Horizontalni zemeljski kolektor omogoča učinkovito in okolju prijazno ogrevanje doma. Sistem cevi, položenih tik pod površjem, izkorišča toploto zgornjih plasti zemlje in jo prenaša do toplotne črpalke zemlja/voda.
Toplota zemlje je na voljo vse leto in je precej manj odvisna od zunanje temperature kot toplota zraka. Tako lahko sistem zagotavlja zanesljivo ogrevanje in dolgoročno nizke obratovalne stroške.
V našem vodniku o virih energije za toplotne črpalke smo predstavili, od kod lahko toplotna črpalka pridobiva toploto: iz zraka, vode ali zemlje. Tokrat si bomo podrobneje ogledali horizontalne zemeljske kolektorje – enega izmed najbolj uveljavljenih načinov izkoriščanja toplote zemlje.
Geotermalno energijo je mogoče izkoriščati tudi z:
Vse tri rešitve predstavljajo osnovo sodobnih sistemov za izkoriščanje toplote zemlje.
Želim brezplačno svetovanje
Horizontalni zemeljski kolektor je sistem cevi, ki je položen vodoravno tik pod površjem zemlje. Temperature v zgornjih plasteh tal skozi leto nekoliko nihajo zaradi vpliva sonca, dežja in zmrzali, vendar v njih ostane dovolj energije za učinkovito delovanje toplotne črpalke.
Cevi so običajno izdelane iz trpežnega polietilena oziroma PE. Zaradi svoje prožnosti, odpornosti in dolge življenjske dobe so primerne za trajno vgradnjo v zemljo. Polagajo se v zankah oziroma vijugah na globini približno od 1,2 do 1,5 metra.
Po ceveh kroži tekočina, imenovana slanica, ki je sestavljena iz vode in sredstva proti zmrzovanju. Slanica sprejema toploto, shranjeno v zemlji, in jo prenaša do toplotne črpalke zemlja/voda. Toplotna črpalka nato temperaturo dvigne na raven, primerno za ogrevanje prostorov in sanitarne vode.
Pravilno načrtovan horizontalni zemeljski kolektor lahko zagotovi dovolj energije za ogrevanje dobro izolirane enodružinske hiše.
Gre za učinkovito, trajno in skoraj nevzdrževalno osnovo za ogrevanje z obnovljivo toploto zemlje.
Horizontalni zemeljski kolektor deluje kot velik toplotni izmenjevalnik. PE-cevi, položene v zemljo, sprejemajo toplotno energijo iz tal in jo s pomočjo slanice prenašajo do toplotne črpalke.
Temperatura slanice v kolektorju je lahko pozimi le med približno –2 °C in +5 °C, ob določenih razmerah pa tudi nižja. Čeprav te temperature ne občutimo kot toploto, tekočina še vedno vsebuje uporabno toplotno energijo.
Toplotna črpalka to energijo prevzame in jo s pomočjo hladilnega kroga dvigne na temperaturo, potrebno za ogrevanje doma. Zemlja zato ostaja uporaben in razmeroma stabilen vir toplote tudi v mrzlih zimskih dneh.
Učinkovitost sistema prikazuje letno grelno število. Dobro načrtovan in pravilno dimenzioniran sistem s horizontalnim zemeljskim kolektorjem lahko dosega letno grelno število med 4 in 5. To pomeni, da lahko iz ene kilovatne ure električne energije proizvede od štiri do pet kilovatnih ur toplote.
Horizontalni zemeljski kolektor je zato lahko zelo učinkovita in gospodarna rešitev za dolgoročno ogrevanje doma.
Toplotna črpalka zemlja/voda s horizontalnim kolektorjem lahko dosega zelo visoko učinkovitost. Posamezne rešitve pa se razlikujejo glede na razpoložljiv prostor, stroške izvedbe in lastnosti zemljišča.
Toplotna črpalka zrak/voda pridobiva energijo iz zunanjega zraka, horizontalni kolektor pa iz zemlje. Temperatura zemlje je pozimi stabilnejša od temperature zunanjega zraka, zato lahko toplotna črpalka zemlja/voda predvsem v zelo hladnih dneh deluje enakomerneje in učinkoviteje.
Sistem zemlja/voda prav tako nima zunanje ventilatorske enote in deluje zelo tiho. Toplotna črpalka zrak/voda pa je praviloma preprostejša in cenejša za vgradnjo ter ne potrebuje velike proste površine zemljišča.
Geosonda pridobiva toploto iz globljih plasti zemlje, kjer so temperature skozi vse leto skoraj nespremenjene. Zato lahko zagotavlja še nekoliko višjo in stabilnejšo učinkovitost.
Izvedba geosonde zahteva globoko vrtanje, ustrezno dokumentacijo in višjo začetno investicijo. Horizontalni kolektor je običajno cenovno dostopnejši in ga je lažje izvesti, če je na parceli na voljo dovolj prostora.
Kolektor v jarku potrebuje manj prostora kot klasični horizontalni zemeljski kolektor, hkrati pa lahko zagotavlja podobno učinkovitost. Cevi niso razporejene po celotni površini, temveč so položene v ožjem jarku, ki pogosto poteka ob robu parcele.
Takšna rešitev je lahko primernejša, kadar parcela ni dovolj velika za klasičen horizontalni kolektor.
| Merilo | Horizontalni zemeljski kolektor | Kolektor v jarku | Geosonda |
|---|---|---|---|
| Globina | približno 1,2–1,5 m | približno 1,5–2 m | običajno 50–200 m |
| Potreben prostor | velik | srednje velik | majhen |
| Stroški izvedbe | nižji | srednji | višji |
| Zahtevnost dokumentacije | praviloma manjša | praviloma manjša | večja |
| Energijska učinkovitost | visoka | visoka | zelo visoka |
| Najprimernejši za | novogradnje z večjo parcelo | parcele z omejeno prosto površino | manjše parcele |
Cena horizontalnega zemeljskega kolektorja in toplotne črpalke zemlja/voda je odvisna od več dejavnikov:
Velik del investicije predstavljajo zemeljska dela. Obratovalni stroški so nato praviloma nizki, saj je toplota zemlje na voljo brezplačno, električna energija pa je potrebna predvsem za delovanje toplotne črpalke in obtočnih črpalk.
| Del sistema | Orientacijski strošek |
|---|---|
| Načrtovanje in zemeljska dela | 3.000–6.000 € |
| Cevi, razdelilnik in slanica | 2.000–4.000 € |
| Toplotna črpalka | 8.000–12.000 € |
| Skupna orientacijska investicija | 13.000–20.000 € |
Navedene vrednosti so zgolj informativne. Dejanska cena je odvisna od objekta, lokacije, izbranega sistema in ponudbe izvajalca. Za zanesljivo oceno je potreben ogled lokacije in individualni izračun.
Pred načrtovanjem horizontalnega zemeljskega kolektorja je treba preveriti velikost razpoložljive površine, sestavo tal in morebitne ovire, kot so drevesa, brežine, objekti ter tlakovane površine.
Sestava tal
Vlažna in ilovnata tla dobro zadržujejo toploto ter praviloma omogočajo večjo odvzemno moč. V suhih in peščenih tleh je odvzem toplote manjši, zato je potrebna večja kolektorska površina.
Odvzemna moč pove, koliko toplote lahko kolektor pridobi iz določene površine zemlje. Ker se razlikuje glede na vrsto in vlažnost tal, je pomemben podatek pri dimenzioniranju sistema.
Potreben prostor
Kot zelo grobo pravilo se pogosto upošteva, da mora biti površina kolektorja približno od 1,5- do 2-krat večja od ogrevane površine stavbe. Natančna velikost je odvisna predvsem od toplotnih potreb objekta in lastnosti tal.
Odmiki
Pri načrtovanju je treba upoštevati ustrezne odmike od stavb, dreves, grmovnic, komunalnih vodov in meja zemljišča. Potrebna je tudi primerna razdalja med posameznimi cevmi, da se zemlja ne ohlaja preveč neenakomerno.
Raba površine
Površina nad kolektorjem mora omogočati naravno obnavljanje toplote z dežjem in sončno energijo. Zato praviloma ni primerna za poznejšo pozidavo ali obsežno tlakovanje.
Dokumentacija
Pred začetkom del je treba preveriti pogoje izvedbe na konkretni lokaciji, morebitne omejitve zaradi podzemnih voda in potrebna soglasja pristojnih organov.
Nasvet alpha innotec: Analiza tal in strokoven izračun pomagata določiti optimalno velikost kolektorja ter preprečiti poznejše zmanjšanje učinkovitosti sistema.
Da bo horizontalni zemeljski kolektor zanesljivo zagotavljal dovolj toplote, mora biti pravilno dimenzioniran. Cevi se po razpoložljivi površini razporedijo v zankah oziroma vijugah.
Razdalja med cevmi mora omogočati enakomeren odvzem toplote iz zemlje. Po polaganju se površina ponovno zasuje in ustrezno utrdi, da je stik med cevmi in zemljo čim boljši.
Potrebna velikost kolektorskega polja je odvisna od:
Orientacijsko pravilo: Za 1 kW potrebne grelne moči je pogosto potrebnih približno od 30 do 50 m² kolektorske površine.
Za hišo s toplotno obremenitvijo 8 kW bi bilo lahko v vlažnih in ilovnatih tleh potrebnih približno 300 m² kolektorske površine.
V suhih tleh ali hladnejših podnebnih razmerah mora biti kolektor praviloma večji, da lahko tudi pozimi zagotavlja stabilen odvzem toplote.
To je zgolj orientacijski primer. Končno velikost kolektorja mora na podlagi dejanskih razmer določiti usposobljen projektant.
Vgradnja zahteva strokovno načrtovanje in pravilno izvedbo. Nekatera zemeljska dela lahko ob predhodnem dogovoru z izvajalcem opravite tudi sami, priklop in zagon sistema pa morata biti izvedena strokovno.
Najprej je treba določiti primerno mesto, velikost kolektorskega polja in razporeditev cevi. Projektant oziroma strokovnjak za ogrevalne sisteme preveri tudi potrebne odmike od stavb, dreves in drugih ovir.
Zemlja se odstrani do globine približno od 1,2 do 1,5 metra. Pri zahtevnejših tleh, brežinah ali slabše dostopnih parcelah je priporočljiva izvedba s pomočjo izkušenega izvajalca zemeljskih del.
PE-cevi se položijo v vnaprej določeni razporeditvi. Pravilni razmiki, hidravlično uravnoteženje sistema in zaščita cevi pred poškodbami so pomembni za poznejšo učinkovitost in zanesljivost delovanja.
Cevi se previdno zasujejo, zemlja pa se dodaja in utrjuje po plasteh. Tako se zagotovi dober stik med cevmi in zemljo ter zmanjša možnost poznejšega posedanja površine.
Kolektor se prek razdelilnika poveže s toplotno črpalko. Strokovnjak nato opravi tlačni preizkus, sistem napolni s slanico, ga odzrači in preveri pravilno delovanje vseh komponent.
Nasvet alpha innotec: Če želite del zemeljskih del opraviti sami, se z izvajalcem dogovorite že pred začetkom projekta. Tako lahko zmanjšate stroške, ne da bi ogrozili pravilno delovanje sistema, garancijske pogoje ali upravičenost do morebitne subvencije.
Želim brezplačno svetovanje
Horizontalni zemeljski kolektor omogoča visoko učinkovitost in nižje stroške izvedbe kot geosonda, vendar potrebuje večjo prosto površino. Pred odločitvijo je zato pomembno preveriti lastnosti zemljišča in potrebe stavbe.
Visoka energijska učinkovitost
Zemlja predstavlja stabilen vir toplote, zato lahko pravilno načrtovan sistem tudi pozimi dosega dobro učinkovitost. Letno grelno število je pogosto med 4 in 5.
Trajnostno ogrevanje
Sistem izkorišča obnovljivo toploto zemlje in ne potrebuje zgorevanja fosilnih goriv. V kombinaciji z električno energijo iz obnovljivih virov ali domačo sončno elektrarno se lahko dodatno zmanjšajo izpusti CO₂.
Dolga življenjska doba
Kakovostne PE-cevi v zemlji lahko ob pravilni izvedbi delujejo več desetletij. Sistem je tih, stabilen in potrebuje malo vzdrževanja.
Nizki obratovalni stroški
Toplota zemlje je na voljo brezplačno, toplotna črpalka pa jo z razmeroma majhno porabo električne energije pretvori v uporabno toploto za dom.
Nižji stroški izvedbe kot pri geosondi
Ker globoko vrtanje ni potrebno, je lahko začetna investicija nižja kot pri sistemu z geosondo.
Velika potreba po prostoru
Enodružinska hiša s toplotno obremenitvijo 10 kW lahko potrebuje približno od 250 do 400 m² proste kolektorske površine.
Odvisnost od lastnosti tal
V suhih, peščenih ali kamnitih tleh je odvzem toplote praviloma manjši, zato je lahko potreben večji kolektor.
Zahtevnejša naknadna vgradnja
Sistem je najlažje izvesti ob novogradnji ali večji ureditvi okolice. Naknadna vgradnja ob že urejeni hiši je lahko zaradi obsežnih zemeljskih del zahtevnejša.
Omejena poznejša raba površine
Površine nad kolektorjem praviloma ni mogoče pozidati ali v celoti neprepustno tlakovati.
Pri novogradnjah in hišah z dovolj veliko parcelo prednosti horizontalnega zemeljskega kolektorja pogosto odtehtajo njegove omejitve.
Horizontalni zemeljski kolektor omogoča dolgoročno učinkovito in okolju prijazno ogrevanje doma. Združuje preizkušeno tehnologijo, visoko učinkovitost in razmeroma preprosto izvedbo brez globokega vrtanja.
Še posebej primeren je za novogradnje in druge objekte z dovolj veliko prosto površino ob hiši.
Njegova največja prednost je, da je vir energije neposredno na vašem zemljišču. Za ogrevanje uporabljate naravno toploto zemlje, zmanjšate odvisnost od fosilnih goriv in si zagotovite stabilen vir toplote skozi vse leto.
Sodobno krmiljenje omogoča, da se delovanje toplotne črpalke prilagaja potrebam stavbe in življenjskemu ritmu stanovalcev. V kombinaciji s sončno elektrarno in pametnim upravljanjem energije lahko sistem deluje še učinkoviteje.
Dobro načrtovan horizontalni zemeljski kolektor tako ne prinaša le nižjih stroškov ogrevanja, temveč prispeva tudi k večji energijski neodvisnosti in dolgoročni vrednosti doma.
Analitični piškotki nam pokažejo, katere strani so vam v pomoč, da jih lahko izboljšamo. Oglasnih piškotkov ne uporabljamo. Politika zasebnosti
Izberite, katere piškotke dovolite. Izbiro lahko kadar koli spremenite prek povezave »Piškotki« v nogi strani.
Potrebni za delovanje strani in obrazcev. Shranijo tudi vašo izbiro glede piškotkov (ai_soglasje, 6 mesecev).
Google Analytics 4 nam pokaže, koliko obiskovalcev pride na stran in katere vsebine berejo. Podatki so zbrani skupno, brez vašega imena (_ga, _ga_NCSX2BT8ZP, 2 leti).