Jak v principu fungují tepelná čerpadla připojená na zemní vrt a na zemní kolektor?

Tak ono tam nemusí být horko. Kdyby pod trávníkem horko bylo, nepotřeboval bys tepelné čerpadlo, stačilo by ty kolektory napojit přímo k radiátorům doma. Takhle mají tuším často topení řešené na Islandu (Vrt do hloubky, tam si ohřívaj vodu a táhnou zpět do baráku) – stačilo by obyč. oběžné čeroadlo s řádově 20W příkonem.

My to máme těžší, nemáme zdroj tepla o dostatečné kvalitě (teplota, výkon). Takže ho musíme čerpat tím čerpadlem. Čerpadlo schladí médium třeba na nulu, pustí do vrtu, ve vrtu se ohřeje třeba na 10, vrátí do čerpadla, čerpadlo to vytáhne na 40, pustí do topení, Z topení se vrátí řekněme 30, čerpadlo to hodí zpátky na nulu a znovu pustí do vrtu. V tomto režimu by mohlo teoreticky z každé 1kW elektřiny spotřebované čerpadlem vyrobit řádově 10kW tepla (reálně je to výrazně méně, možná tak 5kW) – navíc reálně to bude složitější, médium v čerpadle pravděpodobně nikam neputuje, ale rovnou v čerpadle mění teplo ve výměníku – s vodou na topení a s nemrznoucí kapalinou na čerpání tepla z prostředí.

Tepelná čerpadla pracují na opačném principu než chladničky. Ochlazují okolní venkovní prostředí (vzduch, voda, zemní vrt) a teplo uvolňují v budově. Spotřebovává se elektřina pro chod kompresoru, množství získané energie ve formě tepla je však několikanásobně větší. Pokud je zařízení dostatečně dimenzováno, vytopí i celý barák.

Základní rozdělení tepelných čerpadel podle zdroje tepla se dělí na systém vzduch-voda a voda-voda. U vzduch-voda je primární okruh a zdroj tepla vnější atmosférický vzduch. U voda-voda je primární okruh a zdroj tepla buďto voda v zemním kolektoru, tedy vlastně v „chladiči“ umístěném v hloubce cca 1,5 m pod zemí, v nezámrzné hloubce. V této hloubce je teplo absorbováno a vedeno vodou primárního okruhu do systému TČ kde se pomocí kompresoru (jako v běžné chladničce) zvyšuje jeho teplota a tou je ve výměníku TČ ohřívána voda sekundárního okruhu, která se rozvádí do topné soustavy.
V případě systému s vrty, je jako primárního zdroje použita voda z větší hloubky, teplejší než v podzemním kolektoru a po jejím ochlazení a odebrání tepla z ní, je vrácena zpět do vrtů.
Účinnost systémů voda-voda je větší, než u systémů vzduch-voda.
Ovšem zase je velký rozdíl v pořizovacích nákladech- investici, neboť jak zřízení podzemního kolektoru, tak i vrtů, je poměrně nákladné a více méně je nákladnější než vlastní TĆ.
A systém s podzemním registrem je rovněž velmi náročný na dostatečnou plochu a systém s vrty zase s vydatností vody vodního vrtu.
Z tohoto důvodu se v současnosti, i vzhledem k menší účinnosti systému vzduch-voda, který je i o cca 40 % horší (zejména v zimním období s teplotami – 10 až15 st.C), využívá nejvíce tento systém vzduch-voda.
K systémům s TČ je důležité ještě dodat, že je nutné, pokud je použito klasických topných těles, panelových nebo jiných radiátorů, tyto dimenzovat s dostatečnou výhřevnou plochou a počítat na teplotní spád zhruba 50/30 st.C, oproti ohřevu topného systému nějakými kotli (plyn, uhlí, dřevo a pod.), kde se počátá na teplotní spád 90/70 st.C. Takže plocha topných těles pro topení TČ je nutná zhruba o cca 70% větší.
A zejména u systému vzduch-voda s klesající vnější teplotou klesá i markantně účinnost topení, takže při vnější teplotě kolem + 10 st.C je to zhruba poměr 4:1 (top. výkon:příkon el.), ale při teplotě –10 st.C pak už pouze 2:1.
U systémů voda-voda jsou tyto poměry, při velkém poklesu vnější teploty vzduchu, podstatně lepší, neboť je teplo čerpáno stále z média s kladnou teplotou, neboť změnou vnější teploty vzduchu není skoro ovlivněno.

Upravil/a: Jiří Bohumil