TEPELNÁ ČERPADLA - PRIMÁRNÍ OKRUHY

CO JE TO GEOTERMÁLNÍ ENERGIE?

Geotermální energie je forma energie, která je uložená v podzemí Země ve formě tepla. Toto teplo pochází z vnitřní části Země a naplňuje energetické potřeby naší planety již po dobu 30 milionů let. Z hlediska lidských měřítek lze říci, že množství energie uložené v zemské kůře je téměř nevyčerpatelné, podobně jako energie ze Slunce. Povrchová teplota země je primárně determinována působením slunečního záření a srážek. Vlivem nízké tepelné vodivosti země dochází k omezení pronikání slunečního tepla do větších hloubek, a to pouze do rozmezí 15 až 20 metrů.

Jednou z výhod geotermální energie v porovnání s jinými obnovitelnými zdroji spočívá v její nezávislosti na denních světlech, sezónních změnách a aktuálních klimatických podmínkách. Protože je využívána přímo na místě, není potřeba složitých a nákladných přepravních systémů. Další výhodou je i fakt, že při využívání geotermální energie nedochází k přímé produkci emisí oxidu uhličitého (CO2), jedná se tedy o nejvíce ekologickou variantu produkce energie. Technologie umožňující využití geotermální energie jsou k dispozici téměř všude, což zvyšuje její dostupnost a ekologickou udržitelnost.

 

TEPELNÁ ČERPADLA A SYSTÉMY

Tepelná čerpadla fungují na principu využívání teploty médií, z nichž čerpají teplo, a to buď z půdy, vody nebo vzduchu, v závislosti na zvoleném systému tepelného čerpadla. Existují tři základní systémy tepelných čerpadel:

• Země-voda:
  • Získávání nízkopotenciálního tepla z půdy, spodní vody nebo technologické vody.
  • Předávání tepla do kapaliny v otopné soustavě.
• Voda-voda:
  • Získávání nízkopotenciálního tepla ze zásob vody, například ze studen nebo řek.
  • Předávání tepla do kapaliny, která slouží jako přenosné médium.
• Vzduch-voda:
  • Získávání nízkopotenciálního tepla z venkovního vzduchu.
  • Předávání tepla do kapaliny, často v otopné soustavě nebo větracím vzduchu.

 

První slovo v popisu označuje látku nebo prostředí, odkud tepelné čerpadlo získává nízkopotenciální teplo, jako je například půda, podzemní nebo technologická voda nebo venkovní vzduch. Druhé slovo popisuje látku nebo prostředí, do kterého tepelné čerpadlo přenáší teplo. Při vytápění se obvykle jedná o vodu v otopné soustavě, a u větracích jednotek s tepelným čerpadlem je to vzduch určený pro větrání.

 

JAK FUNGUJE TEPELNÉ ČERPADLO ZEMĚ-VODA

Teplo je získáváno z okolního prostředí, konkrétně z půdy, a předává se chladivu. Toto chladivo je následně přemístěno do výparníku, což je výměník tepla, kde se chladivo odpařuje. V plynné formě je pak nasáto kompresorem, kde dochází ke stlačení plynu a zvýšení jeho teploty. Horký plyn poté proudí do výměníku tepla vnitřní části tepelného čerpadla, známého jako kondenzátor. Zde se teplo předává do topné soustavy. Jak se teplo odebírá do otopné soustavy, chladivo se ochlazuje a kondenzuje, tedy mění se zpět na kapalinu. Nakonec chladivo prochází expanzním ventilem a vrací se zpět do výparníku. Tento cyklus se neustále opakuje.

 

PROČ VOLIT TEPELNÁ ČERPADLA ZEMĚ-VODA

Tepelná čerpadla, která využívají nízkopotenciální teplo zemské kůry, představují optimální volbu pro vytápění různých typů objektů, a to díky dostupnosti tohoto zdroje téměř všude. Tepelná čerpadla země-voda a voda-voda vykazují celoročně vysoký topný faktor (COP), což znamená, že dosahují optimální účinnosti. Vzhledem k tomu, že v zimních měsících spotřeba energie na vytápění dosahuje vrcholu, je důležité brát v úvahu rozdíl v topném faktoru mezi tepelnými čerpadly, která čerpají energii ze země, a těmi, která ji odebírají ze vzduchu.
Výhodou systému země-voda je též nižší hlučnost a delší životnost, což souvisí s faktem, že kompresor u tepelných čerpadel země-voda pracuje se stabilní vstupní teplotou. Tím je zajištěna optimální účinnost za různých podmínek. Tepelná čerpadla země-voda navíc umožňují nejen zimní vytápění, ale také letní chlazení za ekonomicky výhodných provozních nákladů. Tato multifunkčnost činí tepelná čerpadla země-voda atraktivním a energeticky efektivním řešením pro všechna roční období.

 

MOŽNOSTI ZÍSKÁVÁNÍ ENERGIE

• Geotermální vrty
• • Mělké vrty od 50 do 450 metrů.
  • Vystrojené jedno nebo dvouokruhovou sondou z PE-RC materiálu.

• Zemní plošné kolektory (klasické uložení)
  • Plastové potrubí z PE-RC.
  • Uloženo v zemi v hloubce 1,2 metru až 1,5 metru.

• Zemní plošné kolektory (systém Powerwave)
  • Plastové potrubí z PE-RC.
  • Uloženo v zemi v hloubce 1,5 metru až 2,0 metry.

• Zemní plošné kolektory (slinky)
  • Plastové potrubí z PE-RC.
  • Uloženo v zemi na hloubce cca 2,0 metru.

• Plošné kolektory ve vodní ploše
  • Plastové potrubí PE-RC.
  • Jímající teplo z vody.
  • Uloženo na dně vodní plochy.

• Získávání energie z pilot
  • Potrubí z PE-RC.
  • Uloženo v hloubkových základech budov.

• Energetické koše
  • Potrubí navinuté do spirály.
  • Ukládané do země v hloubce od 2 metrů do 6 metrů.
  • Tento systém se v České republice prakticky nevyužívá.

 

POROVNÁNÍ SYSTÉMU ZEMĚ-VODA A VZDUCH-VODA

• Geotermální vrty:

+    Vysoký topný faktor přináší úsporu nákladů na vytápění.
+    Delší životnost kompresoru zvyšuje odolnost systému.
+    Nižší hlučnost zlepšuje komfortní prostředí.
+    Nejstabilnější zdroj tepla zajišťuje konzistentní výkon.
+    Možnost aktivního/pasivního chlazení objektu poskytuje flexibilitu.
+    Možnost akumulace tepla v zemi při vhodných podmínkách podporuje efektivní využití energie.

-    Vyšší pořizovací náklady mohou být finančně náročné.
-    Náročnější administrativa může zvýšit náklady na správu systému.

• Zemní plošné kolektory

+    Prakticky srovnatelné pořizovací náklady zajišťují dostupnost pro širší skupinu uživatelů.
+    Vysoký topný faktor přináší úsporu nákladů na vytápění.
+    Delší životnost kompresoru zvyšuje odolnost systému.
+    Nižší hlučnost zlepšuje komfortní prostředí.
+    Stabilní zdroj tepla poskytuje konzistentní výkon.
+    Rychlá instalace bez zbytečného papírování (nutná větší plocha pozemku) zajišťuje efektivnost procesu.
+    U systému JANSEN Powerwave lze využít i chlazení, což rozšiřuje možnosti využití.

-    Nutné provedení zemních prací zvyšuje náročnost instalace.
-    Nemožnost následné výstavby na místě instalace může omezit flexibilitu budoucích úprav.

• Vzduch-voda:

+    Nižší pořizovací náklady umožňují dostupnost pro širší skupinu uživatelů.
+    Jednodušší administrativa usnadňuje správu systému.

-    Nižší topný faktor může znamenat vyšší náklady na vytápění.
-    Kratší životnost kompresoru může vyžadovat častější údržbu a výměnu.
-    Vyšší hlučnost může ovlivnit komfort v blízkosti systému.
-    Závislost na venkovním vzduchu může znamenat nestabilitu výkonu v extrémních klimatických podmínkách.
-    Omezená schopnost aktivního/pasivního chlazení omezuje flexibilitu.
-    Nižší schopnost akumulace tepla může vést k menší efektivitě při změnách teplotních podmínek.

 

Společnost GE-TRA s.r.o. je členem Asociace pro využití tepelných čerpadel (AVTČ)