Praktické zkušenosti s provozem plošných kolektorů

V dubnu 2009 proběhl průzkum u dvaceti majitelů tepelných čerpadel IVT s plošnými kolektory
Cílem průzkumu bylo zjistit, jak se tyto zdroje tepla chovají na konci relativně studené zimy a zároveň zjistit, jak je to s rozšířenými mýty o vymražení země kolem kolektoru, ovlivnění vegetace, nutné letní odstávce kolektoru a případné devastaci zahrady

Podmínky průzkumu

Dotazování uživatelů tepelného čerpadla probíhalo na přelomu března a dubna, kdy se nejnižší denní teploty pohybovaly v rozmezí -3°C až +3°C. Tomuto období předcházel leden, který byl o 1,2°C chladnější než dlouhodobý normál a únor, který teplotně odpovídal dlouhodobému normálu.
Funkce plošných kolektorů tedy byla ověřena po studenější zimě, než odpovídá dlouhodobému průměru.Všechny plošné kolektory zahrnuté do průzkumu, byly navrženy podle návrhového software společnosti Tepelná čerpadla IVT.
Technické provedení bylo „skandinávské" tzn. dimenze potrubí 40 x 3,7, délka smyček až 300 m, rozteč mezi potrubím 1 m. Hloubka uložení se podle lokality pohybovala od 1,1 do 1,5 m.

Zjištěné výsledky

Průzkumem bylo zjištěno, že u 70 % zkoumaných plošných kolektorů se teplota na výstupu z kolektoru (tj. na vstupu do tepelného čerpadla), pohybovala na konci zimy v rozmezí od 0 do + 2,6°C. Průměrná teplota na výstupu z kolektoru u všech sledovaných instalací pak byla + 1,3°C. Průměrná teplota na výstupu z tepelného čerpadla do kolektoru byla -1,7°C.
Od průměru se výrazněji odchýlilo 30 % instalací, z toho 15 % mělo vyšší teplotu než 2,6°C a 15 % teplotu nižší než 0°C.
Nejvyšší výstupní teplotu +5,6°C vykázal experimentální plošný kolektor, uložený v hloubce 2 m, který je ale zásobován i odpadním teplem z klimatizace domu. Nejde tedy čistě o plošný kolektor jako v ostatních případech a proto je i uložen hlouběji, než je u běžných kolektorů doporučeno.
Nejhorší kolektor pracoval s výstupní teplotou -1,5°C. V tomto případě bylo podrobnějším zkoumáním příčin této odchylky zjištěno, že kolektor je ze zhruba poloviny uložen v písku a štěrku a je oproti návrhovému programu IVT o přibližně 15 % poddimenzován. V tomto případě ale nešlo o chybu projektanta, nebo dodavatele tepelného čerpadla. Viníkem byly hodně nestandardní geologické podmínky pozemku, kdy část pozemku měla normální hliněné podloží a část byla náplava štěrků a písků o které se dopředu nevědělo. Díky velikosti pozemku nebylo možné plochu kolektoru dodatečně zvětšit. Pozitivní je, že i při takto výrazném poddimenzování není teplota z kolektoru nějak kritická a tepelné čerpadlo pracuje jen s přibližně o 5 % nižším topným faktorem, než byl celkový průměr.
Aby byly zohledněny oblasti s různou výpočtovou venkovní teplotou, byly do průzkumu zahrnuty i instalace v horách. Zdíkov (-18°C, 750 m.n.m) a Borová Lada (-21°C, 900 m.n.m) na Šumavě a tři instalace v Jizerských horách s výpočtovou teplotou -18°C. U těchto instalací ležících v oblastech s extrémně nízkými teplotami, byla průměrná teplota z kolektoru +0,4°C! Naopak, když ze zkoumaných instalací vybereme pouze kolektory ležící v teplejších oblastech s výpočtovou teplotou -12°C, byla průměrná teplota na výstupu z kolektoru +2,7°C.

Ovlivňují plošné kolektory vegetaci na zahradě?

V průzkumu byly zařazeny instalace, které jsou v provozu 2 až 10 topných sezon. Součástí průzkumu byl i dotaz, zda kolektor nějak zásadně ovlivňuje stav zahrady.
U všech dotazovaných provozovatelů k žádným zásadním negativním změnám nedošlo. U některých plošných kolektorů, došlo v prvních letech provozu k mírnému poklesu terénu nad výkopy, což je způsobeno nedostatečným zhutněním při zásypu výkopů.
Další zjištěným jevem na více instalacích byla změna kvality a barvy trávy nad kolektorem, která je hustší a zelenější. Tento jev je způsoben větší vlhkostí v okolí trubek kolektoru, která trávě prospívá. Vlhkost vzniká postupným rozpouštěním ledu vytvořeného v průběhu zimy v okolí trubek.
U několika instalací sledovali uživatelé, že nad kolektorem se drží na jaře sníh o jeden až dva dny déle než na okolních plochách.

Průzkum potvrdil skvělé fungování zemních kolektorů

Průzkum potvrdil zkušenosti a poznatky, které měli jeho autoři s více než 1 500 plošnými kolektory instalovanými v průběhu 17 let v ČR podle metodiky IVT. Tepelná čerpadla s plošnými kolektory si v zimě zachovávají vysoký výkon a topný faktor jako čerpadla s vrty a v přechodných obdobích mají dokonce topný faktor výrazně lepší než u vrtů.
Negativní jevy, jako zamrznutí kolektoru, nebo zásadní ovlivnění vegetace nad kolektorem se objevují pouze u instalací, kde nejsou dodrženy základní parametry kolektorů, jako je správná hloubka a velikost.
Správně provedený zemní kolektor se nemůže nikdy vymrazit a je tou nejlepší volbou u objektů, kde je technicky možné zemní kolektor instalovat.