Odwierty do pomp ciepła

W Sator specjalizujemy się w wykonywaniu pionowych wymienników ciepła dla gruntowych pomp ciepła – jest to nasza główna działalność. Dzięki naszej staranności na każdym etapie realizacji, zapewniamy bezawaryjne działanie wszystkich naszych systemów. Nasze atuty:

Realizacja odwiertów do gruntowych pomp ciepła wymaga spełnienia szeregu wymogów formalno-prawnych. Zapewniamy pełną obsługę w zakresie przygotowania Projektu Robót Geologicznych oraz Planu Ruchu Zakładu:

• Projekt Robót Geologicznych – dokument konieczny przy odwiertach powyżej 30 metrów głębokości,

• Plan Ruchu Zakładu – dla odwiertów głębszych niż 100 metrów lub leżących w obszarze górniczym, wymagane jest zatwierdzenie Planu Ruchu Zakładu przez Okręgowy Urząd Górniczy.

Zarządzamy wszystkimi formalnościami prawnymi, zapewniając zgodność z przepisami prawa geologicznego i górniczego. Nasza oferta obejmuje:

• Pełną obsługę geologiczną – Nasz geolog opracowuje wszelkie wymagane dokumenty, w tym projekty robót geologicznych, dokumentację geologiczną, koordynując współpracę z urzędami.

• Koordynację formalności górniczych – Kierownik ruchu zakładu odpowiada za przygotowanie Planu Ruchu Zakładu oraz kontakt z Okręgowym Urzędem Górniczym.

• Doradztwo na każdym etapie inwestycji – Oferujemy wsparcie od wstępnych analiz po odbiory końcowe, gwarantujemy sprawny przebieg inwestycji.

Więcej informacji znajdziesz w sekcji: Projekt Robót Geologicznych oraz Plan Ruchu Zakładu. 

W procesie wykonywania odwiertów do gruntowych pomp ciepła kluczowym etapem jest prawidłowe cementowanie otworów. Cementowanie wykonujemy iniekcyjnie od dołu odwiertu, co zapewnia pełne wypełnienie przestrzeni pierścieniowej. Zatłaczany zaczyn cementowy wypiera płuczkę wiertniczą, wypełniając przestrzeń wokół sondy wymiennika ciepła. Dzięki temu procesowi:

• Eliminujemy ryzyko powstawania pustych przestrzeni w odwiertach, co zwiększa efektywność wymiany ciepła i minimalizuje ryzyko uszkodzeń rur.

• Chronimy instalację przed ruchami górotworu, które mogą prowadzić do deformacji lub uszkodzeń sondy geotermalnej. Dzięki odpowiedniemu uszczelnieniu, system jest bardziej odporny na wszelkie przesunięcia i zmiany w strukturze górotworu, co zapewnia jego stabilność i długowieczność.

• Zapobiegamy migracji wód gruntowych pomiędzy różnymi warstwami wodonośnymi, co jest szczególnie ważne w przypadku zróżnicowanej geologii. W ten sposób chronimy zarówno efektywność wymiany ciepła, jak i środowisko naturalne, zapobiegając zanieczyszczeniu dolnych warstw wodonośnych przez wody opadowe lub powierzchniowe.

• Zapewniamy wysoką wytrzymałość i szczelność odwiertu, co przekłada się na długowieczność i stabilność systemu.

TermorotaS – specjalistyczny zaczyn cementacyjny

TermorotaS to nowoczesny materiał używany do uszczelniania przestrzeni pierścieniowej między sondą geotermalną a ścianą otworu wiertniczego. Jego zalety obejmują:

• Wysoką przewodność cieplną (2 W/mK), co pozwala na efektywny transfer ciepła między sondą a górotworem.

• Bezpieczeństwo ekologiczne – materiał jest oparty na naturalnych surowcach, dzięki czemu może być stosowany nawet w strefach ochrony wód pitnych.

• Odporność na chemiczne zanieczyszczenia – odpowiednie uziarnienie i dodatki spoiw hydraulicznych zapewniają trwałość w środowiskach z obecnością siarczanów i innych zanieczyszczeń.

• Elastyczność i szczelność – TermorotaS dokładnie wypełnia przestrzeń wokół sondy, zapobiegając przepływom wód gruntowych i chroniąc instalację.

1. Jak głębokie muszą być odwierty pod gruntową pompę ciepła? 
   Głębokość odwiertów zależy od kilku kluczowych czynników, takich jak:
   – zapotrzebowanie budynku na ciepło,
   – powierzchnia dostępna pod wykonanie odwiertów,
   – warunki geologiczne.
   
   Standardowe odwierty mają głębokość od 70 do 200 metrów, jednak w niektórych przypadkach mogą sięgać nawet 300 metrów lub więcej.
   
   Najbardziej popularna głębokość to 100 m, ponieważ w takim przypadku nie ma konieczności sporządzania Planu Ruchu Zakładu.
   
   Z głębszych odwiertów pozyskuje się proporcjonalnie więcej energii, co wymaga zwiększenia przepływu cieczy. Zwiększenie przepływu powoduje jednak wzrost oporów hydraulicznych, dlatego dla odwiertów powyżej 150 m stosuje się inne konstrukcje wymienników, takie jak podwójna sonda U fi 40 lub pojedyncza fi 45.
   
    
2. Ile mocy i energii można uzyskać z 1 metra bieżącego odwiertu?
   Z 1 metra bieżącego odwiertu można uzyskać od 30 do 80 W mocy grzewczej. Średnia wartość to około 50 W mocy grzewczej lub 100 kWh/rok energii grzewczej.
   
   Te wartości pozwalają na szybkie oszacowanie przybliżonej wielkości dolnego źródła ciepła. Należy jednak pamiętać, że są to wartości orientacyjne i każdy przypadek powinien być rozpatrywany indywidualnie, szczególnie podczas projektowania systemu.
   
   Dokładna ilość uzyskanej mocy zależy od takich czynników jak:
   – warunki geologiczne,
   – właściwości termiczne gruntu,
   – konstrukcja wymiennika,
   – sprawność pompy ciepła.
   
   Kluczowe jest również odpowiednie rozmieszczenie odwiertów, aby uniknąć wzajemnego oddziaływania między sondami, co mogłoby wpłynąć na efektywność systemu.
    
3. Ile odwiertów potrzeba do instalacji gruntowej pompy ciepła? 
   Liczba odwiertów zależy przede wszystkim od zapotrzebowania na energię oraz rodzaju gruntu. W przypadku większych budynków lub gdy grunt charakteryzuje się niższą przewodnością cieplną, może być konieczne wykonanie nawet kilkudziesięciu odwiertów.
   Dla domów jednorodzinnych najczęściej stosuje się od dwóch do kilku odwiertów o głębokości od 80 do 200 metrów. Natomiast w przypadku większych obiektów, takich jak budynki komercyjne czy przemysłowe, liczba odwiertów może sięgać nawet kilkuset.
    
4. Czy wykonujecie odwierty dla dużych obiektów komercyjnych i przemysłowych?
   Tak, specjalizujemy się w realizacjach odwiertów dla dużych inwestycji, takich jak obiekty handlowe, przemysłowe czy biurowce. Oferujemy kompleksową usługę, która obejmuje doradztwo, projektowanie, obsługę formalno-prawną oraz wykonawstwo na dużą skalę.
    
5. Czy wszędzie można wykonać odwierty do gruntowych pomp ciepła?
   Tak, odwierty można wykonać niemal wszędzie, jednak warunki geologiczne mogą wpływać na koszt ich wykonania. Jedynym ograniczeniem może być zbyt mała powierzchnia terenu, która uniemożliwi ustawienie sprzętu wiertniczego lub wykonanie odpowiedniej liczby odwiertów.
   Przed rozpoczęciem prac zawsze przeprowadzamy analizę geologiczną terenu, aby ocenić jego przydatność oraz dobrać odpowiednią technologię wiercenia.
    
6. Czy odwierty można wykonywać pod budynkiem?
   Tak, odwierty można wykonywać pod budynkiem. Przykładem jest realizacja 145 odwiertów o głębokości 90 m.b. pod budynkiem Uniwersytetu Warszawskiego przy ulicy Banacha w Warszawie.
    
7. Jakie są możliwości zwiększenia wydajności odwiertów? 
   Aby zwiększyć wydajność odwiertów, najczęściej stosuje się: 
   – sondy o większej średnicy lub podwójne sondy,
   – lepszej jakości cementy, takie jak TermorotaS,
   – zwiększenie łącznego metrażu odwiertów.
    
8. Jakie rodzaje sond geotermalnych są dostępne i czym się różnią?
   Oferujemy różne rodzaje sond geotermalnych, w tym:
   – sondy typu U-rurka (pojedyncze, podwójne, potrójne),
   – sondy fi 45 mm,
   – TurboCollector MuoviTech,
   – sondy PE-Xa Rehau.
   Różnią się one konstrukcją, średnicą i materiałem, co ma wpływ na efektywność wymiany ciepła oraz trwałość instalacji.
    
9. Czy warto cementować odwierty?
   Tak, cementowanie odwiertów jest kluczowe dla zapewnienia szczelności instalacji, ochrony środowiska oraz zwiększenia efektywności wymiany ciepła. Cementowanie iniekcyjne zapobiega migracji wód gruntowych między warstwami wodonośnymi, chroni sondy przed uszkodzeniami oraz eliminuje ryzyko wystąpienia pustych przestrzeni w otworze, co mogłoby negatywnie wpłynąć na efektywność systemu.
    
10. Na czym polega cementowanie iniekcyjne i dlaczego jest ważne?
    Cementowanie iniekcyjne polega na wypełnieniu przestrzeni między sondą a ścianą otworu specjalnym zaczynem cementowym od dołu odwiertu. Proces ten wykonuje się za pomocą przewodu wiertniczego lub dodatkowej rury wprowadzonej do odwiertu. Zapewnia to pełne wypełnienie, zwiększa efektywność wymiany ciepła i chroni środowisko przed zanieczyszczeniami.
     
11. Jakie materiały są stosowane do cementowania odwiertów?
    Używamy specjalistycznych mieszanek, takich jak TermorotaS, które charakteryzują się wysoką przewodnością cieplną, elastycznością oraz odpornością na zanieczyszczenia chemiczne. Materiały te są ekologiczne i bezpieczne dla wód gruntowych.
     
12. Jakie są metody testowania szczelności i wydajności odwiertów?
    Wykonujemy ciśnieniowe próby szczelności oraz próby przepływu przed i po instalacji sond. Dodatkowo oferujemy Testy Reakcji Termicznej (TRT), które pozwalają ocenić efektywność wymiany ciepła.
     
13. Jakie są koszty wykonania odwiertu?
    Koszt wykonania odwiertu zależy od kilku czynników, w tym:
    – głębokości odwiertu,
    – warunków geologicznych (np. skały miękkie, twarde, teren zróżnicowany geologicznie),
    – zastosowanych materiałów (np. PE100-RC, PE-Xa, ilość zaczynu cementacyjnego),
    – konstrukcji wymiennika (np. pojedyncza sonda fi40, podwójna sonda fi40, sonda fi45),
    – sposobu połączenia wymienników (np. wprowadzenie do budynku, komora rozdzielaczowa, rozdzielacz wewnątrz budynku, długość rurociągu tranzytowego, zastosowanie preizolacji, monitoring dolnego źródła ciepła).
    
    Aby uzyskać dokładną wycenę, prosimy o kontakt w celu przygotowania indywidualnej oferty.
    
    Standardowy koszt wymiennika (o konstrukcji pojedynczej U-rurki PE100-RC z wypełnieniem TermorotaS i głębokości 100 m) z podłączeniem do domu jednorodzinnego wynosi od 16 000 do 25 000 PLN, w zależności od warunków geologicznych i terenu.
     
14. Czy potrzebuję pozwolenia na wykonanie odwiertów?
    Tak, wykonanie odwiertów wymaga spełnienia określonych wymogów formalno-prawnych. Dla odwiertów głębszych niż 30 metrów konieczne jest sporządzenie Projektu Robót Geologicznych. Przy odwiertach o głębokości powyżej 100 metrów lub znajdujących się na obszarach górniczych wymagany jest Plan Ruchu Zakładu, który musi być zatwierdzony przez Okręgowy Urząd Górniczy.
     
15. Czy odwierty wymagają konserwacji po zakończeniu instalacji?
    Po prawidłowym wykonaniu i zacementowaniu odwierty są bezobsługowe. Zaleca się jednak regularne przeglądy systemu pompy ciepła (co 1-3 lata), aby zapewnić jego optymalną pracę.
     
16. Czy odwierty pod gruntowe pompy ciepła mogą szkodzić środowisku? 
    Odpowiednio wykonane odwierty nie stanowią zagrożenia dla środowiska. Kluczowe jest jednak prawidłowe uszczelnienie przestrzeni pierścieniowej, aby zapobiec mieszaniu się wód gruntowych z różnych warstw oraz uniknąć przenikania zanieczyszczeń do dolnych warstw wodonośnych.
     
17. Jakie technologie wiercenia stosuje się przy wykonywaniu odwiertów?
    Stosujemy różne technologie wiercenia, w tym wiercenie obrotowe na prawy obieg płuczki oraz wiercenie młotkiem dolnym (DTH) na sprężone powietrze. Dobór metody jest kluczowy dla ekonomiczności oraz efektywności wykonywanych prac.
     
18. Czy odwierty pod gruntową pompę ciepła mogą być wykorzystywane do innych celów, takich jak pobór wody? 
    Nie wykonuje się odwiertów, które pełnią funkcję zarówno wymiennika ciepła, jak i studni głębinowej. Fizycznie jest to możliwe, jednak mieszanie tych dwóch systemów może prowadzić do problemów technicznych oraz środowiskowych. Przy większych instalacjach można rozważyć systemy otwarte, które wykorzystują wody podziemne jako nośnik ciepła. Wymagają one jednak osobnego zezwolenia na pobór i zrzut wody, a także wiążą się z opodatkowaniem korzystania z wód, co znacząco wpływa na ekonomiczność tego rozwiązania dla dużych obiektów przemysłowych.
     
19. Czy odległość między odwiertami ma znaczenie? 
    Tak, minimalna odległość między otworowymi wymiennikami ciepła ma duże znaczenie i różni się w zależności od kraju oraz przepisów lokalnych. Przykładowo:
    – W Danii minimalna odległość wynosi 20 metrów ze względu na surowe wymogi.
    – W Niemczech standardowa odległość to zazwyczaj 6 metrów, ale może wynosić od 5 do 10 metrów w zależności od landu (stan z 2019 roku).
    
    W Polsce, poprzednie wytyczne PORT PC sugerowały następujące minimalne odległości między wymiennikami:
    – 6 metrów dla wymienników o głębokości poniżej 70 metrów,
    – 8 metrów dla wymienników o głębokości od 70 do 100 metrów,
    – Dla wymienników głębszych odległość miała wynosić co najmniej 8% ich długości.
    
    Zalecenia te wprowadzały pewne trudności, zwłaszcza na małych działkach, gdzie większa głębokość odwiertów była wymagana z uwagi na brak przestrzeni. Zwiększając głębokość, chciano uzyskać więcej metrów wymiennika na ograniczonej powierzchni. Jednak powyższe zapisy uniemożliwiały takie rozwiązanie, ponieważ im głębsze były odwierty, tym większa musiała być zachowana odległość między nimi, co ograniczało możliwość maksymalnego wykorzystania dostępnego terenu.
    
    Aktualne wytyczne PORT PC z 2021 roku zalecają minimalną odległość 6 metrów dla wszystkich odwiertów o głębokości do 200 metrów oraz dla instalacji o łącznej mocy do 30 kW. W szczególnych przypadkach dopuszcza się zmniejszenie tej odległości, pod warunkiem potwierdzenia odpowiednimi obliczeniami symulacyjnymi.
    
    Ten zapis nie rozwiązuje w pełni problemu, szczególnie w przypadku obiektów, które pozyskują energię wyłącznie na potrzeby ogrzewania. Warto rozróżnić dwa systemy:
    1. Dolne źródło ciepła, które służy wyłącznie do ogrzewania budynku. W tym przypadku odległość 6 metrów może być niewystarczająca. Po kilku latach eksploatacji może dojść do wychłodzenia górotworu i obniżenia parametrów pracy pompy ciepła. Zwiększenie odległości do 8-12 metrów, zwłaszcza w przypadku domków jednorodzinnych, to niewielki dodatkowy koszt inwestycyjny, który zapewnia bezpieczniejsze i stabilniejsze źródło energii.
    2. Podziemne magazyny ciepła i chłodu, gdzie energia jest wykorzystywana zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia obiektów. W takich systemach odległości między wymiennikami mogą być mniejsze, co zwiększa wydajność magazynowania energii w górotworze. Od kilkunastu lat przeprowadzamy systematyczne pomiary w jednym z naszych magazynów ciepła i chłodu, gdzie wymienniki o łącznej długości 16 000 m.b. są rozmieszczone co 6 metrów.
    
    Nasze fizyczne pomiary pokazują, że przy takiej odległości wzajemne oddziaływanie wymienników jest minimalnie. Amplituda temperatury w odległości 6 metrów od wymiennika wyniosła maksymalnie 0,4°C w całym okresie eksploatacji. 
    
    Wytyczne VDI sugerują, że odległości między wymiennikami w takich systemach mogą wynosić od 2 do 5 metrów. Należy jednak pamiętać, że mniejsze odległości mogą zwiększać ryzyko kolizji podczas wiercenia, zwłaszcza gdy oś otworu ulegnie odchyleniu od pionu.
     
20. Jakie są minimalne odległości odwiertów od budynków i instalacji, drzew?
    Zgodnie z wytycznymi PORT PC, minimalne odległości odwiertów wynoszą:
    – 1,5 m od fundamentów budynków,
    – 1,5 m od instalacji wodociągowych, kanalizacyjnych oraz deszczowych,
    – 1,5 m od instalacji elektrycznych, gazowych, telekomunikacyjnych oraz ciepłowniczych,
    – 1,5 m od korony drzew o głębokich korzeniach.
    
    W praktyce jednak, ze względu na zagęszczenie innych sieci na działce, nie zawsze możliwe jest spełnienie tych wymogów. W takich przypadkach prace muszą być prowadzone ze szczególną ostrożnością.
     
21. Jakie wytyczne obowiązują dla odległości odwiertów od granic działki?
    Zgodnie z wytycznymi PORT PC, minimalna odległość odwiertów od granicy sąsiedniej posesji powinna wynosić 2,5 metra. Istnieje możliwość zmniejszenia tej odległości po uzyskaniu pisemnej zgody właściciela sąsiedniej działki.
     
22. Na jakiej głębokości powinno się układać odcinki poziome oraz rurociągi tranzytowe dolnego źródła ciepła?
    Minimalna głębokość ułożenia rurociągów poziomych powinna wynosić co najmniej 20 cm poniżej strefy przemarzania gruntu.
     
23. Czy instalacja odwiertów wpływa na stabilność gruntu? 
    Odpowiednio wykonane odwierty nie wpływają na stabilność gruntu. Kluczowe jest jednak prawidłowe cementowanie przestrzeni pierścieniowej, aby zapobiec osuwaniu się gruntu oraz wnikaniu wód gruntowych do otworu wiertniczego. Ma to szczególne znaczenie, gdy odwierty wykonywane są pod budynkami.
     
24. Jak długo trwa wykonanie jednego odwiertu? 
    Czas wykonania odwiertu zależy od jego głębokości oraz warunków geologicznych. Standardowy odwiert o głębokości 100 metrów można wykonać w ciągu 1 dnia. W korzystnych warunkach można zrealizować nawet 4 odwierty dziennie, jednak w trudniejszych regionach próbny odwiert może zająć od 2 do 3 dni.
     
25. Czy odwierty mogą być wykonywane w każdej porze roku? 
    Tak, odwierty można wykonywać przez cały rok, ale trudne warunki terenowe, takie jak mrozy, mogą wydłużyć czas pracy. Zwykle przyjmujemy, że –3°C to graniczna temperatura, przy której można bezpiecznie prowadzić roboty
     
26. Jakie są najczęstsze problemy z odwiertami? 
    Do najczęstszych problemów należą: nieprawidłowa cementacja, uszkodzenia mechaniczne sond oraz problemy z przewodnością cieplną gruntu. Wszystkie te kwestie mogą być rozwiązane przez odpowiednie zaprojektowanie i wykonanie systemu.
     
27. Czy istnieje ryzyko zamrożenia sondy geotermalnej? 
    Nie, ryzyko zamrożenia sondy geotermalnej nie istnieje, jeśli system został prawidłowo zaprojektowany i wykonany. W dobrze zaprojektowanych instalacjach temperatura czynnika w sondzie nie spada poniżej 0°C.
     
28. Co to jest gradient geotermalny i jak wpływa na wydajność odwiertów? 
    Gradient geotermalny to wskaźnik wzrostu temperatury gruntu wraz z głębokością. W Polsce średni gradient geotermalny wynosi około 3°C na 100 metrów głębokości. Im wyższy gradient, tym więcej ciepła można pobrać, co zwiększa efektywność systemu.
     
29. Jaka jest poprawna nazwa odwiertów do pomp ciepła?
    Różne podmioty stosują różne nazewnictwo w odniesieniu do odwiertów wykorzystywanych w instalacjach pomp ciepła.
    
    Według Słownika Języka Polskiego PWN "odwiert" to otwór przygotowany do eksploatacji. W terminologii akademickiej, np. na AGH (Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu), odwierty naftowe definiuje się jako uzbrojone otwory przygotowane do eksploatacji. Dlatego też w kontekście pomp ciepła właściwe wydaje się użycie określenia "otworowe wymienniki ciepła".
    
    Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła (PORT PC) sugeruje nazwę „pionowe GWC” (gruntowe wymienniki ciepła). Inne nazwy, z którymi można się spotkać, to:
    – sonda geotermalna,
    – sonda geotermiczna,
    – sonda pionowa,
    – pionowy wymiennik ciepła.
    
    Wszystkie te określenia odnoszą się do tego samego typu instalacji.
    
    W praktyce do otworu wiertniczego wprowadza się sondę, która po umieszczeniu i zacementowaniu pełni funkcję wymiennika ciepła. Popularne określenie „odwiert dla gruntowej pompy ciepła” jest uproszczeniem, ale powszechnie używanym i zrozumiałym terminem.
     
30. Jak mówić o „ziemi” w kontekście pozyskiwania ciepła z odwiertów do gruntowej pompy ciepła?
    W kontekście pozyskiwania ciepła z odwiertów do gruntowych pomp ciepła można spotkać różne terminy, takie jak Ziemia, ziemia, grunt oraz górotwór.
    Zgodnie z Polskim Prawem Geologicznym i Górniczym, oficjalne sformułowanie to „pozyskiwanie ciepła z Ziemi”. Jest to termin, odnoszący się do całej planety jako źródła energii geotermalnej.
    W potocznym języku oraz w Internecie często używa się określenia „ziemia”, co odnosi się bardziej do powierzchni gruntu, czy warstw geologicznych, z których pobierane jest ciepło.
    
    Innym terminem technicznym, stosowanym w odniesieniu do materiału, z którego czerpie się energię, jest „górotwór”. Odnosi się on do warstw skalnych, które stanowią źródło ciepła dla gruntowych pomp ciepła, i często jest stosowany w dokumentacjach technicznych oraz naukowych.
    
    W kontekście pracy gruntowych pomp ciepła również używa się również określenia „grunt”.
    Wybór odpowiedniego terminu zależy od kontekstu oraz indywidualnych preferencji.