Tepelné čerpadlo typu země - voda
Kategorie
Popis úsporného opatření
Tepelné čerpadlo typu země - voda
Tento typ tepelných čerpadel patří mezi velmi významné systémy. Vzhledem k jeho provozu vůči venkovním klimatickým podmínkám můžeme tento systém hodnotit jako „nejstabilnější“. Tepelná čerpadla typu země/voda jsou většinou provozována v bivalentním provozu, to znamená, že pod bodem bivalence (teplota kolem -5°C až -8°C) připíná doplňkový zdroj tepla (zpravila elektrokotel) a tepelnou pohodu zajišťují oba zdroje současně. V některých případech je můžeme provozovat i monovalentně, což má svoje výhody a nevýhody.
Jedná se o zařízení, které je umístěno uvnitř objektu, většinou v technické místnosti. Na trhu naleznete jak provedení kompaktní (tepelné čerpadlo včetně zásobníku na teplou užitkovou vodu a doplňkového zdroje), tak provedení standardní (pouze tepelné čerpadlo).
Jeho jedinou nevýhodou jsou zemní práce, které jsou s jeho instalaci velice úzce spjaty. Pro čerpání tepla ze země potřebujeme buď zemní kolektor (někdy též označovaný jako horizontální kolektor), nebo geotermální vrty (zde se můžeme setkat i s označením vertikální kolektor). Prvně jmenovaný zdroj tepla vyžaduje rozsáhlé zemní práce, resp. dlouhé výkopy. Ty se ovšem dají pořídit poměrně levně v porovnání s geotermálními vrty. Vertikální kolektory jsou jednou z nejdražších položek v rozpočtu celého systému vytápění objektu.
Zemní kolektor pro primární stranu tepelného čerpadla země-voda
Měrné ceny, úspory, návratnosti
| Orientační měrné náklady |
Na vytápění: 120 000 + 10 000*výkon v kW
|
| Orientační energetická vydatnost vrtu | Podle druhu zeminy 20-100 W/m hlouby. Suché sedimenty maji nejnižší vydatnost kolem 20 W/mPevné horniny s vysokou tepelnou vodivostí 70-80 W/mHorniny s průsakem spodní vody cca 100W/m |
| Orientační plocha zemních kolektorů | Suchá, nesoudržná půda cca 10 W/m2Soudržná, vlhká půda cca 20–30 W/m2Vodou nasycený písek/štěrk až 40 W/m2 |
| Cena samotného kompresoru | 40 a 60 tis. Kč/kompresor |
| Životnost | 15-20 let |
| Orientační cena energie ze zdroje | 0,6-0,8 Kč/kWh podle COP TČ |
| Návratnost | Záleží na původním zdroji vytápění. V případě přechodu z biomasy (např. štípané dřevo) na tepelné čerpadlo je TČ nenávratné díky vyšší ceně energie. V případě přechodu z elektrokotle je návratnost pod 10 let. |
Spočtěte si sami
Pro vyčíslení množství paliva, ročních nákladů na energie a porovnání s ostatními palivy a zdroji je vhodné použít například kalkulačku "Porovnání nákladů na vytápění" na portálu tzbinfo:
https://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/138-porovnani-nakladu-na-vytapeni-tzb-info
Výhody, nevýhody, mýty
Silné stránky
- Alternativní zdroje energie, který lokálně neprodukuje žádné škodliviny
- Zdroj energie, o který se nemusíte starat. Spíná dle venkovní teploty a aktuální potřeby na vytápění či přípravu teplé vody
- V případě přechodu z vytápění přímotopy na tepelné čerpadlo jsou provozní náklady třetinové. Z přechodu z plynu pak poloviční, ale aditivní úspora je na úspoře zásuvkové běžné elektřiny díky výhodnějšímu tarifu.
- Stabilní a úsporný zdroj vytápění, který není jako u TČ vzduch/voda ovlivněno venkovní teplotou.
Příležitosti
- Dotační příspěvek od státu do roku 2021 (viz dotace u jednotlivé kategorie)
- U RD lze získat na celý objekt výhodnou sazbu D57d (20h nízký tarif).
- U bytových domů a podnikatelů je výhodná sazba pouze pro samotný zdroj vytápění C57d. Zbytek objektu má pak druhé hodiny s odlišnou sazbou (většinou C02d)
- Tepelným čerpadlem země/voda lze v letních měsících chladit jak pasivně (freecooling) nebo aktivně za použití kompresorů a regenerovat tím tak vrt.
Mýty
- TČ není obnovitelný zdroje energie. Kompresor je poháněn elektřinou ze sítě. Čistý obnovitelný zdroj energie je například biomasa že energie ze slunce (fotovoltaika).
- Není třeba se obávat, že TČ dům nevytopí. Je potřeba jen správně výkon navrhnout na 90-100% z tepelné ztráty domu a navrhnout vhodné otopné plochy pro nižší teplotní spád.
- Mýtem také je, že po 15-20 letech končí životnost TČ, ale stačí vyměnit pouze kompresor v řádu 40-60tis. Kč a ne celé TČ.
- Mýtem také je, že levná tepelná čerpadla z "hobby" obchodů určených pro ohřev malých bazénu v létě dokáží také vytápět rodinný dům.
Slabé stránky, hrozby
- Je potřeba zkontrolovat jistič, zda „utáhne“ také tepelné čerpadlo a bivalentní zdroj energie
- Výstupní teplota z TČ je pouze max 60°C. Ideální pracovní bod (účinnost COP) je kolem 35-50°C a venkovní teplota kolem 0-2°C. Je třeba projektantem zkontrolovat otopnou soustavu, zda radiátory předají potřebné teplo do prostoru.
- Životnost TČ je závislá od správného návrhu
- Hrozbou může být promrznutí zeminy. Při špatném návrhu hloubky vrtu či velikosti kolektoru (potrubí blízko sebe) se zemina natolik prochladí odebíráním energie, že zcela zamrzne a nelze již energii odebírat. Proto je vhodné zeminu tzv. regenerovat a například v letních měsících pomocí TČ chladit a teplo předávat do zeminy. Případně se zemina regeneruje solárním systémem, což je z ekonomického pohledu neefektivní.
- Slabou stránku je, že u tohoto typu TČ je nutné vyhloubit hlubinný vrt (cca 1000 Kč/m hloubky) nebo upravit terén pro zemní plošný kolektor
- Slabší stránkou tedy oproti TČ vzduch-voda je vyšší požizovací cena díky zemním pracem.
- Nutný projekt a stavební povolení. Jedním z dotčených orgánů může být báňský úřad (v případě hlubšího vrtu než 40m)
Související úsporné opatření
Tepelné čerpadlo typu vzduch - voda
Tepelné čerpadlo typu voda - voda
Tepelné čerpadlo typu vzduch - vzduch
Plynové absorpční tepelné čerpadlo
Dotační potenciál
| Rodinné domy | Relevantní. Možno získat státní příspěvek jak z krajské kotlíkové dotace určenou na výměnu kotlů na uhlí 1. a 2. emisní třídy napojených do otopné soustavy nebo lze využít dotace Nová zelená úsporám určenou na výměnu elektrokotlů za tepelné čerpadlo. |
| Bytové domy | Díky nutné větší hloubce vrtů většinou nerelevantní. V případě pasivních bytových domů lze pak o TČ země-voda již uvažovat. |
| Školská zařízení | Většinou díky nutné větší hloubce vrtů nerelevantní. Možnost získání dotace z Operačního programu životního prostředí PO 5.1, |
| Administrativní budovy | Nerelevantní. Pouze ojediněle se objevují instalace TČ země-voda z pilotů. Možnost získání dotace z Operačního programu podnikání inovace pro konkurence schopnost. |
| Hotely | Relevantní, dotaci lze získat pouze přes finanční nástroj (bezúročnou půjčku) od Českomoravské hypoteční banky – program ÚSPORY ENERGIE |
| Obchodní centra | Nerelevantní. Pouze ojediněle se objevují instalace TČ země-voda z pilotů. |
| Sklady | Skladové prostory je většinou vhodné vytápět sálavými panely nebo plynovými teplovzdušnými jednotkami. |
| Výrobní podnik | Díky nutné větší hloubce vrtů většinou nerelevantní. Možnost získání dotace z Operačního programu podnikání inovace pro konkurence schopnost |
Termíny a definice
| Nejpoužívanější pojmy | popis | jednotka |
|---|---|---|
| AZE | Alternativní zdroj energie. Někdy také jako netradiční zdroje energie. Patří do skupiny obnovitelných zdrojů, ale pro svojí funkci potřebují energii z fosilních paliv. Například tepelné čerpadlo elektřinu z energetického mixu ČR (cca 60% uhlí) nebo kogenerační jednotka zemní plyn pro výrobu elektřiny. Pouze v případě, že tepelné čerpadlo 100 % odebírá energii ze sítě z obnovitelných zdrojů, lze v krajním případě i o tepelném čerpadle mluvit jako o obnovitelným zdroji. | |
| COP | Topný faktor. Bezrozměrové číslo COP udává poměr topného výkonu ku příkonu tepelného čerpadla. Čím je vyšší topný faktor, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Topný faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší. | (-) |
| D57d | Distribuční tarif elektrické energie od roku 2017 jak pro tepelné čerpadlo či elektrické vytápění (20h nízký tarif). Dříve pro TČ D56d. Podnikatelská sazba zůstává C56d. | |
| EHPA | Evropská značka kvality tepelných čerpadel (někdy také značka kvality Q). | |
| Energetický koš | Energetický (geotermální) koš je vhodná aplikace, kde není prostor pro klasický zemní plošný kolektor a není možné z jakéhokoliv důvodu provádět hlubinné vrty, se jeví jako velmi ekonomicky zajímavá varianta využití Geotermálních Energetických Košů - zkráceně GEK. Odběr se realizuje ve vrchních geologických vrstvách, kde stále ještě dochází k regeneraci slunečním zářením a sáknutím povrchové vody. | |
| Geotermální koš | Viz energetický koš. | |
| Hlubinný vrt | Není-li k dispozici dostatečné velká plocha pozemku pro položení plošného kolektoru, je možné ukládat kolektor do hlubinného vrtu. V závislosti na tepelných ztrátách domu se hloubí jeden nebo více vrtů o hloubce á 80 až 150 m. Podle druhu zeminy je vydatnost vrtu cca 20-50 W/m hloubky vrtu. Vrty je možné provádět u novostaveb i pod základovou deskou domu. Vzdálenost mezi vrty by měla být ideálně 1/10 hloubky. | |
| Pasivní chlazení | Volné chlazení bez použití kompresorů chladícího okruchu. U tepelných čerpadel země-voda je tento termín brát ve smyslu oběhu chladiva zemí (vrtem) pomocí oběhového čerpadla bez sepnutí tepelného čerpadla. | |
| plošný kolektor | Plastové hadice uložené v zemi v hloubce cca 1 metr, v kterých koluje nemrznoucí směs. Tato směs se v zemi ohřívá a odevzdává své teplo v tepelném čerpadle země-voda. | |
| SCOP | Sezónní topný faktor. Obvykle se pohybuje u kompresorových tepelných čerpadel mezi 2,5 a 4,2, u absorpčních tepelných čerpadlech pak kolem 1,5. Udává průměrný topný faktor za topnou sezónu, tedy poměrvyrobeného tepla za topnou sezónu ku spotřebované pohonné energii. Čím je vyšší topný faktor, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Topný faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší. | |
| Tepelná ztráta domu | Únik tepla z budovy do okolí. Jde tedy o ztracený tepelný výkon prostupem a větráním. Udává se pro určitou výpočtovou teplotu (např. při -12 °C, -15 °C dle lokality). Hodnota se uvádí běžně v kW. | kW |
| Tepelné čerpadlo | Stroj, který využívá tepelnou energii okolního prostředí (vzduchu, země, vody) o nízké teplotě a převádí ji do teplonosné látky o vyšší teplotě tak, aby teplo bylo využitelné. | |
| Vydatnost zeminy | Parametr udává, kolik energie lze odebrat ze zeminy na m2 nebo na bm hloubky vrtu. Tento údaj se zjištuje hydrogeologickým průzkumem. Hodnota se pohybuje kolem 10-40 W/m2 či 5-30 W/bm. Čím více vodou nasycená zemina, tím vyšší hodnota vydatnosti. |
Reference
Externí články, publikace
Základní zásady návrhu plošného zemního kolektoru pro tepelné čerpadlo země/voda
https://vytapeni.tzb-info.cz/tepelna-cerpadla
