Instrukcja montażu dla FV ENERGEO

FV ENERGEO to kompleksowy system kluczowych elementów do wykorzystania energii geotermalnej za pośrednictwem studni głębinowych i powierzchniowych kolektorów gruntowych. Energia geotermalna jest jednym z najbardziej przyjaznych dla środowiska i praktycznie niewyczerpanych źródeł ciepła, dzięki czemu jest atrakcyjnym rozwiązaniem z interesującym zwrotem z inwestycji.

Projekt i instalację systemów geotermalnych z pompami ciepła mogą wykonywać wyłącznie upoważnione do tego osoby i firmy. Wykonywanie głębokich odwiertów regulowane jest przez specjalne przepisy dotyczące prac górniczych i zezwolenia na odwierty wydawane są w większości krajów przez urzędy do spraw górnictwa.

KOLEKTORY GRUNTOWE

System powierzchniowych kolektorów gruntowych jest najbardziej skutecznym wyborem przy rozważaniu wyboru typu instalacji pompy ciepła. Koszty instalacji są porównywalne z systemem powietrzno-wodnym, korzyścią jest wyższa wydajność (COP) i dłuższa żywotność sprężarki.

W przypadku kolektorów powierzchniowych energię uzyskuje się dzięki rurom ułożonym poziomo w gruncie, zwykle w wykopie o głębokości 1,2–1,5 m lub w rowie wykopanym koparką do rowów. Do kolektorów używa się zazwyczaj rur d32 do d40, wyjątkowo d25.

W systemie krąży niemarznący płyn ciepłonośny (alkohol, gliceryna, glikol) rozcieńczony wodą do wymaganego stopnia ochrony przed zamarzaniem. W pompie ciepła oddaje swoje ciepło czynnikowi chłodniczemu, po czym odzyskuje je przez ogrzewanie w ziemi. Na ciepło ziemi na głębokości do 5m mają wpływ warunki zewnętrzne (deszcz, śnieg, wiatr), zmienia się ono także w zależności od pory roku.

W miejscu układania kolektorów nie można po ich ułożeniu budować niczego więcej.

Kolektory powierzchniowe muszą być, w zależności od charakteru podłoża, wykonane z rur FV ENERGEO HDPE 100 RC w zakresach ciśnienia PN10, PN12,5 i PN16. Materiał ten umożliwia układanie bez podsypki piaskowej i obsypki, za pomocą bezpośrednio wydobytego materiału, w tym kruszywa do wielkości 200 mm.

ŁĄCZENIE

Do łączenia poszczególnych rur używa się głównie elektrozłączek, rzadko mechanicznych złączek zaciskowych. Przy zastosowaniu elektrozłączek powstaje całkowicie szczelne, jednorodne złącze, dlatego w systemie FV ENERGEO stosujemy najwyższej jakości elektrozłączki Georg Fisher.

Prace muszą wykonywać pracownicy posiadających uprawnienia do spawania tworzyw sztucznych.

Nie można zgrzewać polietylenu z polipropylenem; zwracamy jednak uwagę na niemożliwość spawania rur i kształtek z rozgałęzionego (LDPE, rPE) i liniowego polietylenu. Te dwa stosunkowo trudne do odróżnienia materiały (LDPE ma większą grubość ścianki dla tego samego ciśnienia), zespawane razem, nie mają w żadnym przypadku praktycznego zastosowania.

Jeżeli konieczne jest połączenie tych dwóch materiałów, w razie wątpliwości co do pochodzenia poszczególnych łączonych rur należy raczej użyć złączek mechanicznych.

RUROCIĄG GŁÓWNY

Rozdzielacz połączony jest pompą ciepła za pośrednictwem rurociągu głównego. Rurociąg główny składa się z rur polietylenowych o większej średnicy FV ENERGEO HDPE lub FV ENERGEO HDPE-RC. Średnica rury określana jest w zależności od jej długości i natężenia przepływu niemarznącego płynu ciepłonośnego.

Rury dobiegowe z HDPE należy umieścić w ochronnym podłożu z piasku.

IZOLACJA OBWODU PODSTAWOWEGO

Wszystkie rodzaje rur, dobiegowe, lub prowadzące bezpośrednio ze studni lub kolektora powierzchniowego, trzeba zacząć izolować 2 m od obiektu. Konieczne jest również odizolowanie wszystkich przewodów rurowych wewnątrz budynku, aby nie dochodziło do ewentualnej kondensacji wody na rurach. Obwód pierwotny można odizolować wyłącznie za pomocą odpowiedniej izolacji gumowej, nie izolacji z materiałów PE lub podobnych. Rury izolowane gumową izolacją na zewnątrz budynku muszą być zabezpieczone tuleją ochronną i uszczelnione przed przenikaniem wody.

Zasady prawidłowej instalacji powierzchniowych kolektorów naziemnych:

- Właściwy dobór wymiarów - najważniejsza ochrona przed zamarzaniem kolektora

- Spad umożliwiający łatwe odpowietrzanie w najwyższym punkcie

- Zachowanie bezpiecznego rozstawu rur - minimum 60-100 cm w zależności od średnicy użytej rury, optymalnie 1m

- Montaż kolektorów co najmniej 0,7-1 m od rur wodociągowych/kanalizacyjnych, w razie skrzyżowania z sieciami użytkowymi izolacja rur

STUDNIE GEOTERMALNE

W studniach geotermalnych energię uzyskuje się za pomocą geotermalnych sond gruntowych. Chodzi tu o system zamknięty, w którym odwierty o głębokości od ok. 70 m do 300 m wyposażane są w rurę FPE ENERGEO HDPE-RC. Jest to tzw. U-rura z głowicą. Stosuje się dwa podstawowe układy rurowe:

- Sondy o układzie pojedynczym z rurą 2x25, 2x32 lub 2x40mm
- Sondy o układzie podwójnym z rurami 4x 32mm.

Głębokość odwiertu wynosi najczęściej 150m. Temperatura na głębokości 20m poniżej powierzchni wynosi ok. 10°C i wzrasta o 1°C co 30 m - nie ma na nią wpływu chwilowa pogoda ani temperatura na zewnątrz, zmienia się jednak na początku i na końcu sezonu grzewczego. Na głębokości 150 m panuje praktycznie stała temperatura ok. 15°C, wystarczająca do uzyskania niezbędnego zysku ciepła. Na większych głębokościach wyższy zysk ciepła równoważony jest przez znaczny wzrost kosztów instalacji (odwierty i wyposażenie). W systemie krąży niemarznący płyn (alkohol, gliceryna, glikol), który rozcieńcza się wodą do pożądanej mrozoodporności.

Przy ustalaniu głębokości odwiertu zaleca się uwzględnienie rentowności do 50 W/m dla ogrzewania i obciążenia do ok. 2400 godzin rocznie dla ogrzewania, łącznie z podgrzewaniem CWU. Rentowność skały powinna być zweryfikowana specjalnym testem.

Wartości mogą się różnić w zależności od struktury skały (szczeliny, łupki, wietrzenie).

OGRANICZENIE LICZBY GAŁĘZI (Y KUS)

Rozgałęźnik Y to specjalna kształtka do łączenia dwuobwodowych sond geotermalnych w jeden obwód (odpowiednio 32-32-40 lub 40-40-50). Dzięki jego zastosowaniu zmniejsza się liczba rur łączących prowadzących od otworów wiertniczych do systemu rozdzielacza/kolektora, a także liczba wyjść z rozdzielacza/kolektora. Rozgałęźnika Y NIE MOŻNA zastąpić klasycznym rozgałęźnikiem T, w związku z zapobieganiem wyraźnej straty ciśnienia w całym systemie! Przy zastosowaniu redukcji konieczny jest równomierny podział przepływu cieczy na obie pętle studni geotermalnej.

Zasady właściwej realizacji odwiertów geotermalnych

- Prawidłowe ustalenie głębokości i liczby odwiertów (odpowiednio zwymiarowany odwiert nie może zamarznąć)

- Utrzymanie bezpiecznych odległości między studniami geotermalnymi w zależności od głębokości odwiertu – zaleca się ok. 10% całkowitej długości odwiertu

- Zastosowanie sond FV ENERGEO HDPE-RC

- Należy korzystać z usług renomowanych firm wiertniczych (wymagane prace wiertnicze za zgodą właściwych urzędów)

- Należy dotrzymać podstawowych warunków i nie spowodować zagrożeń dla istniejącym systemów studni wierconych/kopanych w okolicy (wtrysk odwiertów – izolacja poszczególnych studni wodnych)

Przed samym projektem należy dowiedzieć się, czy wolno jest wiercić na działce i ewentualnie do jakiej głębokości (w PLA, obszarze wokół szybów kopalnianych, strefa ochronna metra w Pradze).

UKŁADANIE W ŁOŻYSKU PIASKOWYM

Układanie w otwartym wykopie, gdzie piasek jest używany jako podsypka i obsypka rur, jest jednym z najstarszych sposobów układania rur PE. Gdyby starsze rury PE (PE 63, PE 80 i PE 100), nie mające zwiększonej odporności na naprężenia mechaniczne, nie były osadzane w łożysku piaskowym, ich oczekiwana żywotność skróciłaby się ponad pięć razy. Dzięki piaskowej podsypce i obsypce, chroniącym rurę, ta metoda układania należy do sposobów z niskim ryzykiem uszkodzenia

UKŁADANIE

W przypadku rur wykonanych z HDPE-RC podsypkę i obsypkę można wykonać bez łożyska piaskowego, stosując bezpośrednio wykopaną glebę, łącznie z kruszywem do 200 mm.
W przypadku rur z HDPE należy dostosować się do charakteru podłoża. Jeśli trasa rurociągu znajduje się na obszarach, na których występują gleby od I. do IV. (zgodnie z ČSN 73 6133: 2010), można także użyć do kładzenia rur bezpośrednio wykopanej gleby. Dokładne określenie klasy gleby może być wykonane tylko przez badania geologiczne, które są zazwyczaj częścią przygotowania każdego projektu. Prace ziemne podczas układania rur nie mogą wpływać na ich owalność. Materiał na podsypkę i obsypkę musi być wystarczająco zagęszczalny. Rury układa się na wyrównanym i utwardzonym dnie rowu. Obsypkę wykonuje się warstwami, z ubijaniem.

Jeśli trasa rurociągu znajduje się w obszarach, w których występują gleby klasy V do VII. lub występowania gleb klasy V do VII. nie można wykluczyć, konieczne jest układanie rurociągu w łożysku piaskowym.

ŁĄCZENIE

Do łączenia poszczególnych rur używa się

przede wszystkim elektrozłączek, wyjątkowo mechanicznych złączek zaciskowych. Przy zastosowaniu elektrozłączek powstaje całkowicie szczelne, jednorodne złącze, dlatego w systemie FV ENERGEO stosujemy najwyższej jakości elektrozłączki Georg Fisher.

SPAWANIE

Do łączenia rur FV ENERGEO HDPE i HDPE-RC z kształtkami można stosować zgrzewanie doczołowe, polifuzyjne lub elektrozłączki, które dla systemu FV ENERGEO zalecamy. Oprócz bezproblemowego tworzenia złącza bezpośrednio w terenie, elektrozłączki umożliwiają również montaż całego systemu rur dzięki zintegrowanym zaciskom.

Prace spawalnicze muszą wykonywać pracownicy posiadający uprawnienia do spawania tworzyw sztucznych.

Niedopuszczalne jest spawanie polietylenu z polipropylenem oraz spawanie rur i kształtek z polietylenu rozgałęzionego (LDPE, PE) i liniowego (HDPE, HDPE-RC). Jeżeli konieczne jest połączenie obu materiałów, należy użyć złączek mechanicznych.

Najważniejsze operacje mające na celu osiągnięcie wysokiej jakości złącza spawu to:

- Oczyszczenie końców rur i ewentualnie kształtek z zanieczyszczeń mechanicznych.

- Prostopadłe przycinanie końców rur tak, aby maksymalna odległość przy ich połączeniu wynosiła 0,5 mm.

- Sprawdzenie wzajemnego przesunięcia rur, które nie może przekroczyć 1/10 grubości ścianki (uwaga na rury o różnej tolerancji ciśnienia!).

- Do spawania polifuzyjnego i elektrycznego: usuwanie utlenionej warstwy tworzywa sztucznego, a następnie czyszczenie stosownym środkiem odtłuszczającym i czyszczącym. Czyszczenie wykonuje się tuż przed spawaniem, a oczyszczone powierzchnie nie mogą być zanieczyszczone nawet przez dotyk dłoni.

- Miejsce, w którym prowadzi się spawanie doczołowe lub polifuzyjne, powinno być chronione przed warunkami atmosferycznymi.

Należy zachować ostrożność podczas spawania w niskich temperaturach - minimalne dopuszczalne temperatury, w których można jeszcze spawać, zależą od właściwości spawarek lub elektrozłączek. Przy spawaniu doczołowym lub polifuzyjnym podczas silnego wiatru konieczne jest, oprócz sprawdzenia właściwego ustawienia temperatury urządzeń spawalniczych, także sprawdzenie ich temperatury rzeczywistej. Temperatura spawania do spawania doczołowego PE wynosi od 200 do 220 ° C, dla spawania polifuzyjnego wynosi od 250 do 270 °C. Ważne jest obserwowanie przebiegu czasowego poszczególnych operacji, w tym czasu chłodzenia, podczas którego spoiny nie można obciążać mechanicznie. Tutaj odsyłamy do instrukcji producentów poszczególnych urządzeń spawalniczych, a w szczególności do obowiązkowych szkoleń.

ŁĄCZENIE MECHANICZNE

Mechaniczne złączki zaciskowe umożliwiają łączenie różnych materiałów oraz stosowanie nawet lekko owalnych rur, które złączki są w stanie ukształtować. Złączki mogą być metalowe lub plastikowe. Prawidłowo wykonane złącze ma jednakową lub wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż same połączone rury łącząca. Do tej grupy można zaliczyć także łączenie za pomocą kołnierzy.

MANIPULACJA RURAMI, WYTRZYMAŁOŚĆ MECHANICZNA I ZMIANA KIERUNKU RUR (GIĘCIE)

Nie wolno przeprowadzać formowania rur na gorąco na placu budowy. Elastyczność PE pozwala jednak na zmianę kierunku lub skopiowanie rzeźby terenu poprzez tworzenie łuków o promieniu R, dla których, w zależności od temperatury, obowiązują zasady (niezależnie od ciśnienia rury):

20°C.................. 20 x D

20°C.................. 35 x D

20°C.................. 50 x D

gdzie D jest zewnętrzną średnicą rury. Odpowiednio wykonany wykop może więc oznaczać zarówno oszczędność materiału, jak i czasu.

Większe zmiany kierunku wymagają jednak zastosowania odpowiednich kształtek.

Szpule z rurami muszą być chronione przed uszkodzeniami mechanicznymi. W przypadku widocznych uszkodzeń górnej warstwy (przecięcia lub zdarcia) konieczne jest wycięcie danej części rury i połączenie końców odpowiednią kształtką.

Rury można odwinąć tylko odwrotnie, niż zostały nawinięte podczas produkcji. Zabronione jest rozwijanie spiralnie, gdy ścianka rury podlega naprężeniom skrętnym i grozi „złamanie” rury!

Żeliwne armatury i kształtki muszą być instalowane w taki sposób, aby ich ciężar lub siła wymagana do ich obsługi nie powodowały działania na rury sił, które nie były przewidziane podczas projektowania. Zaleca się mocowanie zaworów „stałym punktem” - tzn. za pomocą betonowego bloku itp.