböző mélységekben. A felszíni hőmérséklet évi változása (As) egyre jobban csillapodik a mélyebben lévő talajrétegekben. A változás amplitúdója mellett a változás csúcsa is eltolódik a különböző mélységekben (felszínen kb. febr. 4-én van a minimum, amíg 1,5 m mélyen március 11-én).


A cső legalább 1,2 m mélyre kerül és az árkok legalább 3 m távolságra vannak egymástól.
Tóba helyezett hőnyerőnél 2,5–3 m mély, 100 m2/kW felületű tó kell, kb. 100 m/kW hosszúságú csővezetékkel. Minél mélyebbre kerül a csővezeték annál egyenletesebb és jobb hatásfokú hőenergia nyerhető.

Vízszintes szükséges telekterület (m2/kW)



Déli fekvés
Északi fekvés
2 cső árkonként
50
80
4 cső árkonként
40
60
6 cső árkonként
40
60

Vízszintes Vízszintes szondával talajból kinyerhető hőteljesítmény 1 m2-re vonatkoztatva tájékoztató jelleggel:szondával talajból kinyerhető hőteljesítmény 1 m2-re vonatkoztatva tájékoztató jelleggel:

Talaj minősége
Hőteljesítmény W/m2
1800 óra/év üzemóra esetén


Hőteljesítmény W/m2
2400 óra/év üzemóra esetén


Száraz, laza talaj
10-20 W/ m2
8-10 W/ m2
Nedves, kötött talaj
20-30 W/ m2
16- 24 W/ m2
Talajvízzel telített talaj
40 W/ m2
32 W/ m2

(éves szinten max 50-70 kWh/m2 hőkivétellel számolva, párhuzamos csövekkel, egymástól kb. 0,5 m osztásra)
Függetlenül a csőhálózat kialakításától a hőnyerő hálózat a föld méretéhez képest pontszerűnek tekinthető és a  ábra mutatja a hőáramlás jellegét a talajban. A hőnyerő hálózatban áramló folyadék hőmérséklete fűtés üzemmódban alacsonyabb, mint a talaj hőmérséklete így a hőáram megindul a környező talajrétegekből a hőnyerő irányába.


A hőnyerőhöz közeli talajrétegek elkezdenek lehűlni, így a hőáram megindul a külső talajrétegekből a belsők felé. Ezzel a hőnyerő félgömb-szerűen kiszívja a hőmennyiséget a környező talajrétegekből. A talaj hővezető képességétől és a kinyerni kívánt hőmennyiségtől függ az, hogy mekkora felületű talajhőcserélőt kell alkalmaznunk.
A használat során folyamatosan messzebbről fog a hőáram a hőnyerőhőz eljutni a talaj hőellenállása időfüggő, növekszik a használati idő függvényében.
A rendszert úgy kell méretezni, hogy a legrosszabb esetben is a szükségletek kielégítésére alkalmas hőmennyiséget ki lehessen termelni a talajból.

Adatvédelmi tájékoztató