Tepelné čerpadlo zem/voda využíva zemské teplo

Tepelné čerpadlo zem – voda vykuruje pomocou geotermálnej energie. Zem má počas celého roka dostatočnú teplotu na to, aby pokryla asi dve tretiny spotreby tepla v dome. Zvyšnú energiu čerpadlo získava pomocou záložného zdroja na elektrický prúd alebo plyn. Prečítajte si, ako tepelné čerpadlo zem – voda pracuje a aké zdroje energie môže využívať.

Ako funguje tepelné čerpadlo zem – voda

Vykurovací systém s tepelným čerpadlom využíva na vykurovanie a ohrev vody zdroje tepla z prostredia. K takým patrí aj vzduch alebo voda, tepelné čerpadlo zem – voda však využíva geotermálnu energiu.

Soľanka a soľankový okruh v kocke

Na prenos tepla zo zeme do tepelného čerpadla slúži uzavretý okruh s potrubím. V ňom cirkuluje nemrznúca zmes (nazýva sa aj soľanka). Tá prijíma teplo zo zeme, ktoré ju zohrieva. Zmes následne putuje do tepelného výmenníka čerpadla, kde teplo odovzdá a ochladí sa. Potom putuje späť a celý kolobeh sa opakuje.

Kvôli vyššej účinnosti sa systém obvykle skladá z viacerých takýchto okruhov. Navzájom sa prepájajú a vytvárajú kolektory, ktoré sú potom priamo spojené s tepelným čerpadlom zem – voda.

Zvyšovanie teploty v tepelnom čerpadle zem – voda

V závislosti od kvality pôdy a druhu kolektora sa soľanka v zemi dokáže ohriať na 5 – 10 °C. Keďže táto teplota nestačí na vykurovanie budovy, musí ju tepelné čerpadlo zvýšiť. Používa na to vlastný uzavretý okruh s chladivom a kompresorom, ktorý je poháňaný elektromotorom – ide o rovnaký princíp ako v prípade chladničky, no proces prebieha opačne. Účinnosť je tým vyššia, čím nižší je rozdiel medzi teplotou soľanky a požadovanou teplotou vykurovacieho systému.

Účinnosť vykurovania tepelným čerpadlom udáva výkonové číslo (COP) alebo ročné pracovné číslo (SCOP). Kým COP predstavuje len momentálny stav, SCOP zahŕňa všetky zisky a straty v období jedného roka. Na posúdenie účinnosti a porovnanie jednotlivých modelov čerpadiel sa preto častejšie používa SCOP.

Tip pre vás: Chladiť môžete skoro zadarmo

Tepelné čerpadlo nemusíte použiť iba na kúrenie. Pomocou fan-coilov alebo systému stropného, stenového či podlahového vykurovania môžete dom aj chladiť. Niektoré modely tepelných čerpadiel môžu pracovať aj v pasívnom režime, keď nebeží kompresor, ale iba obehové čerpadlá okruhov. Na chladenie potom miniete iba pár desiatok eur ročne.

Rozvod tepla v budove

Tepelné čerpadlo zem – voda využíva rovnako ako kotly teplovodnú vykurovaciu sústavu. V tomto prípade je najvýhodnejšie vykurovať nízkoteplotnými plošnými vykurovacími telesami – podlahovým, stenovým alebo stropným vykurovaním. Vďaka veľkej vykurovacej ploche môže byť ich povrchová teplota (čiže aj teplota vykurovacej vody) nižšia. Tepelné čerpadlo teda pracuje s vyššou účinnosťou.

Ak použijete bežné radiátory, zvýši sa spotreba energie a tým sa zároveň predĺži návratnosť investície do vykurovacieho systému. Kompromisom na miestach, kde nemôžete použiť plošné vykurovanie, sú tzv. nízkoteplotné radiátory.

Tip pre vás: Použite slnečné kolektory
Ak chcete znížiť náklady na ohrev vody a vykurovanie, môžete okrem tepelného čerpadla použiť aj solárne kolektory. Teplo z nich čiastočne odbremení tepelné čerpadlo aj na jeseň a v zime.

Typy zemných kolektorov získavajúcich teplo pre tepelné čerpadlo zem – voda

Plošné zemné kolektory sú lacné, no zaberú veľa miesta

Plošné zemné kolektory pozostávajú zo siete plastových rúrok, ktoré sa kladú do cca 1,2 – 1,5 m hlbokých výkopov v zemi. Vďaka tomu získavajú teplo, ktoré sa naakumulovalo vo vrchnej vrstve pôdy vplyvom slnečného žiarenia. Ide teda o akýsi veľkoplošný „solárny panel“. V závislosti od typu a vlhkosti pôdy z nej dokážu „vyťažiť“ 10 – 40 W/m².

Inštalácia plošných zemných kolektorov je lacná, no sú menej účinné ako vŕtané sondy. Teplota pri povrchu zeme je totiž výrazne nižšia, a tak tepelné čerpadlo musí viac dokurovať. Navyše teplota postupom času klesá, takže ku koncu sezóny môže byť účinnosť čerpadla ešte nižšia. Na plošné zemné kolektory potrebujete pomerne veľkú voľnú plochu, na ktorej potom nemôžete stavať. Pri rodinných domoch počítajte cca s 350 m².

Tip pre vás: Nechajte vsakovať dažďovú vodu v okolí plošných kolektorov

Výťažnosť energie z plošného kolektora vo veľkej miere závisí od vlhkosti pôdy. Čím je vlhkejšia, tým viac tepla dokáže naakumulovať zo slnka. Ak necháte na miestach so zemnými kolektormi vsakovať dažďovú vodu, do tepelného čerpadla bude zo zeme putovať viac tepla, čím zvýšite jeho účinnosť a znížite náklady na vykurovanie.

Vŕtané sondy zabezpečujú konštantný výnos

Alternatívou plošných kolektorov sú zemné vrty. V nich sú zapustené sondy tvorené uzavretým okruhom potrubia (na konci majú tvar písmena U). V závislosti od kvality pôdy z nich potom môžete vyťažiť cca 50 W tepla na meter hĺbky. Výhodou vrtov je stabilná teplota počas celého roka, a teda stabilná účinnosť tepelného čerpadla.

Ďalšou výhodou oproti plošným kolektorom je, že vrt zaberie minimálnu plochu. Môžete ho dokonca umiestniť aj pod základovú dosku budovy (samozrejme, ešte pred výstavbou). Nevýhodou však sú vysoké náklady na realizáciu, keďže vrty bývajú hlboké od 80 do 150 m. Okrem toho na ne potrebujete aj špeciálne povolenia.