Tepelné čerpadlo země/voda – ekologický zdroj tepla

Všechna tepelná čerpadla se řadí k ekologickým zdrojům tepla. Jsou to stroje, které při své práci nevylučují do ovzduší žádné škodlivé emise. Jejich provoz vyžaduje jen malé množství elektrické energie. Pomocí tepelného čerpadla se ohřívá voda, která se pak využívá pro vytápění nebo jako teplá voda pro užitkové účely. Jak funguje tepelné čerpadlo typu země/voda, jaké jsou jeho výhody, provozní náklady či možnosti použití?

Hlavní funkční části tepelného čerpadla země/voda

Funkce tepelného čerpadla (dále také zkratka TČ) je podobná jako u chladícího zařízení (ledničky). Tepelné čerpadlo typu země/voda odebírá teplo z půdy a toto teplo předává vodě. Pro svoji funkci musí být zapojeno na elektrickou energii, která je zapotřebí pro provoz kompresoru.

Každá soustava s TČ se skládá  z vnitřní části (TČ) a venkovní části  (tzv. primární okruh – půdní sonda, plošný kolektor aj.). Tyto části jsou vzájemně propojené potrubím. Obě části obsahují mnoho větších i menších součástek. Vnitřní část obsahuje dva výměníky tepla – kondenzátor a výparník. Další důležité funkční části tepelného čerpadla jsou kompresor a expanzní ventil.

Metody odebírání tepla z půdy

U  tepelného čerpadla typu země/voda  se teplo odebírá půdě a odevzdává topné vodě. K  odebírání tepla z  půdy může docházet dvěma způsoby. Do půdy se udělají vrty, nebo se do ní umístí plošné kolektory. Venkovní okruh představuje potrubí, které je naplněno nemrznoucí kapalinou. Potrubí je uloženo pod plochou zahrady  v  nezámrzné hloubce, kde je stálá teplota cca 4 °C, nebo je zapuštěno do vrtu v půdě. Teplo z půdy ohřeje nemrznoucí kapalinu v  potrubí o několik stupňů Celsia a ta pak proudí do výměníku tepelného čerpadla.

Odebírání tepla ze zemních vrtů

Zemní vrty jsou různě hluboké v  závislosti na požadovaném výkonu tepelného čerpadla. Na 1 kW výkonu TČ se počítá s  hloubkou vrtu přibližně 15–18 metrů. Maximální hloubka vrtu je 100–150 metrů, v  případě potřeby se provádí vrty dva. Výhodou je, že zahrada nemusí být svou plochou tak velká jako při použití zemních kolektorů.

Odebírání tepla ze zemních kolektorů

Kolektor je soustava trubek uložených v půdě. Teplo se odebírá z půdy, proto na ní nesmí být postavena žádná budova. Délka trubek je závislá na požadovaném výkonu tepelného čerpadla. Vzdálenost trubek od sebe je přibližně 35–70 cm. Pro získání tepelného výkonu 1 kW se počítá s plochou půdy přibližně 30 až 40 m2. Celková délka trubek zemního kolektoru může být podle požadavku na výkon TČ až několik stovek metrů.

Náklady na pořízení a provoz TČ země/voda

V  současné době je na tepelná čerpadla poskytována podpora v rámci několika dotačních programů. Výše finanční podpory se tak může lišit na základě zvoleného dotačního programu. Díky těmto dotacím se výrazně sníží vstupní náklady.

Pořizovací cena tepelného čerpadla země/voda včetně montáže se pohybuje podle výkonu a vybavení TČ pro rodinný dům od 200  000 Kč do 250  000 Kč. Od této ceny se odečte výše dotace.

Provozní náklady zahrnují  spotřebu elektrické energie, kterou je poháněn kompresor. TČ země/voda je takřka bezúdržbový stroj, takže další vyšší provozní náklady nevznikají.

Tepelné čerpadlo může ušetřit za rok zhruba 50–60 % nákladů oproti elektrokotli nebo kolem 30 % ve srovnání s plynovým kotlem. Podle využitelnosti TČ se u rodinných domů počítá s návratností obvykle okolo 5–8 let.  Životnost tepelného čerpadla uvádějí výrobci nejčastěji 15 až 20 let. Seriózní výrobci dávají záruku na tepelné čerpadlo 5 až 7 let při zajištění servisu. U kvalitních výrobků bývá záruka 10 let na kompresor.  

Náklady na pořízení TČ jsou mnohem vyšší než u plynového kotle, ale za dobu životnosti se provozem ušetří mnohem více peněz než při topení plynovým kotlem. Navíc je k dispozici příznivý elektrický tarif pro běžné spotřeby elektrické energie, jako je vaření, žehlení, praní apod.

Účinnost tepelného čerpadla a energetické štítky

Opatření tzv. ekodesignu (ErP) zavedla směrnice 2009/125/EU Evropské unie, jejímž cílem je snižovat spotřebu energie a zvyšovat podíl obnovitelných zdrojů. Již dříve výrobci na jejím základě museli běžné spotřebiče označovat energetickými štítky. Povinnost označení energetickými štítky pro tepelná čerpadla platí od 26. 9. 2015.   V  současnosti všechna tepelná čerpadla splňují kritéria pro zařazení do energetické třídy  A++. TČ vyrobená od roku 2019 podle nařízení Evropské unie plní třídu A+++.

Energetická účinnost TČ se vyjadřuje  sezónním průměrným topným faktorem, označovaným jako  SCOP. Je to podíl celkového množství vyrobeného tepla a elektrické energie, kterou tepelné čerpadlo pro její výrobu spotřebovalo. SCOP se stanovuje pro celou topnou sezónu. Díky tomu lze přesně určit účinnost tepelného čerpadla.

Možnosti využití tepelného čerpadla vzduch/voda

Tepelným čerpadlem typu země/voda  se získá dostatečné množství tepla  k  vytápění budov  s  podlahovým vytápěním. Do topného „hadu“ v podlaze teče voda o teplotě 35 °C a k ohřátí do zdroje tepla se vrací voda ochlazená na 28 °C. Další možností využití TČ je  vytápění velkoplošnými radiátory, kde je teplotní spád např. 45/35 °C.

Tepelné čerpadlo  ohřívá vodu, která se může používat k  užitkovým účelům. Pro umývání stačí voda o teplotě do 45  °C a té se pomocí TČ dosáhne.

Při vytápění radiátory může být potřebná teplota vody vstupující do radiátorů ve velmi chladném období až 70 °C. V  tomto případě tepelné čerpadlo ohřeje vodu na určitou teplotu a voda se pak na potřebnou vyšší teplotu dohřeje dalším zdrojem tepla, např. elektrickým nebo plynovým kotlem.