Tepelné čerpadlo země-voda

1. Čerpadlo země-voda: jak funguje?

Tepelné čerpadlo země-voda využívá ke své práci teplo ze země. Jeden typ čerpadla má sondu a je pro něj vyroben speciální vrt. Sonda je hluboká více než 10 m. U druhého typu se provádí povrchové hloubení pro trubky, které se pokládají ve tvaru hada; tento typ čerpadla země - voda tak nevyžaduje velkou hloubku. Pokud se jako v případě instalace zařízení voda-voda ochlazená a použitá voda vrací do podzemního toku dalším vrtem, pak se jedná o „otevřený“ systém, kdy voda proudí z jednoho vrtu do druhého, takže zařízení fungují poněkud jinak.

1.1. Uzavřený systém

V systému země-voda se studená použitá voda vrací do kolektoru, kde se znovu ohřeje a pokračuje v cestě zpět do zařízení. Systém, s jehož pomocí funguje, se nazývá „uzavřený“, protože v něm cirkuluje stejná voda - ochlazená se stejnou smyčkou vrací zpět do země a cyklus se opakuje.

1.2. Jak se vyrábí teplo?

Přeměna tepla ze země na využitelnou energii závisí na typu zařízení a systému. Tepelné čerpadlo země-voda, které má sondu, odebírá teplo z hlubších vrstev země, kde energie vzniká rozpadem radioaktivních částic. Čerpadlo s horizontálními kolektory však využívá i jiné druhy energie, tedy sluneční teplo, které se akumuluje ve vrstvách těsně pod povrchem (hlubokých jen několik metrů).

2. Jaké jsou výhody čerpadla země-voda?

2.1. Velká účinnost

Tepelné čerpadlo země-voda je velmi účinné, neboť dosahuje vysokých hodnot tzv. topného čísla(COP - Coefficient of Performance). Nejúčinnější je tepelné čerpadlo země-voda s geosondou, přičemž v průměru všechna tepelná čerpadla země-voda dosahují ročního topného čísla 3,8-4.0. Vzhledem k tomu, že tepelné čerpadlo země-voda využívá teplo zemských vrstev, které je konstantní, je vhodné pro monovalentní provoz. To znamená, že jej lze použít jako jediný zdroj tepla pro vytápění celého objektu a užitkové vody bez nutnosti dalšího systému.

2.2. Chlazení

Další výhodou je, že tepelná čerpadla země-voda i voda-voda umožňují v létě pasivní chlazení. Je to možné z toho důvodu, že si půda udržuje stálou teplotu, což znamená, že je v zimě vyšší a v létě nižší než teplota vzduchu, čehož tyto systémy využívají ve svůj prospěch.

3. Dva typy systémů

Na trhu jsou k dispozici dva různé typy systémů tepelných čerpadel země-voda a který z nich si koupíte a nainstalujete, závisí většinou na topografii a přírodních zdrojích pozemku, kde se budova nachází, a také na energetických potřebách domácnost. Prvním typem je ten se sondou a druhým je zařízení s horizontálními kolektory.

4. Sonda

4.1. Geosonda / vertikální kolektory

Tento způsob instalace tepelného čerpadla země-voda je technicky nejnáročnější, a tedy i nejdražší ze všech. Sonda neboli vertikální půdní kolektor je vlastně extrémně hluboká trubka, která zasahuje více než 100 m pod povrch, proto je nutné provést odborné vyvrtání, což samo o sobě představuje nemalé náklady. U rodinných domů se většinou dělá vrt o hloubce mezi 100 až 300 m a u veřejných a větších objektů 600 a více metrů.

Hloubka vrtů závisí také na počtu geosond na zařízení - pokud je jich méně, musí být hlubší, ale v každém případě se dělají minimálně dvě - jedna přivádí a druhá odvádí vodu.

4.2. Vrty

Před zahájením prací je nutné provést geologický rozbor půdy. Po dokončení vrtů se do země umístí minimálně dvě sondy - jedna pro přívod a druhá pro odvod vody, přičemž obě jsou napojeny na tepelné čerpadlo. Tímto potrubím proudí teplosměnné médium. Je to směs studené vody a nějakého druhu nemrznoucí směsi. Tato kapalina se ohřívá ve hloubce a následně se vrací na povrch, přesněji do vnitřní jednotky tepelného čerpadla. Zde probíhá proces komprese, který ještě více zvedne teplotu vody - až na 60°C. Z vnitřní jednotky pak voda putuje topných těles, tedy zpravidla radiátorů nebo trubek podlahového či nástěnného vytápění.

4.3. Výhody a nevýhody sond

Geosondy jsou produkty, kde je mnohem důležitější technická stránka než stránka estetická. Vzhledem k tomu, že na povrchu jsou vidět pouze dva kryty, mírně vyvýšené nad zemí, s trávou kolem dokola, je jasné, že na vzhled domu to prakticky nebude mít vliv. Geosonda vyžaduje málo místa, proto je tento systém vhodný i pro velmi malé pozemky. Vzhledem k tomu, že sahá tak hluboko pod zem, budete mít zaručený zdroj tepla, na který nebudou mít vliv atmosférické faktory. Jedinou slabinou geosondy tak zůstáva její cena, protože se jedná o nejdražší verzi tepelného čerpadla.

5. Plošný kolektor

5.1. Horizontální kolektory těsně pod povrchem

Horizontální půdní kolektory na rozdíl od sondy nevyžadují hluboké vrty. Nacházejí se těsně pod povrchem, v hloubce kolem jednoho až dvou metrů a využívají tepla horních vrstev země. Kolektory jsou ve formě trubek rozmístěných na větší ploše pod povrchem země. Kolik metrů čtverečních zaberou horizontální kolektory, záleží na energetických potřebách domácnosti - větší plocha logicky poskytuje více tepla.

Horizontální zemní kolektory přijímají teplo z horních vrstev země a musí být od sebe vzdáleny minimálně 70 cm.

Kolektory jsou napojeny na vnitřní jednotku tepelného čerpadla, která dodatečně ohřívá teplosměnné médium (vodu) a posílá je ke koncovým topným tělesům, které je následně předávají do místnosti (konvektory, podlahové nebo stěnové vytápění, radiátory atd.).

5.2. Výhody a nevýhody horizontálních kolektorů

I když je takový systém levnější než geosonda, vyžaduje značnou plochu pozemku, kterou má jen málo lidí k dispozici. Horizontální kolektory se proto hodí spíše na venkovské pozemky, kde prostor není předraženým luxusem. Další velkou nevýhodou je skutečnost, že v důsledku akumulace tepla a vyšších teplot povrchové vrstvy tráva v daném místě velmi špatně roste, což může být problém z estetického hlediska, protože zahrada působí neudržovaně. Výhodou je pak jednodušší instalace systému a velmi nízké provozní náklady.

6. Kolik stojí tepelné čerpadlo země-voda?

Tepelné čerpadlo země-voda je ze všech tří typů tepelných čerpadel nejdražší. Přesná cena závisí na způsobu provedení, přičemž systém se sondou je dražší než horizontální kolektory. Celkové výdaje se pohybují kolem 100.000 až 350.000 Kč