Kolektory gruntowe cz.3

Szybkość przepływu w kolektorze płaskim.
Podane prędkości i czas przepływu solanki powinny być traktowane jako optymalne, bez względu na moc pompy ciepła i liczbę pętli w kolektorze ziemnym lub sond pionowych

Zlodowacenie zawartej w gruncie wody, choć brzmi to na pozór nieprawdopodobnie, prowadzi do znacznego wzrostu możliwej do uzyskania ilości energii, ponieważ ciepło właściwe wody (0,09 kWh/kg) jest bardzo wysokie. Dlatego oblodzenie wokół ułożonych w ziemi wężownic rurowych ma dodatni wpływ na optymalne wykorzystanie ciepła zawartego w ziemi.

Za sprawą pompy obiegowej, do kolektora wtłaczana jest ciecz niezamarzająca o temperaturze niższej niż temperatura gruntu. Ciecz ta nazywana jest tradycyjnie solanką, choć z solą nie ma ona nic wspólnego, jest to bowiem wodny roztwór glikolu etylenowego lub propylenowego. Nazwa „solanka” pozostanie chyba na zawsze, gdyż jest po prostu wygodniejsza w użyciu i słusznie, w końcu po co łamać sobie język. Solanka po przejściu przez kolektor ziemny będzie mieć temperaturę gruntu, czyli zostanie podgrzana.

Prawidłowe działanie kolektora i jego wydajność zależy od tego, w jakim stopniu ciepło zawarte w gruncie podgrzeje solankę. Proces podnoszenia temperatury solanki obywa się, można powiedzieć „w biegu”. Solanka płynie cały czas i stopniowo jest podgrzewana. Łatwo sobie wyobrazić, że zbyt szybko płynąca solanka nie zdąży się w gruncie podgrzać, a gdy popłynie za wolno, to od tego miejsca rury kolektora gdzie solanka osiągnie maksymalną możliwą temperaturę już się nic nie dzieje i reszta rury zakopanej w ziemi staje się zbyteczna. Nie można wyciągać z tego wniosku, że wystarczy spowolnić przepływ solanki i skrócić rury kolektora, bowiem każda pompa ciepła wymaga po stronie źródła określonej wielkości przepływu, a skracanie rury kolektora powoduje zmniejszenie mocy grzewczej, którą może dać kolektor.

Zostawmy teraz na boku sprawę przepływów, średnic rurociągów i ich długości, a zajmijmy się sprawą bardzo ważną, a mianowicie głębokością ułożenia. W rozdziale 9. będziemy się rozprawiać z mitami, których w tej dziedzinie trochę się nazbierało. Tu przeanalizujemy wpływ głębokości ułożenia rur na parametry kolektora gruntowego. Jak już powiedziano ciepło, które kolektor ziemny będzie odbierać, nie jest ciepłem jądra Ziemi lecz ciepłem górnej warstwy gleby poddanej wpływowi słońca i deszczu. Ten zaś wpływ jest tym większy, im kolektor zostanie umieszczony bliżej powierzchni. Z drugiej strony im mniejsza (cieńsza) warstwa gruntu nad kolektorem, tym mniejsza możliwość magazynowania ciepła. Dlatego właśnie najlepszym kompromisem jest głębokość ułożenia kolektora w przedziale 1,0 do 1,5 metra.