Energijske geokonstrukcije so geotehnične konstrukcije – predori, temeljne plošče, piloti, nasipi in druge konstrukcije v stiku s tlemi – opremljene s sistemi za izmenjavo toplote. Na račun toplotne kapacitete tal ti sistemi omogočajo shranjevanje presežne toplote v tleh in njeno ponovno uporabo, ko se pojavi potreba po ogrevanju.
Energijske geokonstrukcije spadajo med tehnologije plitve geotermije. V svetu se intenzivno razvijajo že več kot dve desetletji in veljajo za eno obetavnejših rešitev za trajnostno ogrevanje in hlajenje stavb.
Kako to deluje v praksi? V geotehnične konstrukcije – na primer pilote, temeljne plošče ali predore – se vgradijo cevi, po katerih v zaprti zanki kroži tekočina. Ta v toplem okolju prevzame toploto, v hladnem pa jo odda. S pomočjo toplotne črpalke se toplota prenese tja, kjer jo potrebujemo. Ker imajo tla skozi leto precej bolj stabilno temperaturo kot zrak, so zelo primerna za takšno izmenjavo energije.
Temelji stavbe služijo tudi kot energetski sistem
Ena največjih prednosti energijskih geokonstrukcij je, da so že v stiku s tlemi, zato lahko vanje med gradnjo razmeroma preprosto vgradimo sistem za izmenjavo toplote. Če rešitev predvidimo pravočasno, ni potrebno dodatno vrtanje globokih geosond, to pa lahko bistveno zmanjša stroške.
Zakaj bi se investitor odločil za energijske pilote ali temeljne plošče? Dr. Stanislav Lenart z Zavoda za gradbeništvo (ZAG) pojasnjuje: "V Sloveniji je že več ponudnikov geosond, pri katerih se za izmenjavo toplote izvajajo globoke vrtine, pogosto do približno sto metrov. Ker je velik del stroška takšnih sistemov povezan z vrtanjem, so geotehnične konstrukcije zanimiva alternativa: med gradnjo lahko vanje vgradimo sistem za izmenjavo toplote brez dodatnih vrtin in tako bistveno zmanjšamo investicijske stroške."
Vendar ta tehnologija ni univerzalna rešitev za vsak objekt. Sistem je treba natančno dimenzionirati, poznati lastnosti tal ter oceniti vpliv temperaturnih sprememb na konstrukcijo in okoliška tla. Njuno segrevanje in ohlajanje lahko namreč vplivata na nosilnost in deformacije tal ter na gibanje vode v njih.
Kaj kažejo raziskave?
Prof. Sandrine Rosin-Paumier iz Francije v svojih raziskavah ugotavlja, da ponavljajoči se temperaturni cikli spreminjajo predvsem hidromehanske lastnosti drobnozrnatih zemljin. Spremenita se lahko porazdelitev vlage in odziv tal na obremenitve. Raziskovalci zato razvijajo eksperimentalne in numerične modele za boljše napovedovanje teh procesov ter zagotavljanje varnega dolgoročnega delovanja energijskih geokonstrukcij.
V številnih evropskih državah je takšna tehnologija v uporabi že več kot dvajset let, zlasti pri poslovnih stavbah, stanovanjskih soseskah, predorih in infrastrukturi. Razvoj je zelo intenziven, ker države iščejo nizkoogljične načine ogrevanja in hlajenja. Energijske geokonstrukcije so ena od tehnologij, ki lahko pomembno prispevajo k zmanjšanju emisij toplogrednih plinov.
Kakšen je potencial v Sloveniji?
Dr. Lenart pojasnjuje, da je potencial velik, saj imamo razmeroma ugodne geološke razmere in veliko novogradenj, temeljenih na pilotih, ter objektov, pri katerih so gradbene jame zaščitene s pilotnimi stenami. Tehnologija bi na primer omogočila tudi shranjevanje toplotne energije v cestnih nasipih in njeno uporabo pozimi za preprečevanje zmrzovanja vozišč. V vseh teh primerih bi bilo mogoče sisteme plitve geotermije vključiti že v projektiranje.
Tla pod našimi nogami niso le nosilna podlaga za stavbe, temveč so lahko tudi dragocen in cenovno dostopen medij za shranjevanje ter izmenjavo toplote. Če ta potencial premišljeno vključimo v zasnovo objektov, lahko poleti zmanjšamo pregrevanje stavb in infrastrukture, pozimi pa del potrebne toplote pridobimo iz tal, v katerih smo poleti shranili njen presežek. To je lep primer, kako lahko gradbeništvo prispeva k podnebni odpornosti in trajnostni prihodnosti, so zapisali v sporočilu Zavoda za gradbeništvo.
