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.
Vykurovanie pomocou ekologickej energie je čoraz populárnejšie. Potvrdzujú to aj štatistiky, ktoré ukazujú, že čoraz viac ľudí si chce kúpiť tepelné čerpadlo. Tepelné čerpadlá sú vo všeobecnosti technologickými novinkami, pokiaľ ich porovnávame s tradičnými - fosílnymi - zdrojmi tepla.
Tepelné čerpadlá zem - voda dodávame ako stabilné a mimoriadne úsporné riešenie vykurovania pre rodinné domy aj komerčné objekty. Využívame energiu uloženú v pôde, ktorá si počas roka udržiava konštantnú teplotu. Systém so zemným kolektorom navrhujeme vždy podľa konkrétneho pozemku a tepelnej straty objektu. Zabezpečujeme kompletnú realizáciu na kľúč - od návrhu, projektovej prípravy a zemných prác až po montáž, reguláciu a spustenie.
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.
Tepelné čerpadlo zem - voda získava energiu na vykurovanie z geotermálneho tepla uloženého v pôde. Funguje na princípe cirkulácie chladiva cez primárny okruh, ktorý je uložený pod zemským povrchom. V zemnom kolektore prúdi nemrznúca zmes, ktorá odoberá teplo zo zeme. Toto teplo následne putuje do výparníka tepelného čerpadla, kde sa premieňa na vyššiu teplotnú úroveň. Takto získané teplo využívame na vykurovanie domu a ohrev teplej vody.
Možnosti získavania geotermálneho tepla
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.
Geotermálne kolektory
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.
Pri horizontálnom kolektore sa potrubia ukladajú do výkopov v hĺbke zvyčajne 1,2 - 1,5 metra. Potrebujete však dostatočne rozľahlý pozemok bez prekážok (stromy, záhrady, stavby), aby potrubie mohlo byť položené na požadovanej ploche. Energiu získavame zo zeminy pomocou plošného kolektora uloženého v hĺbke približne 1,2 až 1,5 metra. V potrubí cirkuluje nemrznúca zmes, ktorá odoberá teplo zo stabilných vrstiev pôdy. Plošný kolektor odporúčame pri dostatočnej ploche pozemku. Pred realizáciou posudzujeme pozemok, tepelnú stratu objektu a vhodnosť riešenia. Realizáciu riadime v presne definovaných etapách.
Geotermálne sondy
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.
Pokiaľ nemáte na pozemku dostatok priestoru, riešením sú vertikálne sondy. Vŕtajú sa do väčšej hĺbky (často 50 - 150 metrov), kde je zem teplotne stabilná. Pri vertikálnych vrtoch je zas nutné zapojiť špecializovanú firmu na vŕtanie geotermálnych sond.
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. 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.
Tepelné čerpadlá zem - voda ponúkajú množstvo významných výhod: stabilný výkon počas celého roka, vysoký vykurovací faktor (COP) až 5,0, dlhá životnosť systému (20-25 rokov), nízke prevádzkové náklady, tichá prevádzka a nezávislosť na vonkajších teplotách. Na rozdiel od vzduchových tepelných čerpadiel, systém zem-voda nie je ovplyvnený výkyvmi vonkajšej teploty. Teplota v zemi zostáva relatívne stabilná počas celého roka, čo zabezpečuje konzistentný výkon.
Ekologické výhody
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. Inštaláciou tepelného čerpadla zem-voda významne prispievame k ochrane životného prostredia. Systém znižuje emisie CO₂ o 50-70% oproti fosílnym palivám, využíva obnoviteľnú energiu zo zeme, neprodukuje lokálne emisie a nevyžaduje skladovanie paliva.
Ekonomické výhody a návratnosť investície
Zemné tepelné čerpadlo možno ekonomicky prevádzkovať v monorežime alebo v duálnom režime. 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.
Z ekonomického hľadiska dosahujeme výrazné úspory na prevádzkových nákladoch. Pri správnom nastavení a dimenzovaní systému môžeme ušetriť 60-75% nákladov na vykurovanie oproti elektrickému vykurovaniu. Počiatočná investícia do systému zem-voda je síce vyššia, ale prináša najnižšie prevádzkové náklady. Návratnosť ovplyvňujú tieto faktory: veľkosť a energetická náročnosť objektu, typ pôvodného vykurovania, ceny energií a využitie dotácií a podporných programov. Pri bežnom rodinnom dome sa návratnosť pohybuje v rozmedzí 6-10 rokov. S využitím štátnych dotácií môžeme túto dobu skrátiť až o 30%.
Prevádzkové náklady (koľko nás to stojí mesačne v priamych platbách za elektrinu) sú najnižšie pri voda-voda, potom zem - voda vrt, zem - voda kolektor a najvyššie sú pri vzduch - voda. Životnosť je najsilnejší argument pre tých, ktorí získanie energie pre dom berú ako investíciu na dlhé obdobie. Tepelné čerpadlá vzduch - voda majú životnosť 10 - 20 rokov, voda - voda 20-40 rokov. Z pohľadu investícií je najlepšia investícia do stabilného, výkonného zdroja - vrtu. Z hľadiska finančnej dostupnosti s ohľadom na prevádzkové náklady potom voda - voda, zem - voda. Vzduch - voda je relatívne najlacnejšie riešenie, ktoré je výborné ako náhrada zemného plynu.
Využitie v lete na chladenie
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. Áno, mnohé modely umožňujú pasívne chladenie.
Dlhá životnosť a nízka údržba
Geotermálne kolektory a sondy majú totiž veľmi dlhú životnosť. Zariadenia sú tiež mimoriadne nenáročné na údržbu, pretože sa inštaluje len niekoľko pohyblivých komponentov. Tepelné čerpadlá zem - voda sú konštruované tak, aby spoľahlivo slúžili mnoho rokov. Pri správnej inštalácii a údržbe môžete rátať s dlhou životnosťou zariadenia - často presahujúcou dve desaťročia. Pri správnej údržbe sa bežne uvádza 20 a viac rokov. Náklady na každoročný servis sa pohybujú v rozumných cenových reláciách. Zahŕňajú kontrolu chladiaceho okruhu, kompresora a nastavení regulácie. Údržba je minimálna.
Pre koho je tepelné čerpadlo zem/voda vhodné?
Tento systém odporúčame najmä pre: novostavby rodinných domov, domy s dostatočne veľkým pozemkom, objekty s požiadavkou na vysokú energetickú efektivitu a domácnosti hľadajúce dlhodobé úspory. Ideálne podmienky predstavuje nízkoenergetický dom s podlahovým vykurovaním, ktoré pracuje s nižšími teplotami vykurovacej vody.
Pri rozhodovaní sa, či zvoliť systém zem - voda, je kľúčové posúdiť veľkosť a dispozíciu pozemku. Horizontálne kolektory vyžadujú väčšiu voľnú plochu, aby bolo možné umiestniť potrubia v primeranej hĺbke. Tepelné čerpadlá zem - voda sa ideálne hodia do domov s nižšími tepelnými stratami, kde efektívne využijú výhody geotermálnej energie. Ak vaša lokalita nedisponuje dostatočným prietokom podzemnej vody, zem - voda môže byť najlepšou alternatívou.
Štátne dotácie a podpora
Podobne ako pri iných obnoviteľných zdrojoch energie, aj na tepelné čerpadlá zem - voda môžete získať štátne dotácie alebo príspevky z rôznych podporných programov. Každý dotačný program má vlastné kritériá. Môže ísť o obmedzenia týkajúce sa veku budovy, typu domu (novostavba vs. rekonštrukcia) alebo limitov na energetickú triedu. Náš tím vám rád pomôže s potrebnou administratívou a poradí, ako pripraviť žiadosť o dotáciu na tepelné čerpadlo. Zákazníkom pomáhame získať podporu z programu Zelená domácnostiam.
Prípadová štúdia: Uuesala, Estónsko
Uuesala je obytná štvrť ležiaca len 8 km od centra Tallinu. Jej atmosféru vystihujú pojmy ako kľud, domáce šťastie a priateľskí ľudia. Uuesala je veľmi obľúbená medzi mladými ľuďmi a rodinami s deťmi, pretože je to zóna so súkromným a priestorovým bývaním, veľa zelene a premyslenou infraštruktúrou. „…keď sme sa pozreli na fotky domov, boli sme ohromení! Zapôsobila na nás nielen architektúra a výber materiálov, ale i geotermálne vykurovanie so zdrojom energie v zemi…“ hovorí Stanislav Kalov, jeho rodina bola prvým klientom v Uuesalu Kodu. Veľa budov vo štvrti Uuesala sú dvojdomy alebo radové domy postavené počas posledných piatich rokov. Developer sa kvôli udržaniu okolitého prírodného vzhľadu rozhodol pre „zelenú stavbu“ v Uuesalu. Všetky domy, väčšinou jednopodlažné, sú obložené drevom alebo kameňom. Fasády domu a infraštruktúra bola vyvíjaná s ohľadom na ekológiu a láskavosťou k prírode. Všetky domy sú dobre izolované a majú plastové okná s trojitým zasklením k zaisteniu malých tepelných strát. Sú taktiež vybavené zemnými tepelnými čerpadlami Thermia Diplomat alebo Thermia Diplomat G3 s integrovanými zásobníkmi teplej vody. Obnoviteľná energia sa získava zo zeme plošným zemným kolektorom, ktorý je umiestnený približne meter a pol pod zemským povrchom. „Všetci nájomníci majú prospech zo systému vykurovania, ktorý používa obnoviteľné zdroje“, hovorí Toomas Kibus, riaditeľ oddelenia obnoviteľnej energie a vykurovania vo firme Airwave.
TC MACH - Provedení tepelného čerpadla země-voda
tags: #eko #vykurovanie #zemnym #cerpadlom