Tepelné čerpadlá typu zem/voda

Tepelné čerpadlo funguje so zdrojmi primárnej energie, ktoré sú bezplatne k dispozícii. Voda, vzduch a zem sú obnoviteľnými zdrojmi energie pre techniku tepelných čerpadiel, ktorá zabezpečuje nezávislosť od fosílnych palív, ako sú olej a plyn. Jedným zo systémových variantov je tepelné čerpadlo zem/voda, ktoré sa označuje aj ako zemné tepelné čerpadlo. Na vykurovanie, chladenie a prípravu teplej vody pre celú domácnosť využíva teplo zo zeme.

Prehľad jednotlivých tém:

• Získavanie tepla zo zeme
• Zrozumiteľné vysvetlenie princípu fungovania
• Zhrnutie výhod a nevýhod
• Náklady a možnosti získavania
• FAQ

Tepelné čerpadlá typu zem/voda: Získavanie tepla zo zeme

Tepelné čerpadlo zem/voda využíva ako zdroj energie teplo zo zeme. Zem je totiž vynikajúcim zásobníkom geotermálnej energie. Teploty sa po celý rok pohybujú medzi siedmimi a trinástimi stupňami Celzia. Platí to aj pre chladné ročné obdobie a aj vtedy, keď je horná vrstva zeme zamrznutá. Bez ohľadu na región kde sa tepelné čerpadlo inštaluje nie je potrebné riešiť pomocný zdroj tepla. Aby sa dalo toto teplo využívať pre prevádzku, existujú dva varianty získavania: takzvané zemné hĺbkové sondy alebo zemné kolektory.

Zemné sondy: Teplo z hlbších vrstiev zeme

Zemné sondy sa realizujú od 40 až do hĺbky 130 metrov, preto je potreba miesta pre realizáciu oveľa menšia. Sondy sa zapúšťajú do zeme vertikálne prostredníctvom vrtu. Na tieto vrty  je potrebné povolenie banského úradu. Povolenie od úradu pre vodné hospodárstvo nebude udelené, ak sa vrtnými prácami pre tepelné čerpadlo zem/voda ohrozí podzemná voda. Hĺbkový vrt pre tepelné čerpadlo typu zem/voda môže byť zdrojom nielen pre vykurovanie ale aj pre chladenie. 

Zemné kolektory: Teplo z vrstiev zeme pri povrchu

Na rozdiel od zemných sond sú zemné kolektory položené horizontálne a na veľkej ploche. Ukladajú sa do zeme v určitých vzdialenostiach a hĺbke minimálne 1,2 až 1,5 metra, teda do nezamrznutej hĺbky, aby sa zabránilo zamŕzaniu v chladnom ročnom období. Odstup medzi jednotlivými rúrami je 0,3 až 0,8 metra. Tento veľkoplošný variant riešenia primárnej strany tepelného čerpadla zem/voda vyžaduje miesto, ktoré zodpovedá dvojnásobku veľkosti plochy, ktorá má byť vykurovaná.

Tip: Zvyšovanie výkonu zemných kolektorov

Tepelné čerpadlo zem/voda odoberá z pôdy spravidla solárne naakumulované teplo. Pokiaľ ide o zvýšenie odberného výkonu kolektorov, oplatí sa nechať vsakovať na týchto plochách dažďovú vodu, pretože tým sa zvýši schopnosť pôdnych vrstiev akumulovať teplo a zároveň sa zvýši účinnosť vykurovania tepelným čerpadlom. Čerpadlo má potom nižšiu spotrebu elektrického prúdu  a vykurovacie náklady sa znížia.

Výhodná je okrem toho aj kombinácia vykurovacieho systému s dostatočne veľkoryso dimenzovaným solárnym zariadením. Tento systém odovzdáva počas celého leta nadbytočné teplo do zeme a zvyšuje tak teplotu zdroja. V zime odoberá tepelné čerpadlo geotermálnu energiu s vysokými teplotami a pracuje mimoriadne úsporne.

Podrobný popis princípu fungovania tepelného čerpadla zem/voda

Celý proces umožňuje takzvaný primárny okruh. Skladá sa z dlhých plastových rúr, ktoré spájajú zem s tepelným čerpadlom. Na dopravu geotermálnej energie prúdi cez potrubie kvapalina. Kvapalina sa skladá z vody a nemrznúcej zmesi a nezamrzne ani pri teplotách pod nula stupňov Celzia. Zachytáva geotermálnu energiu a pritom sa zohrieva. Túto energiu potom znovu odovzdáva výmenníku tepla na tepelnom čerpadle. Teplota chladiva pritom klesne a celý cyklus sa môže začať odznova.

Aby sa zabránilo veľkej spotrebe prúdu primárneho čerpadla, potrubia sú rozdelené na jednotlivé okruhy. Spájajú kolektory s prívodným potrubím, ktoré je pripojené na tepelné čerpadlo. Uloženie prívodného a vratného potrubia sa pritom podobá plošnému vykurovaciemu systému.

Zvyšovanie teploty v tepelnom čerpadle zem/voda

V závislosti od kvality pôdy a druhu kolektora sa teplota obnoviteľnej energie pohybuje od 5 do 10 stupňov Celzia. Keďže táto teplota nestačí na vykurovanie budovy, musí sa technicky zvýšiť. Tu je rozhodujúce, že účinnosť tepelného čerpadla zem/voda je o to vyššia, o čo menší je rozdiel medzi teplotami zdroja (kolektoru)a vykurovacieho systému. Mimochodom: Účinnosť udáva výkonové číslo (COP) alebo ročné pracovné číslo (SCOP). Kým COP predstavuje len momentálny stav, SCOP zahŕňa všetky zisky a straty jedného roka.

Rozvod tepla v budove

Po zvýšení teploty prostredníctvom činnosti tepelného čerpadla sa toto teplo môže využiť v dome. Tak ako pri klasickom kotle, ohrieva sa vykurovacia voda, ktorá rozvádza energiu do celého domu. Aby boli  náklady na vykurovanie čo najnižšie, je výhodná kombinácia tepelného čerpadla zem/voda s plošným vykurovacím systémom. Pretože tento systém zohrieva dom s nízkymi povrchovými teplotami, tým sa znižuje spotreba prúdu a plynu. Dôležité: Ak sa však prevádzkuje tepelné čerpadlo zem/voda s klasickými radiátormi a dom je energeticky v zlom stave, vykurovacie náklady sa môžu dokonca zvýšiť.

Pokiaľ ide o ohrev teplej vody, tu je vhodná kombinácia tepelného čerpadla zem/voda so solárnym zariadením. Pretože toto zabezpečí teplú pitnú vodu využitím bezplatného solárneho tepla a odbremení tepelné čerpadlo. 

Výhody tepelného čerpadla typu zem/voda

V porovnaní s inými typmi tepelných čerpadiel ako tepelné čerpadlo typu vzduch alebo voda/voda má tepelné čerpadlo zem/voda určité výhody:

• Na získavanie tepla je k dispozícii hneď viacero systémov absorbérov. Sem patria zemné kolektory alebo zemné sondy.
• Pri použití zemných kolektorov sa nevyžaduje žiadne úradné povolenie (napríklad od orgánu pre vodné hospodárstvo ako pri tepelných čerpadlách voda/voda).
• Teplo zo zeme ako zdroj energie je v porovnaní s teplotou okolitého vzduchu v zime omnoho vyššie (konštantne cca o desať stupňov Celzia).
• Prostredníctvom tepelného čerpadla typu zem/voda nielenže môžete vykurovať a pripravovať teplú úžitkovú vodu, ale v letných horúčavách ním môžete aj chladiť.

Nevýhody tepelného čerpadla zem/voda

Toto tepelné čerpadlo má prirodzene aj nejaké nevýhody:

• V závislosti od druhu použitých tepelných čerpadiel zem/voda, môže byť potreba miesta pre inštaláciu zemného kolektora veľmi veľká.
• Pri použití zemných sond môžu byť náklady na hĺbkový vrt veľmi vysoké.
• Vrt nie je možné realizovať bez povolenia od úradov.

Náklady a dotácie na modernú vykurovaciu techniku

To, koľko stojí tepelné čerpadlo zem/voda, závisí okrem vykurovacieho výkonu budovy predovšetkým od druhu kolektorov. Zatiaľ čo pri hĺbkových vrtoch dosahujú náklady približne 40 až 80 eur na meter hĺbkového vrtu, majitelia domov zaplatia za zemné kolektory 20 až 30 eur na meter štvorcový. Na technológiu tepelného čerpadla musia počítať investíciu 10 000 až 15 000 eur. Presnú sumu vám v každom prípade vypočíta v cenovej ponuke inštalatér.

Vysoké dotácie na tepelné čerpadlo typu zem/voda

Ten, kto sa rozhodne pre zemné tepelné čerpadlo, dostane v súčasnosti vysoké finančné dotácie (Mimo Bratislavského samosprávneho kraja). Prostredníctvom podpory Zelená domácnostiam II, pre rodinné domy dostanete príspevok až 3400 eur (340eur/kW).

Zhrnutie najčastejších otázok a odpovedí

Čo je tepelné čerpadlo typu zem/voda?

Tepelné čerpadlá využívajú bezplatné teplo z prostredia a premieňajú ho na vykurovacie teplo. Pritom rozlišujeme rôzne druhy podľa zdroja tepla. Príklad: Tepelné čerpadlo zem/voda využíva teplo zo zeme. Preto sa nazýva aj zemné tepelné čerpadlo.

Ako funguje tepelné čerpadlo typu zem/voda?

Takzvaný primárny okruh sa skladá z dlhých potrubí, ktoré spájajú zem s tepelným čerpadlom. Cez potrubia pretekajúca kvapalina má schopnosť zachytávať geotermálnu energiu, ktorú prenáša prostredníctvom výmenníka tepla do tepelného čerpadla. 

Koľko stojí tepelné čerpadlo zem/voda?

Náklady závisia od druhu kolektorov a vykurovacieho výkonu domu. Hĺbkové vrty stoja približne 40 až 80 eur na meter hĺbkového vrtu, zemné kolektory 20 až 30 eur na meter štvorcový. Náklady na kúpu čerpadla sa môžu vyšplhať na 15 000 eur. Je však možné získať vysoké dotácie na tepelné čerpadlo typu zem/voda.