Studňa alebo vrt pre tepelné čerpadlo voda-voda

Studne sú z pohľadu legislatívy vodné stavby, ktoré poskytujú jej majiteľovi buď pitnú alebo úžitkovú podzemnú vodu. Na mnohých slovenských dvoroch, najmä tam, kde sa pestujú rôzne plodiny, sú dostupné na získavanie vody práve studne.

‍Vlastná studňa má celý rad výhod pre jej majiteľa:

1. poskytuje spoľahlivý zdroj vody pre vašu domácnosť
2. kontrola nad úpravou a kvalitou vody
3. významne šetrí Vašu peňaženku
4. poskytuje Vám nezanedbateľnú nezávislosť na drahšej obecnej vode
5. môžete ju využiť ako zdroj nízkopotenciálneho tepla pre tepelné čerpadlo voda-voda

My sa pozrieme v tomto článku práve na využitie studne pre potreby prevádzky tepelného čerpadla typu voda-voda.

Ako to celé vlastne funguje?

Tepelné čerpadlá voda-voda, ako z názvu vyplýva, používajú ako zdroj nízkopotenciálneho tepla vonkajšieho prostredia práve podzemnú vodu zo studní. Medzi najpoužívanejší a najvhodnejší zdroj pre primárny okruh tepelného čerpadla patrí čerpanie podzemnej vody pomocou ponorného čerpadla z čerpacej (zdrojovej) studne.

Zdrojovú studňu môžeme rozdeliť na 3 základné typy:

1) kopaná studňa – patrí medzi základné typy studní a realizácia spočíva vo výkopovej práci a osadení betónových skruží na jej vystuženie (stien). Spravidla tieto studne sa používajú pri vysokej hladine podzemnej vody cca od 3-4m. Maximálna hĺbka je limitované geologickým podložím pričom ale platí, že tento typ studne sa realizuje tam, kde je spodná voda vysoko. Vo všeobecnosti neodporúčame kopať hlbšie ako 6-7 metrov. Dôležité je najmä aplikovať betónové skruže na výstuž, dobre odkaliť studňu a pravidelné čistenie aspoň raz za rok. Nevýhoda je nižšia výdatnosť vody a v prípade veľkého sucha hrozí i vyschnutie.

2) vŕtaná studňa – pre tepelné čerpadlo voda-voda je to najvhodnejší typ studne. Vystačí si s užším priemerom (+110mm) a je možné vŕtať podstatne hlbšie vďaka vrtným súpravám, ktoré sú na to ustrojené a technicky vybavené. Hĺbka však závisí od geologického zloženia zeme a predpokladanej hĺbky spodnej vody. Práve väčšia hĺbka zabezpečí vyššiu kvalitu vody a jej podstatne vyššiu výdatnosť (v litroch za sekundu) a dotekanie. Do vrtu sa ukladá celonerezové ponorné čerpadlo, ľudovo nazývané „ponorka“, ktoré čerpá podzemnú vodu zo studne na povrch a do domu. Po navŕtaní vrtu odporúčame vrt dobre odkaliť a odpieskovať. Samotné vŕtanie prebieha na 2 etapy.

3) narážaná studňa – patrí medzi jednoduchý typ studne a realizuje sa narážaním úzkych oceľových čerpacích tyčí s hrotom na konci, ktoré sa narážajú do zeme cez trojnožku. Hĺbka je rovnako zväčša do cca 10 metrov. Na povrchu sa osadí samonasávacie čerpadlo pre čerpanie vody. Pre tepelné čerpadlo však tento typ neodporúčame, nakoľko spôsob čerpania vody nie je technicky vhodný pre spoluprácu s tepelným čerpadlom. Pre netesnosti hrozí nasávanie vzduchu, čo môže samotné tepelné čerpadlo poškodiť a rovnako tieto typy studní nemajú pre úzke nasávacie potrubie potrebný prietok a výdatnosť.

Rozhodnutie medzi kopanou alebo vŕtanou studňou závisí najmä od hydrogeologických podmienok, dostupnosti a výdatnosti podzemnej vody. Ak to však podmienky dovoľujú, napr. vhodný terén na prístup vrtnej súpravy, lepšou voľbou je vŕtaná studňa.

Aké ponorné čerpadlo zvoliť?

Ponorné čerpadlo odporúčame s frekvenčným meničom výkonu, nakoľko samotná regulácia tepelného čerpadla dáva pokyn ponornému čerpadlu na aktuálny požadovaný výkon a prietok vody pre primárny okruh. Ak aktuálny tepelný nárok domu je nízky, nie je preto potrebný veľký prietok studničnej vody pre dosiahnutie potrebného tepelného výkonu tepelného čerpadla na pokrytie tepelného nároku, tzn. ponorné čerpadlo pracuje povedzme na 15% svojho výkonu. Ak je však v silných mrazoch tepelný nárok domu podstatne vyšší, tepelné čerpadlo cez frekvenčný menič zvýši otáčky ponornému čerpadlu a to zvýši prietok vody na požadovanú úroveň. Bez frekvenčného meniču pracuje ponorné čerpadlo v klasickom režime vyp./zap. čo ale významne zvyšuje spotrebu elektrickej energie na prevádzku ponorného čerpadla a samozrejme sa rapídne zvýšia i samotné štarty. Samotný výkon ponorného čerpadla musí byť nutne nadimenzovaný na potrebnú celkovú dopravnú výšku na povrch a do domu, inak nebude prietok dostatočný a funkčnosť tepelného čerpadla obmedzená.

Čerpaná podzemná voda prúdi pod tlakom a požadovaným prietokom cez tzv. primárny okruh tepelného čerpadla (výparník) kde odovzdáva nízkopotenciálne teplo cirkulujúcemu chladivu. To sa následne získaním malého množstva energie z vody odparí a takto odparené chladivo putuje ďalej do kompresora, ktoré tieto pary stlačí a vynesie na podstatne vyššiu teplotu cca 130°C. Tieto horúce pary následne odovzdajú svoju tepelnú energiu vykurovacej vode v kondenzátore, tzv. sekundárnom výmenníku. Pary sa takto ochladia a znížia svoj tlak pootvorením elektronického expanzného ventilu.

Voda pretekajúca cez primárny okruh tepelného čerpadla nijako nezmení svoju kvalitu alebo zloženie, len sa ochladí o cca 2-3°C a ďalej putuje potrubím späť buď do vsakovacieho vrtu alebo napr. zbernej nádrže na iné využitie. Vsakovací vrt odporúčame umiestniť po smere prúdenia spodnej vody a min. 15 metrov od čerpacieho vrtu aby nedochádzalo k ich vzájomnému ovplyvňovaniu.

Ako to je s legislatívou a povolením na studňu?

Studňa je podľa zákona považovaná za vodnú stavbu, pre ktorú je potrebné mať vopred vydané stavebné povolenie s následnou kolaudáciou. Pred podaním žiadosti o stavebné povolenie musí stavebník požiadať o povolenie na umiestnenie vodnej stavby o ktorom rozhoduje všeobecný stavebný úrad v príslušnom meste alebo obci.

 

‍