Zemní plošný kolektor FAST kolektor.

FAST kolektor - úspora investic a jistota při realizaci plošného kolektoru pro tepelná čerpadla.

Zemní plošný kolektor pro TČ představuje registr potrubí uložený v nezámrzné hloubce (1,2 - 1,5 m). Jde o stavební dílo, které nepředstavuje žádné složité prvky, přesto je nutné dodržet několik zásad, aby vše fungovalo dlouhodobě bez omezení.

Nebudu popisovat dimenzování registru, které je podmíněno řadou faktorů, jako je ideální přenosová rychlost nemrznoucí kapaliny v potrubí, správná dimenze potrubí, hydraulika celého systému, struktura podloží, orientace pozemku, provozní hodiny tepelného čerpadla.

Níže budu popisovat pouze zásady správného uložení potrubí a vhodnost použitých materiálů.

Je určitě důležité vyzdvihnout, že běžná potrubí, která se používají na realizaci zemních plošných kolektorů je nutné ukládat do pískového lože. Tento fakt podmiňují výrobci potrubí stejně jako stavební normy pro ukládku PE potrubí. Řada realizačních firem tento fakt podceňuje v dobré víře, že odolnost materiálu je vyšší než výrobce udává. Omyl bude trápit investora. Povrch potrubí, který je narušen vrypem >10% síly stěny potrubí většina výrobců označuje za potrubí, které se již nesmí použít pro pokládku (0,29 mm!!!). Bez pískového lože a záhozem pouze výkopkem je s určitostí jasné, že i samovolně hutněný výkop způsobí vrypy na potrubí daleko hlubší. U potrubích systémů z větších dimenzí potrubí (plyn, voda, kanalizace) se sílou stěny i 10 mm se vždy provádí pískový obsyp. U zemních plošných kolektorů pro tepelná čerpadla je obsyp potrubí stále podceňován, přestože síla stěny potrubí je u těchto aplikací minimální (2,3 - 2,9 mm) a možnost proražení potrubí velmi vysoká.

Zbytky stavebních sutí, střepy, kameny, které přímo tlačí na vnější povrch mohou narušit stěnu potrubí tak, že dojde ke ztrátě tlaku. Většina laiků považuje polyethylen HD-PE (PE 100, PE 100+ Hard Structure) používaný při pokládce kolektorů jako nezničitelný. Fakt je, že polyethylen má jednu z hlavních negativních vlastností a to šíření trhlin v čase. Pokud dojde k dlouhodobému tlaku např. kamene na stěnu potrubí, polyethylen tlaku kamene ustupuje až k proražení potrubí.

Proto tam, kde chceme zajistit vysoký faktor bezpečnosti je nutné zajistit výkopy tak, že potrubí nebude v kontaktu s okolním zeminou! Jediné a doporučované řešení je pokládka do pískového lože.

Každý kdo zemní plošný kolektor realizoval ví, že stavební operace na velmi omezeném prostoru zahrad rodinných domů často celý proces velmi stěžují.

Je nutné:

   -   Realizovat výkopy
   -   Dovézt a zaplatit písek
   -   Pískovat v dostatečné mocnosti celý výkop (až 600 m!!! u RD)
   -   Odvézt přebytečnou zeminu (nahrazena pískem)
   -   Zaplatit skládku zeminy (v lepším případě závoz tam kde je potřeba, tedy zdarma)

Vývoj novodobých materiálů umožňuje nasazení tenkostěnných potrubí pro zemní plošné kolektory i bez pískového lože. V současné době je potrubí GEROtherm Erdreichkollektor FAST PE-GT-RC (RC - Resistance to Crack) jedinečným jednovrstvým potrubím, které nepotřebuje pro svoje uložení pískové lože a je možné zahrnout výkop přímo výkopkem s kameny, což je při realizacích zemních plošných kolektorů velkým přínosem, který ocení jak realizační firmy (méně namáhavé práce), více však přímo investoři, kteří nemusí platit za zbytečný materiál ve formě písku, odvozu zeminy, uskladnění zeminy a práce s tím spojené.

 Celkově se také zvyšuje bezpečnost. Pískové lože nemusí být ve všech případech dokonalé. Přímo investoři se často pouštějí do realizace zemních plošných kolektorů bez informací jak potrubí uložit. To je moment, kdy se generuje nejvíce potencionálních defektů. Právě možnost nasadit potrubí, které snese i drsnější zacházení umožňuje montážním firmám přenechat realizace plošných kolektorů stále na investorovi popřípadě stavební firmě bez rizika, že po letech provozu budou řešit problém, proč se ztrácí tlak v systému primárního okruhu a tepelné čerpadlo pak nepracuje.

Detail vnitřní deformace potrubí při tlaku kamene z vnější strany. U běžných
potrubí PE 100 dochází v čase k proražení stěny.

Hodnoty odolnosti jednotlivých druhů polyethylenů při testu simulujícího tlak
kamene na stěnu potrubí uloženého v zemi.

Z tabulky je zřejmá až 10 ti násobná odolnost materiálu FAST kolektor PE-GT-RC vůči běžným potrubím určených jednoznačně do pískového lože.

Dalším příjemným zjištěním hlavně pro ty, kteří vytahují peníze z kapsy, je úspora celkových investic do realizace zemního plošného kolektoru.

Pokusím se vyčíslit náklady spojené s pokládkou kolektoru z běžného potrubí PE 100 v porovnání s pokládkou nového typu potrubí FAST PE-GT-RC, které pro svoje uložení pískový obsyp nepotřebuje.

Vycházím z všeobecně dostupných informacích o cenách materiálů a služeb.

   -   Tepelné ztráty: 8 kW
   -   Výkon nasazeného tepelného čerpadla: 7 kW
   -   Příprava TUV
   -   Sekundární zdroj podlahové vytápění
   -   Primární zdroj zemní plošný kolektor
   -   Pozemek na jižní stranu, mírně svažitý
   -   Půda středně vlhká nesoudržná
   -   Celková délka výkopů 400 m
   -   Šíře výkopů 0,7 m
   -   Potřeba potrubí 800 m
   -   Potrubí kolektoru d 32 mm
   -   Doprava - vzdálenost 30 km

Z porovnání v tabulce je čitelná úspora zhruba 20% při nasazení kvalitnějšího potrubí, které nepotřebuje pískové lože pro svoje uložení.

Dlouhodobou odolnost kolektorového potrubí FAST PE-GT-RC zkoumala řada zkušeben a byl proveden test FNCT (Full Notch Creep Test), který simuluje tlak kaneme na potrubí uloženého v zemi. Ani při zvýšeném zatížení na potrubí simulující 100 letý provoz nedošlo k proražení potrubí!

Vyráběno dle norem:  DIN 8074/8075, DVGW GW 335, DIN CERTCO ZP 14.3.1
Zkušebny:                      DVGW, ITC Zlín, VUSAPL Nitra, DIN GOST R, RTN u.a.
   

Nová generace zemního plošného kolektoru s označením GEROtherm Erdreichkollektor FAST PE-GT-RC. Zelená vrstva se neodstraňuje, je to jen barevná pigmentace materiálu. Před svařováním při spojení elektrotvarovkami se klasicky škrabkou seškrábne jen tenká vrstva zoxidovaného materiálu.
   

Systémy rozdělovačů-sběračů, které spojují jednotlivé okruhy jako další důležitá část systému je často pakatelizována. Pouze zamyšlení, že tepelné čerpadlo je na svém primárním zdroji energie závislé vede k myšlence, že pokud smyčky improvizovaně spojím nebo provedu pouze jeden potrubní okruh, mohu při defektu přijít o celý výkon. Pokud je správně nasazena sada rozdělovače-sběrače, můžeme okruh se ztrátou tlaku uzavřít a provozovat systém v havarijním stavu do nápravy.

Sběrná jímka primárního okruhu tepelných čerpadel. Jako
normovaný díl po tlakové zkoušce pouze pro usazení do země.

Doba pokročila v zemích, které tepelná čerpadla využívají pro vytápění tradičně již desítky let, samotné stroje dosluhují a polovina nově instalovaných tepelných čerpadel slouží pro náhradu starých strojů (15 - 25 let stáří). To je moment kdy se projeví kvalita provedení primárního okruhu. Kdo vše provedl jak má může stroj pouze vyměnit a připojit na starý okruh. Kdo podcenil instalaci, musí řešit řadu nepříjemností spojených s výměnou rozdělovačů-sběračů a dalších komponent.

Vše je spojeno se vším a pokud jediný článek v systému tepelných čerpadel nepracuje správně, přicházíme o investiční návratnost a tedy o smysl instalace.