Tepelné čerpadlo zem/voda využíva zemské teplo

Tepelné čerpadlo zem/voda vykuruje pomocou geotermálnej energie. Tá má počas celého roka vysoké teploty a vie pokryť asi dve tretiny spotreby tepla v dome. Zvyšná energia sa získava z technického procesu, ktorý využíva prúd alebo plyn. Ako však pracuje tepelné čerpadlo zem/voda a aké zdroje energie sú k dispozícii?

Spôsob činnosti tepelného čerpadla

Vykurovací systém s tepelným čerpadlom využíva na vykurovanie miestností a ohrev teplej vody vysoké teploty rôznych zdrojov tepla zo životného prostredia. Funguje to napríklad aj so vzduchom alebo vodou, tepelné čerpadlo zem/voda však využíva geotermálnu energiu.

Soľanka a soľankový okruh v kocke

Celý proces umožňuje takzvaný soľankový okruh. Ten sa skladá z dlhých plastových rúr, ktoré spájajú zem s vykurovacím systémom. Na dopravu geotermálnej energie prúdi cez potrubie soľanka. 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 cez výmenník tepla do vykurovacieho systému. Teplota soľanky pritom klesne a celý kolobeh môže začať odznova.

Aby sa zabránilo veľkej spotrebe prúdu tepelného čerpadla zem/voda, vedenia sú rozdelené na jednotlivé okruhy. Tie spájajú kolektory s rozvádzanou rúrkou, ktorá je zas napojená na tepelné čerpadlo zem/voda. Rozvodná/zberná rúrka sa pritom podobá plošnému vykurovaciemu systému.

Zvyšovanie teploty v tepelnom čerpadle zem/voda

V závislosti od kvality pôdy a druhu kolektora sa teplota environmentálnej energie pohybuje od 5 do 10 stupňov Celzia. Keďže táto teplota nestačí na vykurovanie budovy, musí sa technicky zvýšiť. Využíva sa pritom elektricky alebo plynové poháňané tepelné čerpadlo. Účinnosť tepelného čerpadla zem/voda je o to vyššia, o čo menší je rozdiel medzi teplotami zdroja a vykurovacieho systému.

Mimochodom: 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 roku. Preto je veľmi vhodné na posúdenie účinnosti a úspornosti techniky.

Rozvod tepla v budove

Po zvýšení teploty prostredníctvom 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 vykurovacie náklady mimoriadne nízke, výhodná je kombinácia tepelného čerpadla zem/voda s plošným vykurovacím systémom. Pretože tento systém zohrieva dom s nízkymi povrchovými teplotami, čím sa znižuje spotreba prúdu. Ak sa však prevádzkuje vykurovací systém s tepelným čerpadlom s klasickými radiátormi a dom je energeticky v zlom stave, vykurovacie náklady sa môžu 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.

Typické druhy kolektorov pre tepelné čerpadlo zem/voda

Na získavanie geotermálnej energie sa používajú rôzne druhy kolektorov. Typické sú pritom napríklad vŕtané sondy, ploché kolektory a podzemné kolektory.

Vŕtané sondy zabezpečujú konštantný výnos

Vŕtané sondy sa skladajú z potrubí, ktoré vedú cez hĺbkový vrt do zeme. Dosahujú hĺbku až 100 metrov a v závislosti od kvality pôdy vyťažia asi 50 Wattov na meter. Hoci je montáž vrtov spojená s vysokými nákladmi, zabezpečia vysoké ročné pracovné číslo tepelného čerpadla zem/voda. Pokiaľ ide o rodinný dom, môže sa počítať približne so 150 metrami, ktoré sa dajú rozdeliť na viacero vrtov.

Ploché kolektory sú v porovnaní so sondami lacné

Lacnejšie sú však ploché kolektory pre tepelné čerpadlo zem/voda. Tie sa skladajú zo siete rúrok, ktorá sa ako podlahové vykurovanie kladie pod povrch. V závislosti od kvality pôdy z nej môžu vyťažiť približne 25 Wattov na meter štvorcový. Možné teploty sú pritom nižšie ako pri vŕtaných sondách. Majitelia domov považujú veľkú potrebu miesta, ktoré sa musí spravidla ponechať vždy voľné, za nevýhodu. Pokiaľ ide o rodinný dom, záujemcovia môžu počítať s približnou rozlohou 350 metrov štvorcových.

Podzemné kolektory šetria miesto

Podzemné kolektory alebo takzvané kynety sú úspornou alternatívou tradičných plochých kolektorov. Skladajú sa z prekrývajúcich sa hadicových rúrok, ktoré sa kladú do jeden až dva metre širokých priekopov pod zemou. Hoci sa ani na tieto priekopy nemôže stavať, z pôdy vyťažia v závislosti od jej kvality až do 100 Wattov na meter štvorcový. Pokiaľ ide o rodinný dom, investori a majitelia domov môžu počítať s približnou dĺžkou 80 metrov. Tá sa dá rozdeliť na viacero priekopov.

Tip: Vyšší výkon zemných kolektorov

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