Jednou z hlavných výhod čerpadla zem/voda je skutočnosť, že zdroj tepla je k dispozícii prakticky zadarmo. Jediná energia, ktorú musíte zakúpiť, je energia na napájanie kompresora. Tu je ideálna kombinácia s fotovoltickým systémom, aby ste mohli slnečné žiarenie premieňať na elektrickú energiu. Takmer nekonečný zdroj tepla tiež pomáha zabezpečiť, aby cena surovín nepodliehala hospodárskym alebo politickým výkyvom. Majitelia systémov sú tak výrazne menej závislí od dodávateľov palív. Zemné tepelné čerpadlo možno ekonomicky prevádzkovať v monorežime alebo v duálnom režime. To znamená, že v použitom vykurovacom systéme bude za teplo na vykurovanie a/alebo teplú vodu zodpovedný buď jeden, alebo dva rôzne zdroje tepla.
Tepelné čerpadlo zem/voda – funkcia, výhody a financovanie
Dopyt na cenovú kalkuláciu
Zem je obrovským, takmer nevyčerpateľným zásobníkom tepla a zároveň jedným z najdôležitejších zdrojov tepla. Od určitej hĺbky má zem základnú teplotu približne desať stupňov Celzia. V porovnaní s okolitým vzduchom je táto teplota veľmi stála. To znamená, že aj keď je vrchná vrstva zeme zľadovatená, tepelné čerpadlá so zemným zdrojom môžu naďalej efektívne pracovať, pretože rozdiel medzi teplotou zdroja tepla a teplotou prúdenia zostáva aj v zime relatívne malý.
Ako funguje tepelné čerpadlo zem/voda
Tak ako všetky ostatné tepelné čerpadlá, aj tepelné čerpadlo zem/voda funguje na rovnakom princípe: najprv sa tepelná energia získa zo zeme a potom sa prenesie do chladiva. To sa odparí a dodatočne stlačí pomocou kompresora. Tým sa zvýši nielen jeho tlak, ale aj teplota. Vzniknuté teplo sa absorbuje vo výmenníku tepla (kondenzátore) a odovzdáva sa do vykurovacieho systému. Podrobné informácie o fungovaní tohto procesu nájdete v článku Ako funguje tepelné čerpadlo zem/voda.
Geotermálne teplo možno prostredníctvom tepelného čerpadla so zemným zdrojom získavať v zásade dvoma spôsobmi: buď prostredníctvom geotermálnych kolektorov, ktoré sú položené blízko povrchu, alebo prostredníctvom geotermálnych sond, ktoré preniknú až 100 metrov hlboko do zeme. V nasledujúcich častiach sa budeme zaoberať oboma variantmi.
Geotermálne kolektory sú uložené pod zemou
Na získavanie geotermálneho tepla sa systém potrubí kladie vodorovne a hadovito pod líniu mrazu. Hĺbka je približne jeden až dva metre pod povrchom trávnika alebo pôdy. V potrubnom systéme cirkuluje soľanka z mrazuvzdornej kvapaliny, ktorá absorbuje tepelnú energiu a odovzdáva ju do výmenníka tepla. Veľkosť potrebnej plochy kolektora závisí okrem iného od potreby tepla danej budovy. V praxi je to 1,5 až 2-násobok plochy, ktorú treba vykurovať. Geotermálne kolektory absorbujú tepelnú energiu z blízkosti povrchu. Energiu dodáva slnečné žiarenie a dažďová voda. Z toho vyplýva, že stav pôdy zohráva rozhodujúcu úlohu pri energetickom výnose kolektorov. Je dôležité, aby plocha nad potrubným systémom nebola vyasfaltovaná alebo zastavaná. Viac informácií o tom, čo je potrebné zohľadniť pri kladení geotermálnych kolektorov, si môžete prečítať v článku Geotermálne kolektory pre tepelné čerpadlá zem/voda.
Tepelné čerpadlo zem/voda
[1] Tepelné čerpadlo zem/voda Vitocal
[2] Zásobník teplej vody
[3] Zásobník vykurovacej vody
Geotermálne sondy získavajú teplo z hlbších vrstiev zeme
Alternatívou geotermálnych kolektorov sú sondy. Pomocou vrtov sa geotermálne sondy zapustia vertikálne alebo pod uhlom do zeme. Preteká cez ne aj soľanka, ktorá absorbuje geotermálne teplo v hĺbke 40 až 100 metrov a odovzdáva ho ďalej do výmenníka tepla. Od hĺbky približne desať metrov zostáva teplota po celý rok konštantná, takže geotermálne sondy účinne fungujú aj pri veľmi nízkych vonkajších teplotách. V porovnaní s geotermálnymi kolektormi si vyžadujú aj málo miesta a v lete sa môžu používať aj na chladenie. Hĺbka vrtu závisí aj od potreby tepla a tepelnej vodivosti pôdy. Keďže pri vrte dlhom až 100 metrov sa preniká do viacerých vrstiev, ktoré sú nositeľmi podzemnej vody, na vŕtanie vrtov je vždy potrebné získať povolenie.
Teplo zo zeme (sonda)
[1] Tepelné čerpadlo Vitocal
[2] Zásobník teplej vody
[3] Zásobník vykurovacej vody
Výhody tepelného čerpadla zem/voda
Existuje mnoho spôsobov, ako spojiť dobré s dobrým. Jedným z nich je prevádzka tepelného čerpadla zem/voda. Vďaka využívaniu geotermálnej energie je tepelné čerpadlo zem/voda účinným spôsobom vykurovania. Geotermálna energia je tepelná energia dostupná pod zemským povrchom, ktorú možno využiť ako zdroj tepla pre tepelné čerpadlo so zemným zdrojom. Okrem atraktívnych dotačných programov od štátu sú výhody tepelného čerpadla zem/voda početné. Možno ich zhruba rozdeliť na ekologické a ekonomické výhody:
Investícia do zemného tepelného čerpadla znamená aj investíciu do budúcnosti. Geotermálne kolektory a sondy majú totiž veľmi dlhú životnosť. Zariadenia sú tiež mimoriadne nenáročné na údržbu, pretože sa inštaluje len niekoľko pohyblivých komponentov. Plánovanie a inštaláciu zvyčajne vykonáva dodávateľ vykurovania, takže bezpečná prevádzka je zaručená od samého začiatku.
V teplejších letných mesiacoch možno tepelné čerpadlo zem/voda použiť aj na temperovanie. Pri tejto funkcii sa teplo z miestnosti odovzdáva do systému geotermálnej sondy prostredníctvom podlahového vykurovania. Zem potom toto teplo akumuluje, aby sa mohlo využiť v nasledujúcom vykurovacom období. V tomto režime je v prevádzke len obehové čerpadlo a riadiaca jednotka, vďaka čomu je prirodzené chladenie energeticky úspornou a nákladovo efektívnou metódou chladenia budov. Ako tento proces vyzerá podrobne, je vysvetlené v časti s názvom Prirodzené a aktívne chladenie.
Okrem ekonomických výhod existuje mnoho ekologických dôvodov na prevádzku tepelného čerpadla so zemným zdrojom. Energia potrebná na vykurovanie je totiž na jednej strane šetrná ku klíme a na druhej strane je k dispozícii priamo pod vaším pozemkom. Úplne sa eliminujú dlhé a na CO₂ náročné dopravné trasy. Využívanie geotermálnej energie znamená aj zníženie škodlivých emisií CO₂. V porovnaní s plynovým alebo olejovým vykurovacím systémom sa do ozónovej vrstvy dostane až o 90 percent menej spalín.
Prevádzka tepelného čerpadla zem/voda má okrem už spomínaných výhod aj ďalší pozitívny účinok: odborníci tu vidia veľký potenciál na dosiahnutie klimatických cieľov stanovených nemeckou vládou. Dôležitým pojmom je tu "Sector coupling", t. j. spojenie trhov s elektrickou energiou a teplom. V pozadí tejto vízie je stále sa zvyšujúci podiel čistej elektrickej energie. Veterné a fotovoltické systémy už dnes vyrábajú toľko elektrickej energie, že sa musia dočasne vypínať, aby nedošlo k destabilizácii elektrickej siete. Mnohí odborníci sa venujú hľadaniu spôsobov využitia tejto prebytočnej energie pomocou tepelných čerpadiel.
Používanie tepelného čerpadla so zemným zdrojom od spoločnosti Viessmann ponúka množstvo výhod. Medzi najdôležitejšie patria:
- Bezplatný zdroj tepla dostupný kedykoľvek počas dňa
- Efektívna prevádzka aj v zime vďaka konštantnej vysokej teplote
- Možnosť využitia na prirodzené chladenie v lete
- Zníženie emisií CO₂
- Možnosť štátnych dotácií
Tepelné čerpadlá zem/voda na komerčné účely a pre miestne úrady
Tepelné čerpadlá zem/voda využívajú zem ako primárny zdroj energie. Využívajú sa na to geotermálne kolektory alebo geotermálne sondy, ktoré sa vkladajú do zeme a získavajú z nej teplo. Tepelné čerpadlá zem/voda na komerčné využitie a využitie miestnymi orgánmi sa vyznačujú zodpovednosťou voči životnému prostrediu a výrazne znižujú náklady na výrobu vykurovacej energie a teplej úžitkovej vody.
