U tepelných čerpadel systému země–voda tvoří významnou část pořizovacích nákladů primární okruh. Současně je u něj téměř vyloučena možnost dodatečné nápravy nedostatků přípravné, investiční a prováděcí fáze. Je proto nesmírně důležité věnovat maximální pozornost výběru technologie, prováděcí firmy a pochopitelně také použitých materiálů včetně výplně vrtu.
Pro výplň vrtu tepelného čerpadla typu země–voda se stále ještě často používá čistý bentonit, jeho směs s cementem nebo dokonce původní hornina. Jedná se o často používané řešení, které má ale řadu nevýhod. Tyto materiály dosahují nízké hodnoty součinitele tepelné vodivosti, což způsobuje vyšší tepelný odpor vrtu. Podstatná je také velmi malá odolnost těchto výplní vůči působení záporných teplot, v důsledku čehož se časem rozpadají, jejich pórovitost roste a tepelná vodivost dále klesá.
Při výběru výplňového materiálu je tedy rozumné zohlednit nejen přímé náklady vyplývající z jednotkové ceny suspenze, ale také hodnotu tepelné vodivosti, vodotěsnost a trvanlivost výplně. Odměnou za použití speciální výplňové směsi totiž může být úspora jak v realizační, tak v provozní etapě životního cyklu tepelného čerpadla.
Mezi směsi vyvinuté a vyráběné speciálně pro injektování vrtů tepelných čerpadel patří i ThermoCem PLUS. Výplň vrtu provedená z malty ThermoCem PLUS dosahuje výrazně vyšší tepelné vodivosti než běžná bentonitová výplň. Díky tomu klesá tepelný odpor vrtu Rb a zvyšuje se tepelný zisk. ThermoCem má ověřenou odolnost vůči zmrazování a vůči působení agresivních vod a je vyráběn ze surovin vybraných s důrazem na vysokou kvalitu produktu a ochranu životního prostředí.
Snížení tepelného odporu vrtu Rb také usnadňuje jeho využití k aktivnímu chlazení objektu v letních měsících, což je ekonomicky zajímavá alternativa ke standardním klimatizačním jednotkám vzduch–vzduch. Dochází tím navíc k vyrovnávání tepelné bilance horninového prostředí s pozitivním vlivem na výkon v topné sezóně a jeho udržitelnost v dlouhodobém horizontu.
Zlepšování tepelné vodivosti
Existují různé způsoby, jak zvýšit tepelnou vodivost materiálu. Jednou z cest je přidávání křemenného písku či obecně kameniva. Pro dosažení tepelné vodivosti kolem 2 W.m–1.K–1 je ale nutné přidat již poměrně značné množství kameniva, což může vést ke zhoršení zpracovatelnosti a čerpatelnosti za současného zvyšování abrazivity směsi.
V případě směsi ThermoCem PLUS byl zvolen jiný způsob. Pro dosažení hodnoty tepelné vodivosti (λ) 2 W.m–1.K–1 je použita speciální příměs. Množství i zpracovatelnost suspenze jsou přizpůsobeny charakteristickým požadavkům pro injektování vrtů tepelných čerpadel. Při uvažovaném tepelném výkonu vrtu 50 W/m je při použití cemento-bentonitové výplně (λ = 0,8 W.m–1.K–1) zapotřebí tepelný spád 6 K, zatímco při použití směsi ThermoCem (λ = 2 W.m–1.K–1) pouze 3,5 K.
Jílovité minerály obsažené ve směsi ThermoCem v krátkém čase absorbují přebytečnou vodu, čímž suspenzi zahušťují a podporují její tixotropní vlastnosti. To je výhodou při průchodu horizontálními kavernami či poruchami v podloží. Deklarované technické a kvalitativní parametry včetně tepelné vodivosti mohou být dosaženy pouze při dodržení předepsaného množství záměsové vody. Nejdůležitějším faktorem při míchání suspenze je právě vodní součinitel (w/s), tedy hmotnostní poměr vody a suché směsi. Kvalitně připravená směs se vyznačuje nízkým odlučováním vody. Maximální hodnota by u dobře zpracovatelné směsi měla být nižší než 1 až 2 %.
ThermoCem® PLUS je suchá směs pro staveništní přípravu injektážní suspenze určené k vyplňování vrtů tepelných čerpadel systému země–voda. Odpovídá požadavkům směrnice VDI 4640. Při dodržení předepsaného složení 810 kg směsi a 650 l vody na 1 m3 suspenze má hotová výplň vysokou tepelnou vodivost (λ ≥ 2 W/mK), nízkou permeabilitu (kf ≤ 10–10) a ověřenou odolnost vůči zmrazování.
Při výběru výplňového materiálu je tedy rozumné zohlednit nejen přímé náklady vyplývající z jednotkové ceny suspenze, ale také hodnotu tepelné vodivosti, vodotěsnost a trvanlivost výplně. Odměnou za použití speciální výplňové směsi může být úspora v realizační i provozní etapě životního cyklu tepelného čerpadla.
Další informace najdete na www.thermocem.cz.
podle podkladů firmy Českomoravský cement, a. s.
