Ciepło magazynowane w gruncie

Ziemia, gleba, grunt – jest wiele nazw na podłoże, po którym ciągle stąpamy. To medium jest odwiecznym akumulatorem energii cieplnej. Grunt szczególnie wtedy, gdy jest dobrze przesiąknięty wodą potrafi zgromadzić bardzo wiele ciepła słonecznego. Ciepło transportowane jest w ziemi niemal wyląc/nie drogą przewodnictwa, przy czym przewodność cieplna zwiększa się wraz z rosnącą zawartością wody. Tak jak przewodność, również magazynowanie ciepła jest uzależnione w znaczącym stopniu od zawartości wody w ziemi.

Proces ten zachodzi cały czas, bo cały czas ziemia ogrzewana jest promieniami słonecznymi. Ciepło jądra Ziemi choć ogromne, dla tych zastosowań, o których jest mowa nie ma żadnego znaczenia, gdyż dopływ ciepła z jądra Ziemi jest mniejszy niż 0,1 W/m2, co oznacza, że można go całkowicie pominąć. W naszych rozważaniach zajmujemy się ciepłem pochodzącym od Słońca, czyli tym, które znajduje się tuż pod powierzchnią Ziemi. Dla całkowitej ścisłości należy dodać, że opady atmosferyczne też magazynują w gruncie duże ilości ciepła. Właśnie ta opisana ogromna zdolność do akumulacji powoduje, że temperatura w ziemi utrzymuje się przez cały rok mniej więcej na takim samym poziomie.

Aby odebrać ciepło z ziemi należy umieścić w niej rury o odpowiedniej długości, w których popłynie ciecz o temperaturze niższej niż temperatura samego gruntu. Wtedy ciecz ta będzie od gruntu przejmować ciepło. Rura zakopana w gruncie jest zatem prostym wymiennikiem ciepła, o którym była już mowa w poprzednim rozdziale. W celu możliwie najlepszego pozyskania ciepła z ziemi, trzeba spełnić szereg wymagań. Po pierwsze rura musi być zakopana na odpowiedniej głębokości, po drugiej musi mieć długość stosowną do Ilości energii, która będzie pobierana, a po trzecie, odstęp między sąsiednimi turami nie może być zbyt mały ani zbyt duży.

Prawidłowa głębokość zakopania kolektora wynosi od 1 do 1,5 m. Ten zakres nie jest bynajmniej podyktowany jakimiś szczególnymi względami, ani nie wynika z wiedzy dostępnej tylko dla wybrańców, chodzi tu tylko o to, aby nie stawiać niepotrzebnie dużych wymagań wobec wykonawców prac ziemnych.

Łatwo sobie można wyobrazić co byłoby, gdyby tolerancja głębokości wynosiła na przykład 1 cm. Nie jest również prawdą, że zakopanie rur kolektora na większej głębokości da lepsze efekty.