EN
UK
CS
Dimenzování plošného kolektoru
Výsledky dimenzování – Hotjet 10 Wx
Orientační hydraulika (1 okruh, nemrz. směs ethanol:voda 1:2, ΔT=3K)
Teorie zemních plošných kolektorů
Princip
Teplo bereme z půdy do hloubky asi 2 m. Hlavní zdroj? Slunce, teplý vzduch a dešťová voda, které půdu průběžně nahřívají. Geotermický tok z hloubky (0,05 – 0,12 W/m²) tvoří jen asi 3 % – ukládat trubky hlouběji nemá smysl.
V 1,2 – 1,5 m je země dostatečně teplá i v nejchladnějších dnech. Čím víc vody a minerálů v půdě, tím lépe vede teplo. Suchá, pórovitá zemina je naopak horší.
Měrný výkon zeminy
Kolik wattů na metr čtvereční kolektor dodá, záleží na podloží a tom, jak dlouho čerpadlo ročně běží:
| Typ podloží | 1 800 h/rok [W/m²] | 2 400 h/rok [W/m²] |
|---|---|---|
| Suchá nesoudržná hornina (písek, štěrk) | 10 | 8 |
| Suchá hlína / jíl | 16 | 13 |
| Vlhká hlína (běžné ČR) | 20 | 16 |
| Zvodnělé štěrky a písky | 30 | 24 |
| Protékající spodní voda | 40 | 32 |
Hrubý návrh
Rychlý odhad: chladicí výkon [W] ÷ výtěžnost [W/m²]. V běžné české hlíně při 2 400 h provozu počítejte s 16 W/m².
Zákazníkovi řekněte: potřebujete zahradu velkou jako 2–3× vytápěná plocha domu.
Potrubí
| Dimenze | Hmotnost [kg/m] | Tlaková řada | Dodávané délky |
|---|---|---|---|
| 25 × 2,3 mm | 0,17 | PN 16 | 6 / 100 / 150 / 200 m |
| 32 × 3,0 mm | 0,27 | PN 16 | 6 / 100 / 150 / 200 m |
| 40 × 3,7 mm | 0,43 | PN 16 | 6 / 100 / 150 / 200 m |
| 50 × 4,6 mm | 0,66 | PN 16 | 6 / 50 / 100 m |
Standardně se používá PE 100 nebo PE 100+ do pískového lože. Pokud chcete pokládat přímo do výkopu bez písku, sáhněte po PE 100-RC – jeho stěna vydrží přímý tlak kamení.
Systémy pokládky
Švédský systém
Delší okruhy, jednodušší pokládka. Méně smyček znamená levnější rozdělovač. Nejčastější volba v praxi.
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Potrubí | PE 100-RC 40×3,7 mm |
| Max. délka smyčky | 300 m |
| Hloubka pokládky | 1,2 – 1,5 m |
| Rozteč | 1 m (min. 0,8 m) |
| Šířka výkopu | 0,3 – 0,8 m |
Německý systém
Hustší rozteč, víc okruhů, rovnoměrnější odběr tepla. Dává nejlepší výsledky, ale stojí víc – kratší smyčky znamenají větší rozdělovač.
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Potrubí | PE 100-RC 32×3,0 mm |
| Max. délka smyčky | 200 m |
| Hloubka pokládky | 1,2 – 1,5 m |
| Rozteč | 0,5 – 0,8 m |
| Šířka výkopu | 0,3 – 0,8 m |
Americký systém (slinky)
Na metr výkopu uložíte víc potrubí, takže se vejdete i na menší pozemek. Teploty primáru bývají o něco horší. Hodí se tam, kde nemáte na výběr.
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Potrubí | PE 100-RC 32×3,0 mm |
| Max. délka smyčky | 200 m |
| Hloubka pokládky | 1,5 – 2,0 m |
| Rozteč | 5 m (rozteč výkopů) |
| Šířka výkopu | 1,15 m |
Způsoby výkopu
Klasický výkop bagrem
Lžíce 0,6 – 0,8 m. Po jedné straně výkopu položíte trasu tam, po druhé zpět. Zeminu ze sousedního výkopu hned sypete na hotový.
Zemní rýhovač (drážkovačka)
Úzká drážka 10–15 cm rovnou do konečné hloubky. Rychlejší než bagr a zemina se skoro nesesedá. Neprojede ale ve skále nebo v kamenité půdě.
Způsoby uložení potrubí
| Typ | Popis | Vhodné pro |
|---|---|---|
| Klasické paralelní | Rovnoměrné čerpání energie z celé plochy | Standardní realizace |
| Meandr (had) | Nejstudenější potrubí ohříváno nejteplejším | Ideální při skrývce zeminy |
| Spirálové (slinky) | Potrubí ve smyčkách 20×1 m v hlubším výkopu | Omezený prostor |
Výpočet tlakových ztrát primárního okruhu
Výpočet tlakových ztrát primárního okruhu TČ země/voda. Nemrznoucí směs (ethanol:voda 1:2), vstupní teplota 0 °C.
Součinitele vřazených odporů
| Armatura | ξ [-] |
|---|---|
| Koleno 90° | 1,3 |
| Třícestný kulový kohout | 1,0 |
| Kulový kohout | 1,0 |
| Zpětná klapka | 3,2 |
| T-kus | 3,0 |
| Redukce počtu větví | 2,0 |
| Přechod Cu/PE | 1,0 |
Instalační pravidla a zásady
Proč musí být plocha „volná"?
Regenerace teplem ze slunce a deště: Plošný kolektor není bezedná zásobárna tepla. Přes zimu z hlíny teplo „odčerpáte" a země kolem trubek může i zmrznout. Aby kolektor fungoval i další rok, musí se země přes jaro a léto prohřát. To se děje hlavně díky dopadu slunečního záření na terén a vsakování teplé dešťové vody.
Bariéra jménem beton: Pokud nad kolektor položíte zámkovou dlažbu, vybetonujete parkovací stání nebo tam postavíte zahradní domek, vytvoříte izolant. Slunce plochu neprohřeje tak hluboko a voda odteče do kanálu, místo aby předala teplo zemi. Výsledek? Kolektor se nestihne zregenerovat a jeho efektivita (COP) drasticky klesne.
- Zpevněné plochy: Žádný asfalt, beton ani nepropustná dlažba. Občas se toleruje vysoce propustná zatravňovací dlažba, ale i té je lepší se vyhnout.
- Stromy a kořeny: Kořeny velkých stromů (dub, ořech) mohou trubky kolektoru mechanicky poškodit nebo „uškrtit". Navíc hustá koruna stíní slunci, což zhoršuje regeneraci půdy.
- Inženýrské sítě: Kolektor by neměl křížit kanalizaci nebo vodovod v těsné blízkosti, aby nedošlo k jejich promrzání (kolektor může mít v zimě i −2 až −5 °C).
Hloubka a umístění
- Hloubka pokládky: 1,2 – 1,5 m (cca 20 cm pod místní nezámrznou hloubkou)
- Min. vzdálenost od základů budov: 1,5 m
- Min. vzdálenost od vodovodu/kanalizace: 0,7 – 1,0 m
- Při křížení s jinými vedeními: izolovat obě potrubí (syntetický kaučuk v PVC chráničce)
- Prostupy do objektu: izolované, těsné proti vodě
- Nad kolektorem nesmí být zpevněný povrch (asfalt, beton, stavby)
- Bez stromů a keřů s hlubokými kořeny
Pokládka
- Pískové lože 10–15 cm pod i nad potrubím (u PE 100/PE 100+)
- U PE 100-RC pískové lože není nutné
- Vyspádování v případě svažitého terénu, odvzdušnění v nejvyšším bodě
- Smyčky sdružit ve sběrné šachtě s rozdělovačem/sběračem
- Na rozdělovači: regulační ventily, odvzdušnění, možnost uzavření jednotlivých smyček
- Páteřní vedení od šachty k TČ: izolovat min. 2 m od objektu
Provozní kapalina
V okruhu koluje nemrznoucí směs – ethanol, glycerín nebo propylenglykol ředěný vodou. Nejčastěji se používá ethanol:voda v poměru 1:2.
Legislativa ČR
- Plošný kolektor do hloubky 1,5 m: stačí ohlášení na stavebním úřadě
- Nepotřebuje povolení k nakládání s vodami (na rozdíl od vrtů)
- V ochranném pásmu vodního zdroje: nutné prověřit specifické podmínky
Výhody a nevýhody plošného kolektoru
- Levnější než vrty
- Stačí ohlášení na stavebním úřadě
- Stabilní výkon nezávislý na venkovní teplotě
- Životnost 50+ let, skoro žádná údržba
- Potřebujete velkou zahradu (2–3× vytápěná plocha)
- Rozsáhlé zemní práce
- Plochu nad kolektorem nesmíte zastavět
- Oprava znamená znovu kopat
- Teplota primáru kolísá se sezónou (v zimě nižší COP)