Ta tehnika, ki ne zahteva izkopa na velikih globinah, omogoča uporabo iz zemeljskih tal kjerkoli in ne zahteva, da so v bližini vulkanska ali podobna področja, ter zagotavljajo visoko toplotno stabilnost pri visokih zunanjih temperaturah ali mrazu z nizkimi zunanjih temperaturami, ki se lahko pojavijo pri nekaterih tudi nekajkrat v letu, v notranjosti hiše.
Kaj je dobro in kako deluje?
V podzemlju prevladujejo temperature, ki jih potrebujemo za uporabo geotermalne energije. Zrak ali voda v plitvih območjih zagotavljata stabilne temperature v površinskih plasteh.
Ta tehnika zahteva, da se cevni razvodi in ostali pribor zakopljejo na globini od 1,5 m do 5 m pod površino, da se skoznje zagotovi kroženje zraka. Ta zrak, v stiku z zakopanimi cevmi, pridobi podzemno toploto, ki je večja ali manjša in je odvisna od zunanje temperature in nato kroži, z ali brez dodatnega vnosa toplote, v notranjost ohišja.
Toplotni odziv tal
Podzemna toplota zaradi svoje velike mase vzdržuje veliko večjo toplotno stabilnost kot ozračje skozi vse leto, s čimer se izognemo vrhnjim toplotam ali hladu. Torej, v poletnih mesecih, ko je zunaj vroče, se v kleteh in podobnih prostorih ohranijo nižje oziroma hladne temperature. Nasprotno, je v zimskem času, ko zunanja temperatura pade, pa ostaja v podtalju toplota, ki je višja od toplote zunaj.
To pa ni enotna stabilnost. V nasprotju se toplota v kleteh postopoma povečuje, z manjšimi razlikami med poleti in pozimi. Ocenjuje se, da je okoli 10 ali 15 metrov globoko praktično temperatura konstantna skozi vse leto. Na globini 2 metrov, je ugotovljena vrednost funkcionalne temperature, ki je od +18 °C pa do 24 °C v hišah.
Še ena toplotna značilnost podtalja je odmik od zunanje temperature zraka. Tako je po toplih mesecih, ko se začnejo hladni dnevi, veliko podzemlja, ki bodo prihranili še več toplote na relativni delež zraka. Na enak način, ko se začnejo vroči dnevi, je pod zemljo še vedno večja svežina, saj je rezultat še vedno zima. To pa je zaradi velike količine zemeljske mase, ki je v podzemlju, kar pomeni, da bo potrebno veliko več časa, kot razširjeni zrak uspel preseči to toploto in jo tudi izničiti. To je značilno za veliko toplotno maso.
Ali z vodo ali iz zemlje?
Vodnjaki ali zemeljske vrtine so sestavljene iz naslednjih sestavnih delov:
Zbiralna zračna točka je točka, na kateri se zajema zunanji zrak. Za namestitev se zahteva, da je višina nekoliko višje od 1 m do 1,5 metra, da se prepreči prevzem kontaminiranega zraka. Iz tega razloga so zajeta tudi področja, da se z zrakom v gibanju in plinom, da se izognemo kotanjam, kjer se zrak, ki je težji od zraka, običajno zatakne.
Ta ukrep velja predvsem za preprečevanje zadrževanja za radon, ki je težji od zraka. Radon je radioaktivni plin, ki se proizvaja v naravi po vsej zemeljski skorji, vendar z večjo intenzivnostjo v vulkanskih in granitnih področjih. Pri visokih koncentracijah je za zdravje škodljiv, tako se ga je treba izogniti. Ker je težji od zraka, se kopiči v votlinah in odprtinah, kadar ni zračnih tokov, ki bi ga lahko razpršili. Pravilna postavitev senzorja na zunanjem zraku preprečuje vstop plinu v cevi.
Pred vstopom mora biti nameščena tudi zaščitna mreža, ki preprečuje dostop do omrežja žuželkam, raznim glodavcem ali drugih živali, ki si lahko naredijo gnezdo v notranjosti cevi ali odlaganje iztrebkov z umazanijo, s katero se lahko kontaminira sistem.
Bistvenega pomena je narava terena in njegova prepustnost toplote (kapaciteta tal za posredovanje toplote na drug organ). Na primer, suha peščena tla prenašajo toploto slabše kot glinena tla. Tudi vlaga v tleh je zelo pomembna, saj je zemlja prepojena z vodo in ne glede na svojo sestavo, bo imela veliko možnosti za prenos toplote in vode, sama ne.
Pri večjih dolžinah cevi bo prišlo do večje količine toplote zraka z maso. Najpogosteje uporabljene so uporabljene vrednosti v razponu od 10 do 100 metrov. Za premer cevi so priporočljive vrednosti med 20 in 40 cm.
Vgrajena vodna cev mora biti neprepustna, nepremočljiva, gladka in mehansko odporna na tlak in deformacije. Odporna mora biti tudi proti koroziji. Imeti pa mora predvsem dobro toplotno prevodnost (to je, da mora izkoristiti toploto skozi cev ali, vsaj tisto, kar je vsaj toplotnoizolacijsko možno), da se omogoči prenos toplote med poljem okoli cevi in notranjim zrakom v cevi.
Prav tako je treba cev namestiti z rahlim padcem zaradi utekočinjanja na notranji strani cevi. Na primer, v poletnih mesecih, v trenutkih pred nevihto, se lahko vnese v cevi toplotnega izmenjevalnika topel in vlažen zrak. V izmenjevalniku zaradi znižane temperature zraka pride neizogibno do utekočinjanja. Da se izognemo kopičenju vode v ceveh, se s stopnjo nagiba odpravi propad cevi, saj s pomočjo težnosti voda odteka. Ne upoštevanje omenjenih vzrokov ali vzdrževanje nameščenega filtra, se v njem nabirajo prah, organske snovi in vlaga, ki lahko povzroči širjenje gliv in bakterij.
Tudi toplotni izmenjevalec je lahko prilagojen na razpoložljivo zemljišče zaradi toplotnih zahtev. Toplotni izmenjevalnik je lahko vgrajen okoli hiše ali v odmaknjenem zemljišču. Tako obstajajo različni modeli. Za njegovo vgradnjo je treba pridobiti le soglasje za cevi, ki odgovarjajo zahtevam različnih predpisov (cevi lahko potekajo vzporedno ali so navite v zanke itn.). Izvedeni morajo biti tudi odtoki na določenih točkah, da lahko voda, ki se utekočinja v ceveh zaradi naklona, kjer se lahko odstrani iz sistema.
Toplotno kroženje zraka se najpogosteje vrši z manjšim ventilatorjem, da omogoči kroženje zraka in ga razpošilja skozi zakopane cevi.
Slika - Pojmovani diagram delovanja tudi v zimskem času
V vsakem primeru se mehanski potisk in prezračevalnik ne izključujeta in jih lahko odlično dopolnimo za večje prihranke. Pri ceveh, ki so napolnjene z vodo, se lahko priključijo na ohišje raznih zemeljskih vodnjakov.
Prednosti skozi vodnjak
Vodnjaki so naravni in ekološko naravnani pri varčevanju z energijo sistema, ki ima številne prednosti, ki jih je mogoče povzeti po nekaterih točkah. Naložba zahteva najnižje stroške, ki so veliko manjši od običajne naložbe za koriščenje toplote. Poleg tega, jih lahko namestimo v času gradnje hiše, saj se stroški še dodatno zmanjšajo. Njihovo delovanje potrebuje zelo malo s področja energije, ki omejujejo delovanje porabe na odvodni strani.
Izvedba vrtin in njihovo vzdrževanje je še manjše. Omejuje se od časa do časa čiščenje cevi z ustreznimi čistili, kjer je to primerno, čas menjave filtra pa je odvisen od rezervoarja za utekočinjanje, če je na voljo.
Drug vidik je, da so sistemi zdravi za stanovalce domov, saj ohranjajo dobro raven izmenjave zraka, poleg vodenja za zdravo stopnjo vlažnosti, ki v nasprotju s številnimi klimatskimi napravami preveč izsušijo zrak.
Uspešnost ogrevanja in hlajenja poleti in pozimi
Vodni izmenjevalniki so sami po sebi zelo učinkoviti poleti za hlajenje, saj lahko popolnoma nadomestijo običajne klimatske naprave. Primerjava porabe energije z cevnimi toplotnimi izmenjevalniki napolnjenimi z vodo (izhodno nizka poraba, ko je sistem za ekstrakcijo mehanski) z velikimi klimatskimi napravami, se tehtno nagnejo v korist prvih.
V zimskem času pa se lahko zgodi, da takšni toplotni izmenjevalniki sami ne zadostujejo, saj ne morejo sami zagotoviti potrebno toploto za ogrevanje stavbe, ki je odvisna od zemljepisne širine. Vendar pa lahko ponudijo pomembno predhodno segretje zemlje, ki bo pomembno vplivala na velike prihranke, saj se bodo temperature prevesile, ko se bo moral zagotoviti umetni klimatski sistem. V tropskih območjih kjer so noči hladne in zmernih ali toplih dneh, je lahko situacija drugačna. V zimskem času, na območjih blizu polov, so učinkoviti sami po sebi, saj bodo odmrznjene zapustile stavbe.
I.K.
