Čerpajte energiu z prírody

Tepelné čerpadlá sú zariadenia, ktoré odoberajú teplo z okolitého prostredia, transformujú ho z nižšej teplotnej úrovne na vyššiu a ďalej odovzdávajú vykurovacím telesám na vykurovanie či prípravu teplej vody. Pozornosť širokej verejnosti si tepelné čerpadlá získavajú najmä vďaka svojim ekonomickým výhodám. Ekonomickú a energetickú efektívnosť systému však treba hodnotiť vzhľadom na konkrétne klimatické podmienky, dĺžku prevádzky počas roka a tiež spôsob využívania získanej tepelnej energie. Čím väčšie energetické nároky rodinný dom má, tým výraznejšie pocítite úspory. Vykurovanie tepelným čerpadlom je až o 2/3 úspornejšie ako vykurovanie tradičnými zdrojmi, a navyše vďaka nemu získate nezávislosť od vykurovania fosílnymi palivami. Okrem ekonomickej efektivity je nezanedbateľnou prednosťou tohto spôsobu vykurovania ohľaduplnosť k životnému prostrediu. Používaním tepelných čerpadiel totiž môžete výrazne znížiť emisie skleníkových plynov a ďalších škodlivín v ovzduší.

V našich podmienkach nie je používanie tepelných čerpadiel zatiaľ také bežné ako v zahraničí. Postupne však rastie záujem o tento spôsob vykurovania aj u nás. Tepelné čerpadlo pracuje na princípe chladiaceho termodynamického obehu. Čerpadlo odoberá inak nevyužiteľné nízkopotenciálne teplo z prírody alebo priemyselnej činnosti a premieňa ho pomocou elektrickej energie na teplo. Takto vytvorené teplo s vyšším potenciálom možno používať na rôzne účely – prípravu teplej vody, vykurovanie alebo rôzne technologické ohrievacie procesy. Tepelné čerpadlo, ktoré spotrebuje 1 kWh elektrickej energie, dodá tri- až päťkrát viac energie vo forme tepla. Aby čerpadlo bolo účinné a jeho využívanie efektívne, musí sa správne nadimenzovať. Výkon tepelného čerpadla netreba inštalovať na 100 % tepelných strát objektu. Postačí dimenzovanie na 70 %, zvyšok strát pokrýva doplnkový zdroj tepla. Inštalácia výkonu na 100 % tepelných strát je nevýhodná, pretože by sa zvýšili investičné náklady a znížila úspora prevádzkových nákladov.

Podľa spôsobu odoberania tepla buď z vody, vzduchu, alebo zeme rozdeľujeme tepelné čerpadlá na tri základné typy: voda – voda, vzduch – voda a zem – voda. Pri výbere vhodného čerpadla musíte zvážiť svoje možnosti čerpania primárneho zdroja, aký výkon vykurovania požadujete a aký je príkon elektrickej energie. 

Tepelné čerpadlo voda – voda umožňuje získavať tepelnú energiu z podzemnej vody prostredníctvom studne alebo z povrchovej vody z jazera, rybníkov a riek. Na to, aby ste mohli získavať tepelnú energiu čerpaním zo studničnej vody, musíte mať vhodné hydrogeologické podmienky a tiež dostatočnú výdatnosť podzemnej vody (pre rodinný dom musí dosahovať 0,5 l/s). Napriek tomu, že v istých oblastiach Slovenska nie je dostupný dostatočne silný zdroj spodnej vody, v porovnaní s inými vykurovacími systémami môžete s tepelným čerpadlom voda – voda dosiahnuť značné úspory. Nevýhodou je potreba dostatočného zdroja tepla a dvoch studní, jednej čerpacej a druhej vsakovacej. Výhodou tohto systému sú nižšie počiatočné finančné náklady v porovnaní s nákladmi, ktoré treba vynaložiť na vrty pri tepelnom čerpadle zem – voda. Tepelnú energiu môžeme získavať aj z povrchovej vody. V tomto prípade ukladáme kolektor z plastových rúrok na dno rieky alebo rybníka. Vzhľadom na to, že zásoby povrchovej vody na území Slovenska nie sú dostatočné, nie je tento spôsob veľmi výhodný. 

 

Voda je relatívne stabilný zdroj tepla s vyššou teplotou (7 až 12 °C). Prednosťou čerpadiel pracujúcich na princípe voda – voda je vysoký faktor vykurovania, pretože dosahujú maximálnu teplotu vykurovacej vody 62 °C. Fungujú už pri teplotách vody od 4 do 20 °C. Tepelné čerpadlo voda – voda odoberá zo zdroja (väčšinou zo studne, ale aj z rieky alebo rybníka) vodu. Voda prechádza výmenníkom čerpadla, v ktorom  sa odoberá časť jej tepla. Takto ochladená voda sa vracia späť do zeme druhou studňou (vsakovacou). 

Medzi zdrojmi vody treba dodržať minimálnu vzdialenosť, a to 10 m. Oproti elektrickému vykurovaniu dosiahnete až 80 % úspory finančných nákladov, takže investícia vložená do tepelného čerpadla voda – voda sa vráti zakrátky čas. 

Výhodnou investíciou je tepelné čerpadlo pracujúce na princípe vzduch – voda. Keďže sa vzduch nachádza všade okolo nás, nemusíte pri tomto type čerpadla budovať nákladný zdroj tepla. Tento systém možno realizovať bez obmedzení, pričom montáž je jednoduchá a rýchla. Určite oceníte skutočnosť, že tepelné čerpadlo vzduch – voda môže pracovať s teplotou vonkajšieho vzduchu od –20 do 35 °C, pričom dosahuje maximálnu teplotu vykurovacej vody 55 °C. Výhodou tohto typu sú nižšie počiatočné finančné náklady a na druhej strane nevýhodou klesajúci výkon čerpadla pri znižovaní teploty vonkajšieho vzduchu. Účinnosť čerpadla sa začína postupne znižovať pri teplote – 5 °C, preto sa odporúča vykurovať záložným zdrojom tepla. Niektoré typy tepelných čerpadiel majú už priamo zabudované prídavné elektrické kúrenie v podobe elektrickej špirály. V prechodných obdobiach, keď teplota vody a zeme je oproti teplote vzduchu nižšia, je však tento typ čerpadla najúčinnejší. Prednosťou tepelného čerpadla typu vzduch – voda je tiež možnosť jeho inštalácie kdekoľvek, rozhodne na to nepotrebujete veľký pozemok. 

 

Tepelné čerpadlá vzduch – voda sú v porovnaní s ostatnými vykurovacími systémami s vysokým vykurovacím faktorom úsporné. Rozlišujeme kompaktné tepelné čerpadlá a takzvané split systémy. 

Kompaktné jednotky majú vstavaný doskový výmenník, z ktorého sa dá priamo napojiť cez akumulačný zásobník na rozvod ústredného vykurovania. Keďže sa celá jednotka nachádza v interiéri, netreba rozvod chrániť proti zamrznutiu vody. 

Split systémy sa skladajú z vonkajšej a vnútornej jednotky. Vonkajšiu jednotku, ktorú sa odporúča inštalovať na voľnom priestranstve, najlepšie na najteplejšom mieste (na streche či mimo objektu), tvorí kompresor, ventilátor a výparník. Ventilátor nasáva vzduch do výparníka, ktorý odoberá tepelnú energiu a potrubím ju vedie do vnútornej časti. V tomto prípade treba rozvod chrániť proti zamrznutiu. Vnútorná jednotka je umiestnená vo vhodnom vnútornom priestore, najlepšie v kotolni, strojovni či prevádzkovej miestnosti, a je prepojená s vonkajšou jednotkou do jedného okruhu. Získané nízkopotenciálové teplo vnútorná jednotka transformuje na vyššiu tepelnú úroveň a odovzdáva ju vykurovaciemu systému. Najväčšou výhodou split systému je, že hluk z kompresora ostáva mimo objektu. 

K najstabilnejším zdrojom tepla patrí zem, pretože už pri hĺbke minimálne 80 cm nezamŕza. Tepelné čerpadlo zem – voda využíva ako zdroj tepla zem. To je možné vďaka obehovému okruhu naplnenému soľankou (nemrznúcou zmesou). Tepelné čerpadlo zem – voda zabezpečuje prenos tepla buď prostredníctvom plošného kolektora z plastových rúrok uloženého v zemi vodorovne, alebo vo vertikálnych vrtoch. Finančne nenáročnejšie je vodorovné (plošné) uloženie, ktoré si však vyžaduje rozsiahlejšie výkopové práce a väčší pozemok. Navyše, na mieste, kde je kolektor umiestnený, nemožno stavať. Všeobecne sa dá povedať, že na 1 kW výkonu tepelného čerpadla potrebujete asi 30 m2 pozemku. Pri inštalácii potrubia treba dodržať vzájomnú vzdialenosť potrubí 1 m a hĺbku uloženia potrubia do zeme 1,5 až 2 m. Pri vertikálnych vrtoch nepotrebujete veľký pozemok, ale vrtné práce sú pomerne nákladné. Hĺbka vrtov sa pohybuje v rozpätí 50 až 120 m a závisí od výkonu čerpadla a geologických pomerov. Na 1 kW výkonu tepelného čerpadla potrebujete približne 10 až 12 m vrtu.

Fungovanie tepelného čerpadla zem – voda spočíva v odovzdávaní tepla z pôdy pomocou nemrznúcej zmesi, ktorá cirkuluje v kolektore. Cirkulujúca voda sa pri prechode zemným kolektorom ohrieva a putuje do výmenníka tepelného čerpadla. Voda sa ochladzuje vo výparníku a odobraté teplo sa odovzdáva ďalej. Pamätajte na to, že tento proces zem podchladzuje a spôsobuje jej pomalšie rozmŕzanie. Podchladenie zeme môže ohroziť nielen pestovanú zeleninu či iné rastlinstvo, ale aj dom. Pre tepelné čerpadlá je optimálna ílovitá pôda, ktorá dobre vedie teplo. Tepelné čerpadlo zem – voda je schopné ohriať vykurovaciu vodu až na 62 °C a pracuje pri teplotách zdroja od –10 do 20 °C. Zaobstaraním tepelného čerpadla zem – voda môžete dosiahnuť až 70 % úspory energie potrebnej na vykurovanie.