Ile metrów trzeba wiercić w kieleckich skałach?
Wielu właścicieli firm w Kielcach i okolicach Masłowa pyta nas, czy twarda skała nie zniszczy ich budżetu przy zakładaniu pompy ciepła. Prawda jest taka, że świętokrzyska geologia to nie przeszkoda, tylko ogromny magazyn energii, o ile wiesz, jak się do niego dobrać. W Arsaadam od 9 lat sprawdzamy, co kryje się pod warstwą ziemi na konkretnych działkach przemysłowych.
Dlaczego kielecki wapień to nie piasek pod Warszawą
Kiedy zaczynamy pracę na placu budowy w okolicach ulicy Zagnańskiej czy Witosa, wiemy, że pod stopami mamy coś więcej niż zwykłą ziemię. Nasz region opiera się na twardych skałach, głównie wapieniach i piaskowcach, które mają zupełnie inną przewodność cieplną niż glina czy piasek spotykany w centralnej Polsce. W praktyce oznacza to, że jeden metr bieżący odwiertu w kieleckiej skale potrafi oddać od 52 do 64 watów energii, podczas gdy w suchym piasku ta wartość spada często poniżej 28 watów. Dla właściciela hali produkcyjnej to kluczowa informacja, bo zamiast wiercić 12 otworów, często wystarcza nam 7 dobrze rozplanowanych punktów o głębokości 97 metrów każdy.
Wiercenie w twardym podłożu wymaga jednak innego sprzętu niż ten używany przy lekkich glebach. Nasza ekipa używa wiertnic z napędem hydraulicznym, które radzą sobie z warstwami dewońskimi bez ryzyka utknięcia świdra. Często spotykamy się z opinią, że skała to problem, ale my uważamy, że to atut. Skała trzyma temperaturę stabilnie przez cały rok, co sprawia, że dolne źródło ciepła nie wychładza się tak szybko w lutym, gdy mrozy trzymają przez kilkanaście dni z rzędu. Ostatnio na obiekcie o powierzchni 420 metrów kwadratowych w Bilczy wykonaliśmy 3 odwierty po 124 metry, co w zupełności wystarczyło do zasilenia pompy o mocy 14 kW.
Ziemia nie wysyła faktur za ogrzewanie, pod warunkiem, że dokopiesz się do właściwej warstwy skały.
Magiczna granica 100 metrów i przepisy górnicze
Wielu inwestorów boi się biurokracji związanej z głębokimi odwiertami, dlatego najczęściej celujemy w głębokość 98 lub 99 metrów. Dlaczego akurat tyle? Przekroczenie granicy 100 metrów wiąże się w Polsce z bardziej rygorystycznymi wymogami prawa geologicznego i górniczego, co może wydłużyć proces przygotowań o 5 do 8 tygodni. W Arsaadam staramy się optymalizować projekty tak, aby uzyskać maksymalny uzysk energii bez wchodzenia w zbędne procedury urzędowe. Dla typowej hali magazynowej, gdzie zapotrzebowanie na ciepło wynosi około 32 W/m3, system oparty na kilkunastu odwiertach do 97 metrów jest najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem pod kątem czasu realizacji.
Analizując dane z naszych 47 ostatnich realizacji w powiecie kieleckim, zauważyliśmy, że średni czas wykonania jednego pionowego wymiennika ciepła o głębokości 94 metrów zajmuje nam około 6,5 godziny pracy samej maszyny. Do tego dochodzi czas na uzbrojenie otworu sondą PE-RC i wypełnienie go specjalnym termoprzewodzącym iniektem. Używamy mieszanek o udokumentowanej przewodności 2,1 W/mK, co jest o 34% lepszym wynikiem niż zwykły cement z piaskiem, który stosują niektóre ekipy. Dzięki temu ciepło z kieleckiego wapienia trafia do pompy niemal bez strat, co widać na rachunkach za prąd już w pierwszym sezonie grzewczym.
Jak sprawdzamy, co jest pod Twoją halą przed startem
Nie zaczynamy wiercenia w ciemno, bo każda pomyłka na głębokości to zmarnowane pieniądze i czas. Zanim nasz sprzęt wjedzie na działkę, Marek lub Janusz z naszego zespołu analizują mapy hydrogeologiczne regionu świętokrzyskiego. Sprawdzamy, czy w danej lokalizacji, na przykład w Dyminach, nie występują uskoki tektoniczne lub pustki krasowe, które mogłyby wpłynąć na stabilność odwiertu. W zeszłym roku na jednej z budów przy ulicy Krakowskiej wykryliśmy warstwę bardzo twardego piaskowca już na 12 metrze, co pozwoliło nam skorygować dobór narzędzi wiertniczych jeszcze przed rozładunkiem maszyn.
Po analizie map przechodzimy do wyznaczenia punktów. Odległość między otworami musi wynosić co najmniej 6,5 metra, aby poszczególne sondy nie podbierały sobie ciepła. To częsty błąd projektowy – upchnięcie zbyt wielu rur na małej powierzchni sprawia, że po 3 latach grunt wokół nich zamarza i system przestaje działać wydajnie. My trzymamy się sprawdzonych norm, nawet jeśli klient prosi o ciaśniejsze rozmieszczenie. Konkrety zamiast obietnic oznaczają dla nas, że instalacja ma działać przez 45 lat, a nie tylko do końca okresu gwarancyjnego. Każdy nasz projekt zawiera dokładny profil litologiczny, czyli opis każdej warstwy skały, którą przewierciliśmy.
Praktyczne koszty eksploatacji przy różnych głębokościach
Często pada pytanie: czy lepiej wiercić głębiej, czy zrobić więcej płytkich otworów? Z naszych doświadczeń przy 83 czynnych instalacjach w regionie wynika, że w kieleckich warunkach optymalna jest głębokość między 87 a 126 metrów. Przy takich parametrach temperatura solanki powracającej z gruntu w szczycie zimy utrzymuje się na poziomie +3,2 stopnia Celsjusza. Jeśli zrobilibyśmy zbyt płytkie odwierty, temperatura mogłaby spaść poniżej zera, co wymusza na pompie ciepła cięższą pracę i zużycie większej ilości energii elektrycznej. W jednym z warsztatów samochodowych, gdzie poprawialiśmy system po innej firmie, dodanie dwóch odwiertów po 92 metry obniżyło miesięczne rachunki o 312 złotych.
Warto też pamiętać o kosztach samej pompy obiegowej. Im więcej metrów rur w gruncie, tym silniejsza musi być pompa, która przepycha płyn przez system. Dlatego tak ważna jest precyzja w obliczeniach oporów hydraulicznych. W Arsaadam dobieramy średnicę rur (najczęściej 32 mm lub 40 mm) tak, aby transport ciepła odbywał się przy minimalnym zużyciu prądu. Wiercimy tam, gdzie inni się poddają, bo wiemy, że dobrze wykonane dolne źródło to jednorazowa inwestycja, która zwraca się średnio w ciągu 5 do 7 lat, zależnie od tego, czy firma wcześniej korzystała z drogiego gazu płynnego, czy węgla.
Dobrze zaprojektowany system to taki, o którym zapominasz zaraz po jego uruchomieniu.
Harmonogram prac – od wjazdu maszyn do pierwszego grzania
Cały proces dla średniej wielkości hali przemysłowej zamykamy zazwyczaj w 14 do 19 dniach roboczych. Pierwsze 3 dni to przygotowanie terenu, wytyczenie punktów i rozłożenie osadników na płuczkę wiertniczą. Dbamy o to, aby plac budowy nie zamienił się w bagno – używamy specjalnych kontenerów na urobek, co jest szczególnie ważne w gęstej zabudowie przemysłowej Kielc. Samo wiercenie zajmuje około 7-9 dni przy systemie składającym się z 8 otworów. Pracujemy od poniedziałku do piątku w godzinach 7:15 – 16:30, a w soboty zazwyczaj serwisujemy sprzęt lub wykonujemy lżejsze prace montażowe, chyba że terminy gonią przed zimą.
Ostatni etap to połączenie wszystkich sond w studni zbiorczej (tzw. rozdzielaczu) i doprowadzenie rur do kotłowni. Tutaj liczy się szczelność – każdy zgrzew elektrooporowy sprawdzamy ciśnieniowo pod obciążeniem 6 barów przez minimum 2 godziny. Dopiero po takim teście zasypujemy rurociągi. Bywa, że onboarding projektu trwa o 3 tygodnie dłużej, jeśli czekamy na specyficzne pozwolenia wodnoprawne, ale zawsze informujemy o tym klienta na samym początku. Nie stosujemy ukrytych kosztów – jeśli w trakcie wiercenia natrafimy na wyjątkowo trudną warstwę skały magmowej, której nie było w dokumentacji, bierzemy to na siebie w ramach ustalonej ryczałtowej kwoty za metr.
