Myšlenka principu využití tepla země, jakožto enviromentálního zdroje energie pro vytápění objektů nabyla v posledních letech na obrovském významu. Přispěla k tomu částečně energetická krize vyvolaná válečným konfliktem, ale mnohem více změna myšlení ve společnosti. Lord Kelvin, otec termodynamiky, by byl pravděpodobně dnešním přístupem příjemně překvapen. Jisté je, že zemská energie je zatím nevyčerpatelná a její využít v kombinaci s podlahovým vytápěním je trend efektivního, ekonomického a ekologického řešení vytápění budov. Tomuto trendu se již řadu let přizpůsobuje vývoj technologií firmy REHAU. Jsou dva principy, které získávají geotermální energii – z hloubky a z plochy.
Hloubkové vrty a sondy RAUGEO green
Vzhledem k efektivním hodnotám topného faktoru je vytápění administrativních, kancelářských i komerčních budov, případně komplexů bytových domů, založeno téměř výhradně na využití tepelných čerpadel principu země-voda. Důležitou součástí řešení jsou geotermální sondy, které se vkládají do hloubkového vrtu. Většina vrtů v České republice patří mezi tzv. mělké respektive hlubší vrty, to znamená do hloubky 100 až 500 metrů, přičemž kolem 18 metrů je teplo již relativně stálé a není již ovlivňováno externími vlivy počasí. Nicméně vždy záleží případ od případu a na konkrétní lokalitě. Obecně lze říci, že v průměru je ve většině lokalit geotermální sonda svedena do hloubky 100 metrů, kde lze vytěžit zhruba 4,5 až 5 kW výkonu. Cena takového vrtu je poměrně vysoká a může se pohybovat okolo 1500 až 3500 Kč za jeden metr (bez DPH), což je samozřejmě odvislé od kvality podloží a složitosti vrtu. Přestože je vkládání geotermálních sond principiálně velmi jednoduché, jedná se o choulostivou operaci, neboť je třeba zabránit tomu, aby nedošlo k poškození sondy, například při otěru o zeminu, kamení apod. Defekt se navíc může projevit až v pozdější době, a to pak bývá problém, jehož odstranění stojí nemalé peníze. Už z toho důvodu, že je nutné provézt nový vrt. Proto je na zváženou, zda se vyplatí při navrhování projektu šetřit na materiálu. Společnost REHAU z tohoto důvodu doporučuje sondy RAUGEO green, které mají dvě základní výhody: jsou vyrobeny z high-tech materiálu a jejich konstrukce je natolik uzpůsobena, že zásadně eliminuje riziko poškození při vkládání sondy do vrtu.
Materiál PE-Xa
Sonda RAUGEO je v podstatě „zelená“ trubka vyrobena z materiálu PE-Xa. Jedná se o peroxidicky zesítěný polyetylen při vysoké teplotě a tlaku, kdy dochází k postupnému spojování molekul polyetylenu, které tak vytvoří novou trojrozměrnou síť. Výsledkem je vysoce odolný materiál, který vyniká svou pevností a stabilitou v různých tepelných podmínkách, což je důležité zejména pokud je trubka využívána k transportu teplé i studené vody (vytápění/chlazení). Kromě toho je takové potrubí rezistentní vůči vzniku napěťových trhlin, vykazuje dobrou rázovou a vrubovou houževnatost a je odolné vůči stárnutí. Poslední generace trubek RAUGEO má nový výplňový materiál a navíc zdrsněný povrch, což je výhodné při pohybu sondy vrtem (eliminuje se tak poškození) a současně přispívá k perfektní přilnavosti, zejména v momentě zalévání vrtu betonovou směsí. Sonda je po instalaci naprosto nehybná a zajistí tak optimální přenos tepla. Důležitou součástí konstrukce sondy je pata. Nejrizikovější část sondy vyřešil REHAU tím, že je průběžná, tedy to znamená, že sonda je v celé své délce bez svaru. Hlavice na patě sondy byla rovněž navržena tak, aby spuštění sondy do vrtu bylo bezproblémové.
Nová generace RAUGEO green sondy (zdrsněný povrch + výplňový materiál + bezesvaré řešení) zajistí 100% přilnavost po celém povrchu sondy a dokonalé vyplnění vrtu v celé své délce. Proto nedochází k pohybům jednotlivých vrstev, které u jiných řešeních často vznikají časem, kdy dojde ke smrštění výplňového materiálu vrtu. V tom okamžiku může vzduchová vrstva umožnit nejen přechod mezi vrstvami půdní vody (a tím pádem zhoršení její kvality), ale má negativní vliv i na přechod tepla (a tím pádem snížení výkonu). REHAU na svůj systém poskytuje záruku 10 let. Je pravdou, že investiční náklady na pořízení sondy jsou vyšší, ale v dlouhodobém horizontu a bezproblémovém provozu se tak bohatě vyplatí.
Geotermální a energetické piloty
Další možností, jak efektivně využívat teplo ze země, jsou geotermální energetické piloty, které ve své podstatě plní dvě funkce najednou. Jednak slouží přímo pro potřeby zakládání stavby, ale současně odebírají teplo ze země, které je následně využito v technologii tepelného čerpadla, jež vytápí daný objekt. Znamená to, že součástí pilotu je kolektorový rozvod, který tvoří opět mimořádně odolné potrubí REHAU RAUGEO collect z materiálu PE-Xa.
Při návrhu železobetonové piloty mají hlavní slovo statické požadavky vyplývající z charakteru objektu a samozřejmě i podloží, na kterém bude objekt postaven. Při instalaci je nejprve podle navržených parametrů proveden vrt do určité hloubky. Do vrtu je následně vložen výměník tepla, který je jednoduše vytvořen ocelovým armovacím košem, na kterém jsou připevněny trubky RAUGEO. Armovací koš se posléze spustí do vyhloubeného vrtu, který se potom zaleje betonem. Takto se vytvoří kompaktní skladba mezikruží zemina – beton – armovací koš – potrubí – beton. Trubky se svazkují a odvedou do jednoho nebo více tepelných čerpadel. V současné době se používá řešení, při kterém jsou trubky RAUGEO usazeny kolem armovacího koše spirálovitě. Systém se nazývá HELIX XXL a jedná se o šroubovitý tvar s teleskopickou funkcí, což je výhodné při přepravě, neboť potrubí je tak možné roztáhnout z kompaktní přepravní délky na délku armovacího koše až přímo na staveništi.
Železobetonové piloty mají obvykle průměr od 0,4 do 1,5 metru a délku od cca 10 m do více než 30 metrů. Po fixaci potrubí je nutná tlaková zkouška, a je-li vše v pořádku, armovací koš se teprve potom i s potrubím zasune do vrtu a okamžitě se provádí betonáž. Armovací koš s potrubím obklopen betonem začne ze země odebírat dle potřeby teplo nebo chlad, který předá teplonosné kapalině, která bude proudit v uzavřeném okruhu potrubím. Tímto energetickým systémem mohou být osazeny všechny piloty, nebo jen některé. Záleží na požadavcích investora a na lokálních podmínkách. Obvyklý výkon piloty je plus minus 30 W na metr délky. Což znamená, že průměrný výkon jedné piloty je při průměru 0,6 metru a hloubky piloty 20 metrů 600 W. Obecně je k určení výkonu zapotřebí znát průměr pilot, jejich hloubku, odstup pilot mezi sebou, počet pilot a jejich rozmístění na ploše pozemku, typ podloží (jíl, písek, štěrk, kámen…) a výšku hladiny spodní vody, požadovaný výkon ze strany investora, typ tepelného čerpadla, délka připojovacího potrubí od pilot k rozdělovači a k tepelnému čerpadlu. Pro doplnění – potrubí RAUGEO HELIX z materiálu PE-Xa dodává REHAU v dimenzích 20 x 1,9 až 25 x 2,3 mm v připravených kotoučích o délce 65 až 115 metrů pro 13m piloty a kotouče od 95 do 170 metrů pro 15m piloty. V případě potřeby hlubších pilot se kotouče potrubí připravují na míru.
