Talajhő

Itt az innovatív GRD rendszer az intelligens földhő kinyerés
„A legjobb az embernek és a természetnek”

GRD® = Geothermal Radial Drilling (geotermikus sugárirányú fúrás), a Tracto-Technik rendszere

A földhő – a kifizetődő energiaforrás

A földhő a jövő energiája és egyre szélesebb körben használják. Az új fúrási eljárások és fúrástechnikák tovább bővítik a lehetőségeket.

A jelenlegi leggyakoribb módszer, hogy a földhőt hosszú, függőleges furatokból nyerik. Az ehhez szükséges fúrási technika nagyon költséges és gyakran okoz jelentős károkat a felszínen

Nem szokatlan, hogy a beruházási költségek több mint 50 %-a a fúrás költségeiből adódik. Az ilyen kalkuláció sok háztulajdonos beruházási készségét fogja vissza. Az új GRD® - eljárással a költségek jelentősen csökkenthetők.

Ahogy a fa gyökerei a talajba hatolnak a GRD® - eljárás lehetővé teszi, hogy a földhő szondákat egy kis aknából sugárszerűen minden irányban és hajlásszöggel, akár az épületek alatt is létrehozzuk (ld. az ábrát).

Mindez az ehhez a megoldáshoz kifejlesztett kompakt – kisméretű – és kezelőbarát GEODRILL 4 R típusú fúrógéppel válik lehetségessé!

Az előnyök az alábbiakban jelentkeznek:

• beruházási költségek: a kedvező költségkalkulációs kiindulási feltételek alacsonyabb szondabeépítési költséget eredményeznek;
• szerelési idő: az építési terület egyszerű hozzáférhetősége, a csekély helyigény és a rövid előkészületi és levonulási idő;
• szondák beszerelése: egyszerű technika a szondák beszerelésére

A GRD®-rendszer előnyei az alábbi esetekben jelentkeznek

• a fűtési rendszer átalakítása
• sűrűn beépített lakóterületeken
• kis alapterületű lakóingatlanokon (pl. sorházak)
• új építési területeken

Piaci kitekintés

A német piacon például jelenleg évente a meglévő lakóépület állomány 2 %-át helyettesítik új épületekkel (vagy újítják fel), ami az épületállomány 50 évenként történő teljes kicserélődését jelenti. Ugyanezen a piacon már ma minden 9. épület geotermikus energiaellátással épül. Más fejlett európai országokban, mint pl. Svédország ez az arány már ma 90 %! A GRD® - rendszerrel a felhasználóknál az új építésekhez képest mintegy négyszer nagyobb lehetőség jelentkezik a talajfelszín-közeli építési tartományban.

A földhő használatának előnyei:

• A fűtés a talajzónából nyert hőenergiával történik, melyet a hőszivattyúval fűtési energiává alakítanak át. A hőszivattyú üzemeltetési energiája (saját fogyasztása) maximum a teljes teljesítményének a 25 %-át érheti el, azaz az energiakinyerés 75 %-a GRD®-vel történik, és legfeljebb 25 % idegen energia (pl. áram) hozzáadására van szükség.
• A hőszivattyúnál nem jelentkezik igény pl. olajtartályra, annak helyére, házbekötésre stb.
• Nincs kémény és így kéményseprés sem.
• Nincs idegeskedés az olaj- és gázárak miatt.
• A nagy üzembiztonság különösen a hosszú téli hideg hónapok során szintén a földkő kinyerésének előnyeként jelentkezik.
• Nincs CO2 kibocsátás.

(Megjegyzés: 2006-ban Németországban, 24000 földhő rendszert szereltek, kétszer annyit mint 2005-ben)

Az innovatív GRD® rendszer

A GRD®-rendszer egyesíti a két teljesen különböző rendszer előnyeit, azaz a vízszintesen elhelyezett földhő kollektorok (gyűjtők) és a függőleges fúrással létrehozott földhő szondák előnyeit.
A felületközeli GRD®-rendszer megjeleníti mindkét dimenziót (kiterjedést), és kihasználja a rendelkezésre álló területet (telket) mind mélységében, mint felületében anélkül, hogy a mélyebben megjelenő talajvíz rétegeket megzavarná. A kifejlesztett megoldás jelentősen csökkenti a földhő szondák beépítésének műszaki szükségleteit és költségeit.
Minél nagyobb a furatok legyezőszerűen szétterített kialakítása, annál alacsonyabb a köztük esetleg fellépő kölcsönhatás. A max. 40 m furathossz révén a talajhő szondák túlnyomórészt az évszakoktól és a napsugárzástól befolyásolt talajzónán belül helyezkednek el, amely állandó hőkivételt eredményez, amely a nedves, vízvezető zónában különösen hatékony. Az ilyen talajzónák megfúrása (elérése) különösen ajánlott.
A terület (telek) alakjától függően ajánlott a földhő szondák elhelyezése a telek közepéről csillagszerűen elrendezve, ugyanakkor figyelembe vehető a lehetőleg rövid ellátó vezeték (a fúrási aknától a hőszivattyúig) kialakítása.

A GRD® -eljárás jellemzői:

• A terület (telek) optimális kihasználása a többdimenziós szondaelhelyezés révén.
• Szondabeépítés bármely irányban és szögben (35º-tól 65º-ig).
• Tudatos ráfúrás a nedves, vízvezető talajrétegekre, a mélyen fekvő talajvízrétegek zavarása nélkül.
• A furathosszak alkalmazkodhatnak a terület geometriai kialakításához és a helyi talajviszonyokhoz.
• Magas és tartós hőkinyerés.
• Tiszta és karbantartásokat nem igénylő szerelvény elhelyezés a jól hozzáférhető aknarendszer révén.
• Nagyteljesítményű, tartós talajszondák elhelyezhetősége.
• Gyors megtérülés az alacsony beruházási költségek következtében.

A berendezés, a GEODRILL 4R kompakt fúrógép:

• A gumilánctalpas de kicsi és csekély tömegű GEDRILL4R típusú fúrógép egy kisebb utánfutón is szállítható.
• A terület (telek) szépen kialakított részein (diszkő, pázsit) a könnyű berendezés a gumilánctalpakon alig okoz károsodást vagy nyomot.
• A GEODRILL 4R fúrógép fúróegységét az előre kialakított 1 m átmérőjű aknára helyezik.
• A fúróoszlop fúrási dőlésszöge 35º és 65º között 5º-onként állítható.
• A különféle talajokhoz mindig a megfelelő fúrószerszám / fúrási eljárás választható.
• A munkafolyamatok távirányítóról vezérelhetők.

A GEODRILL 4R típusú fúrógép jellemzői:

• kicsi, kompakt, könnyű, nagy teljesítőképességű;
• kifejezetten a radiális hőszondák kialakítására tervezték;
• különösen sokoldalú munkavégzésre képes és rendkívül rugalmasan oldható meg  kezelése, irányítása;
• óvja a terület (telek) felületét (aszfalt, díszburkolat, pázsit, díszítések stb.);
• alacsony költségekkel üzemel;
• csekély a helyigénye, gyorsan előkészíthető az üzeme, egy helyről elkészíti az összes furatot, könnyen kezelhető;
• 35º és 65º között bármilyen dőlésszögű furat készíthető;
• alacsony kibocsátás (zaj, kipufogógáz, CO2) üzemközben;
• a terület (telek) nehéz megközelíthetősége nem jelent korlátozottságot a gép használatában, bárhová be tud menni ill. bevihető;
• előny a gép fúróegységének és a járórésznek a szétválasztásából;
• a fúrási akna (Ø 1 m, szélesség 1 m) akár házilag is kivitelezhető;
• szükséges munkafelület csupán: 2800 x 1500 x 2000 mm;
• 47,4 kW Hatz dízelmotor;
• 3500 Nm forgatónyomaték (a fúrószáron), max. 40 kN előtoló- és visszahúzó erő.

GEODRILL 4R a talajhő hatékony kinyerésére

A szabadalmaztatott GRD®-rendszer többféle fúrási rendszert használ (öblítésre pl. vizet és/vagy sűrített levegőt) annak érdekében, hogy akár laza kőzetet vagy sziklát is átfúrjon. A radiálisan elhelyezett furatok csoportját egy kicsi ám erős berendezés készíti. A berendezés fő részei a meghajtó egység, a fúróegység és a forgókoszorú mely utóbbit az előre elkészített és lehelyezett (1 méter mély és 1 méter átmérőjű) aknára szerelnek. A munka elvégeztével ez az aknában ottmarad és a bekötések szerviz- és karbantartó munkáinak nyújt helyszínt.
A fúróegységet és az aknát a forgó koszorú köti össze, az aknán így elhelyezve az összes kívánt furat elkészítéséhez beállítható a fúróegység dőlésszöge és helyzete. A fúrás – előre kialakított fúrási tervnek megfelelően történik. A gép kezelése egyszerű, a betanított kezelőszemélyzet el tudja végezni.
A fúrófej és a béléscső állítja elő a szonda elhelyezéséhez szükséges átmérőjű furatot. A furathosszakat a terület (telek) adottságainak függvényében kell meghatározni.
A következő munkafázis a talajhő szondák behelyezése majd az azt követő nyomáspróba.
A szondával együtt behelyezett külön vékony PE csövön a szonda és a talaj közötti teret ki kell injektálni / tölteni. Injektáló / töltő anyagként többnyire speciális un.  termocementet használnak, amelynek igen jó hővezető képessége.
Az üzemkész talajhő szondákat a már említett aknában egy gyűjtővezetékben egyesítik amelyet azután a hőszivattyúhoz csatlakoztatnak. Jó tervezés és előkészítés esetén naponta átlagosan mintegy 60 méter teljesen készre szerelt szondahossz állítható elő.

Hőszükséglet – hőkiviteli teljesítmény – többletigény

A GRD®-rendszer kihozza azt ami lehetséges

Hőszükséglet

A GRD rendszer méretezése a hőszükséglettől, hőigénytől függ. Befolyásoló tényezők a lakóterület nagysága, a hőszigetelés minősége, a fűtési rendszer és az évi üzemidő. Egy jól szigetelt, új építésű egy családnak megfelelő 120 m2-es családi ház átlagos hőigénye 8 és 11 kW között van.

Hőkivételi teljesítmény

A döntő tényezőt a talaj tulajdonságai jelentik. Az ideális talaj a tartós és magas hőkiviteli teljesítményhez a nedves talaj és a szikla. Az áramló talajvíz jelentősen emeli a hőkinyerést.
Geológiai térképek adnak részletes tájékoztatást a talaj tulajdonságairól. Fontos lehet a terület ( telek) tulajdonosát megkérdezni a helyileg előforduló vízmozgásokról.
Az átlagos hőkivételi teljesítmény 40-50 W / szondahosszméter.

Megfelelő talajok

Laza kőzet, szikla és kevert geológiai képletek. A fúrófejek kiválasztása és az öblítés módja a geológiai viszonyoknak megfelelően történik.

Talajhőszonda szükséglet minta példa

10 kW megkívánt fűtőteljesítmény és évi 1800 óra üzemidő esetén az éves hőszükséglet 18000 kWó. Ebből 75 %-ot kell nyerni a talajból, azaz 13500 kWó-t. Ha a hőkivételi teljesítmény 50 W / szondaméter és az üzemidő 1800 óra/év, a talaj kb. 90 kWó/év/szondaméter hőmennyiséget szállít.
A 13500 kWó energiaigényhez így 150 méter összhosszúságú földhőszondára van szükség. Az egyes esetekre a hőszhükségletet az építész tervezőnek kell meghatároznia. Új hőszigetelő réteg felhasználásánál ajánlott az energiabizonyítvány kiállítása.

Hatékony hőkihasználás

Nagyon nagy jelentőséggel bír a földhőszondák hajlásszöge. A függőleges elhelyezésnél a szondák egymásra hatása igen jelentős és kicsi a hőlépcső mértéke. Radiális (sugárirányú) szondaelrendezésnél a szondák egymásra hatása csekély, a hőlépcső jelentős marad. Mindez magasabb hőkinyerést tesz lehetővé. Kisebb a lefagyás veszélye is.

Melegviz és hűtés

Ha a hőszivattyúval melegvizet is elő kell állítani, akkor évi 2400 üzemórával kell számolni és ennek megfelelően növelni kell a talajhő szondák hosszát és számát. Adott esetben a talajhőből eredő energiaellátást napenergiával kell kiegészíteni, ill. kombinálni. A hőszivattyúk nyáron a lakóterek hűtését is lehetővé teszik a fűtőhatás megfordításával.