Stručné vysvetlenie fungovania tepelného čerpadla zem/voda

Aby ste lepšie pochopili, ako tepelné čerpadlo zem/voda funguje, je vhodné pozrieť sa na štruktúru systému. Vlastné tepelné čerpadlo sa nachádza nad zemským povrchom a okrem kompresora má dva výmenníky tepla – výparník a kondenzátor. V praxi sa na získavanie tepla zo zeme používajú buď geotermálne sondy, alebo geotermálne kolektory.

Kolektory a sondy dodávajú tepelnému čerpadlu tepelnú energiu

Geotermálne sondy sú zapustené hlboko do zeme pomocou vrtov. Geotermálne kolektory sú na druhej strane umiestnené tesne pod povrchom, ale majú väčšie plochy, ktoré môžu absorbovať tepelnú energiu. Oba sa skladajú z uzavretého okruhu, v ktorom môže cirkulovať mrazuvzdorná kvapalina (soľanka). Integrované čerpadlo zabezpečuje, aby sa soľanka neustále pohybovala a prenášala teplo zo zeme do tepelného čerpadla.

Chladivo sa odparuje pomocou tepelnej energie získanej prostredníctvom geotermálnych kolektorov alebo sond. Vzhľadom na jeho špeciálne tepelné vlastnosti sa jeho fyzikálny stav mení pri nízkych teplotách. S pridaným teplom sa chladivo stáva parným a jeho teplota sa zvyšuje. Na jej zvýšenie na požadovanú úroveň sa pary chladiva stlačia kompresorom. Tým sa zvýši nielen jeho tlak, ale aj teplota. V druhom výmenníku tepla (kondenzátore) odovzdávajú pary chladiva predtým vytvorené teplo vykurovaciemu systému a kondenzujú. Predtým, ako môže opätovne skondenzované chladivo opäť absorbovať geotermálne teplo, sa najprv rozšíri v expanznom ventile. Pri tomto procese klesá jeho teplota aj tlak. Po dosiahnutí pôvodného stavu sa môže proces opäť začať.

Účinnosť závisí od mnohých faktorov

Tepelné čerpadlo vyrába teplo tak, že najprv odparí chladivo s okolitou energiou a potom ho stlačí. Tepelné čerpadlo potrebuje na tento proces kompresie hnací prúd.

Na predpovedanie účinnosti takéhoto systému sa používa usmernenie VDI 4650. Táto metóda výpočtu vypočítava sezónny koeficient účinnosti na základe COP tepelného čerpadla a rôznych parametrov systému. COP predstavuje okamžitý pomer vyrobeného užitočného tepla k použitej pohonnej energii vo forme elektrickej energie za štandardizovaných podmienok. SPF je zasa súčet všetkých COP, ktoré sa vyskytli v priebehu jedného roka. Na určenie skutočného SPF je potrebné zohľadniť množstvá tepla a elektriny (odčítané z meračov tepla a elektriny) spoločne.

Rozdiel medzi teplotou zdroja tepla a teplotou prietoku vykurovacieho systému má rozhodujúci vplyv na účinnosť systému. Ak je napríklad počiatočná teplota desať stupňov Celzia a teplota prietoku 30 stupňov Celzia, tepelné čerpadlo soľanka/voda musí zvýšiť teplotu chladiva len o 20 stupňov Celzia. Ak vykurovací systém pozostáva z radiátorov s malou plochou a minimálnou teplotou prietoku 50 stupňov Celzia, kompresor musí na dosiahnutie požadovanej teploty použiť dvakrát viac energie.

Tepelné čerpadlá soľanka/voda pre mono režim prevádzky

Vďaka relatívne konštantnému a vysokoúrovňovému zdroju tepla pracujú tepelné čerpadlá zem/voda veľmi efektívne počas celého roka. V závislosti od oblasti použitia zvyčajne zabezpečujú dostatočné vykurovanie a prípravu teplej vody ako jediný zdroj tepla. V niektorých prípadoch môže mať zmysel aj kombinovaná prevádzka s existujúcim vykurovacím systémom. Ten sa môže zapínať počas špičkového zaťaženia a zaručí vysokú úroveň komfortu v obytných priestoroch za každých okolností. Na zabezpečenie hospodárnej prevádzky je potrebné vopred zvážiť niekoľko bodov. Podrobné informácie a tipy k tomu nájdete v časti s názvom Tepelné čerpadlo.