U tepelných čerpadel země-voda, nebo se také říká země (voda)-voda, platí trochu jiná pravidla než u těch odebírajících teplo vzduchu. A přestože se opět bavíme o hlavním zdroji výtápění pro vaši domácnost, neplatí už to, že vysloveně vyžadují záložní zdroj tepla. Jeden ostatně mají často v sobě (elektrokotel) a zpravidla jsou také s ním provozována, tedy kombinovaně. Často ale elektrokotel slouží jen pro případ poruchy čerpadla, nebo dočasného vyčerpání vrtu (i to se může přihodit) a čekání na to, až se obnoví.
V případě čerpadla země-voda je teplo odebíráno zemi a předáváno klasické topné soustavě s vodou. Země je výborným akumulátorem tepla a teploty jsou v hloubkách (třeba i 170 cm) poměrně stálé, a to okolo 7 až 13 °C. V případě vrtu třeba padesátimetrového pochopitelně ještě stálejší a vyšší, v případě plošného (zemního) kolektoru pak pro rodinný domek zpravidla dostačuje cca 300 až 500 m2, podle jeho rozlohy a úrovně zateplení (u vrtu je např. třeba 2× 50 m).
Teplo ale můžete odebírat rovnou i vodě (nebo také různé odpadní teplo) a i za chladných dnů si ta spodní udržuje teplotu okolo 7 až 12 °C. Pak se bavíme o systému voda-voda. A nemusí jít jen o rybník, ale i o speciální systém tzv. čerpací studny (odebírání tepla) a tzv. vsakovací studny (vracení studené vody s odčerpanou energií zpět). O tomto systému ale dnes řeč nebude. Ostatně to je u nás podstatně méně častý příklad, protože většina sází na klasiku – vrt či plošný kolektor a nemrznoucí směs v uzavřeném systému.
Než se dostaneme k praktickým poznámkám a problémům, dovolím si zopakovat dvě základní věci – princip tepelného čerpadla jako takového a pojem topného faktoru. Ten tu sice není tak důležitý jako u systémů vzduch-vzduch či vzduch-voda, ale stále byste o něm měli něco málo vědět.
Řešení u mě doma bylo (je) velice propracované. Vlevo vidíte tepelné čerpadlo IVT, za ním speciální bojler pro vrt, který je dotápěn nadbytečnou energií ze slunečních kolektorů. Vpravo vzadu klasický elektrický bojler pro TUV, před ním pak třetí bojler určený speciálně pro solární kolektory. Dnes už se vše dá řešit typicky kombinovaným bojlerem, takže místo dvou naposled jmenovaných máte pouze jeden. Navíc speciální bojler pro vrt, resp. dotápění přes solární panely, se vyplatí jen u větších instalací.
Co to je topný faktor
Abych se neopakoval, využiji odstavců z předchozího článku o čerpadlech vzduch-vzduch:
Základní pojem ve světě tepelných čerpadel. COP, nebo-li Coeficient Of Performance, čili topný faktor (někdy se mluví i o účinnosti tepelného čerpadla), představuje poměr mezi vyrobeným teplem a spotřebovanou (do něj dodanou) elektrickou energií.
Čím vyšší je topný faktor, tím je provoz tepelného čerpadla efektivnější, takže když má výkon 8 kW a já mu v daný okamžik dodávám 2 kW je topný faktor 8/2, tj. 4. Každý výrobce by ale měl jasně říci, za jakých podmínek daného COP dosáhl. To bohužel není vždy zvykem a dejte si na to při srovnávání pozor.
Topný faktor se u tepelného čerpadla země-voda (na rozdíl vzduch-vzduch) v závislosti na vnějších podmínkách příliš nemění. Tady teplo neodebíráme kolísavému vzduchu a tudíž nejsme tolik závislí na vnější teplotě, ale zemi, a proto je topný faktor víceméně stálý. Nicméně jednou se mi stalo, že jsem zanedbal údržbu několik let po sobě (ideální je provádět kontrolu každý rok, nebo alespoň ob rok) a došlo tzv. vyčerpání vrtu k čemuž se ještě dostanu.
Tepelné čerpadlo vypadá jako chladnička. Jak vidíte pokud ho odkryjete, uvnitř toho moc není. Dominuje vlastně jen kompresor s udávanou životnosti kolem 20, 25 let (IVT).
Princip tepelného čerpadla
Tak, jako chladnička odnímá teplo potravinám, tak tepelné čerpadlo odnímá teplo okolí, tedy v našem případě zemi. Následně ho pak s pomocí kompresoru převede na vyšší teplotní hladinu (systém komprese a expanze plynu) použitelnou pro vytápění a někdy i pro ohřev TUV, tedy teplé užitkové vody.
Podle způsobu získávání tepla se také rozlišují jednotlivé druhy tepelného čerpadla, jak je ostatně naznačeno v článku. Samozřejmě je nejprve nutné do tepelného čerpadla nějakou elektrickou energii přivést, abyste z něj následně – často i několikanásobek či v případě systému země-voda mnohonásobek – energie v podobě tepla získali. To samozřejmě vede někdy až ke značným úsporám. Vyšší jsou ovšem – v porovnání se systémem vzduch-vzduch či vzduch-voda – i náklady na vybudování takovéhoto systému
I k tepelnému čerpadlu země-voda můžete dostat ovládací software pro tablet. Sahat do regulace se ale v tomto případě nevyplácí. Tepelné čerpadlo země-voda se neřídí jako vzduch-vzduch. Jednou ho zregulujete a pak vyžaduje jen minimální, nebo také žádné, zásahy. Není to zkrátka elektrokotel, kde si řídíte vnitřní teplotu v místnosti. Tady se pracuje plně automaticky na základě venkovní teploty a známé tepelné ztráty objektu. O nic se nestaráte. Vše řídí automatika a našinec si na to lehce zvykne. Jen si nechte vytáhnout signalizaci funkčnosti tepelného čerpadla do obytné části domu. Než jsem to udělal, trvalo třeba dva dny, než jsem přišel na to, že se při vypnutí proudu nenahodilo samo.
Tepelné čerpadlo země-voda: kde a s jakým povolením
U nás lze tento systém instalovat skutečně všude, a to dokonce i na horách či v místech s celoročně chladným počasím, kde čerpadlo vzduch-vzduch nemá často vůbec nemá smysl nasazovat kvůli zhoršenému, či výrazně zhoršenému topnému faktoru. To u čerpadla země-voda nehrozí. Zvláště pokud se na pozemku v tomto prostředí často svažitém, dá udělat vrt. Než ale začnete, je třeba vyřídit nějaké po papírování. V roce 2000, kdy jsem vše zařizoval já, nebylo pro vrt do padesáti metrů a 1 zemní kolektor zapotřebí žádného povolení ani ohlašovací povinnosti. Nicméně dnes všude čtu, že třeba je. Pro jistotu jsem zavolal na stavební úřad a zjistil, že… mám zavolat na odbor životního prostředí. Nicméně pokud jde o vrt s nemrznoucí směsí v uzavřeném okruhu, o kterém je dnes řeč, bylo mi řečeno, že není třeba žádného vyjádření. Na stavebním úřadě mi zase řekli, že pokud bych se rozhodl pro zemní kolektor není třeba také nic a zjevně to nebude zapotřebí ani pro systém kombinovaný. Ovšem u plošného kolektoru, jak píše například abeceda-cerpadel.cz, není otázka povolení jednoznačná. „Nejlépe je informovat se na místním stavebním úřadu, co konkrétně bude chtít.“ A to lze určitě doporučit v obou, resp. ve všech třech, případech.
Jak náročná je instalace?
Při napojování na stávající otopnou soustavu, tedy při rekonstrukci, záleží na místních podmínkách, ale obecně vzato nejde často o nic složitého. Pokud lze nějak rozumně umístit tepelné čerpadlo do blízkosti stávajícího zdroje vytápění. A to někdy může být problém zvláště když se jedná o náhradu elektrokotle, který potřebuje naprosté minimum místa. Co do prostorových nároků neprohloupíte, pokud si vezmete tepelné čerpadlo země-voda jako takovou menší chladničku a k tomu si připočtete jeden větší bojler, který už ale v místnosti nejspíše instalován mít budete. Pokud teď myslíte na prostor cca sedm, osm metrů čtverečních u jednodušších instalací, nebudete daleko od pravdy. Pochopitelně opět záleží na konkrétní instalaci, což opakuji po několikáté, ale bohužel o tak je. U mě byly například bojlery tři, což nějaké místo pochopitelně vyžaduje.
V případě nové instalace nepředstavuje napojení na stávající otopnou soustavu problém, protože si kotelnu umístíte tam, kam potřebujete. Tedy „kotelnu“. U mě tomu všichni říkali „atomová elektrárna“, protože to klasická kotelna není ani omylem (viz foto výše).
Jednoduché schéma tepelného čerpadla země-voda s plošným kolektorem a jedním zásobníkem TUV.
Vrt nebo zemní kolektor?
Toť otázka přímo zásadní a je to – opět (omlouvám se) – o typu instalace, resp. místních podmínkách. Vykreslím to na mém případě. Představte si bungalov ve svahu na pozemku něco přes tisíc metrů čtverečních. Možnosti jsou dvě. Buď můžete podle tepelné ztráty vašeho domu a navrženého čerpadla udělat vrt (typicky třeba cca stometrový) nebo uděláte zemní (plošný) kolektor. Je tu ale ještě další možnost – vše zkombinovat. Takovouto instalaci jsem nakonec dělal já, ale jen proto, že projektant zapomněl na náletový les a následně se zjistilo, že se požadovaný rozměr plošného kolektoru na pozemek prostě nevejde. Mimochodem ten se v mém případě (a ve svahu) dělal v hloubce kolem 150 cm, někdy ale třeba i 170 cm podle toho, jak se to povedlo. Výsledkem pak byla ještě nutnost doplňkového třicetimetrového vrtu a peněz „jak za kozu“, jak říkávala moje babička.
Nedivte se, že po ¨takovýchto zkušenostech bych dnes šel výhradně do vrtu s jasně danými náklady. Ale jak říkám, záleží na okolnostech a i když vám dodavatel radí to či ono, zdravý selský rozum a vaše nasbírané zkušenosti jsou pro rozhodnut stejně důležité.
Vrt nebo plošný kolektor?
Zemní (plošný) kolektor
- Kdy se vyplatí? Zpravidla jen na rovném a velkém pozemku s dobrým přístupem pro bagr. Rozhodně ne ve svahu.
- Může nad kolektorem růst vegetace, keře a stromky? Ano, pokud je kolektor dobře navržen.
- Jak se provádí: hloubka 120 – 150 cm (obecně okolo 150 cm), vzdálenost mezi jednotlivými „strouhami“ minimálně 80 cm, lepší je 90 či 100 cm.
- Umístění kolektoru: dle konkrétních dispozic, ideálně bez odvzdušnění, tedy níže, než je vývod do kotelny.
- Náklady: nelze stanovit, záleží na konkrétní instalaci.
Vrt
- Kdy se vyplatí? Kdykoli a kdekoli s dobrou dostupností pro techniku (vrtná souprava na studně).
- Jak se provádí: hloubku a počet vrtů stanoví váš dodavatel mj. na základě tepelné ztráty domu.
- Umístění vrtu: dle konkrétních dispozic, ideálně bez odvzdušnění, tedy níže, než je vývod do kotelny.
- Náklady: cca 900–1 000 Kč/m.
Vraťme se ale k mému bývalému bungalovu. Ten měl při rozloze 160 m2 ztrátu nějakých 7,0 kW, takže by v praxi pokud bych nedělal zemní kolektor a pokud si to dobře pamatuji, šlo o dva padesátimetrové vrty. Ty mají tu výhodu, že vám je udělá běžná vrtná souprava na studně. Cena se pohybuje kolem tisíce korun za metr, takže máte jasně dané náklady. To u zemního kolektoru nemusí být pravda. A ve svahu už vůbec ne, jak se ukázalo. V každém případě mohu doporučit jedno: použijte na zemní potrubí ten nejkvalitnější materiál, jaký existuje. Životnost je dána ve finále hlavně jím, protože zem pochopitelně přes léto načerpá energii od sluníčka, takže ta se neustále obnovuje, a kompresor v čerpadle jde po nějakých dvaceti letech vyměnit snadno. Rozhodně snadněji než potrubí ve vrtu nebo v zemním kolektoru.
Pokud jde o umístění vrtu, měl by být kvůli jeho odvzdušnění umístěn níže tak, aby vývod do kotelny byl naopak výše (tam, kde to nejde, musí být provedeno odvzdušnění, což platí i u kolektoru plošného). Vyplatí se ještě co nejkratší vedení od vrtu, protože i tím při instalaci zase něco ušetříte.
Dobrou otázkou také je, zda vrt může vzít vodu sousedům. Odpověď je na snadě. Je to stejné, jako když vrtáte studnu. I tady je třeba udělat důkladný průzkum. Pak by se nic stát nemělo. U plošného zemního kolektoru žádného průzkumu netřeba, nebo jen minimálního.
Na serveru abeceda-cerpadel.cz, který opět doporučuji vaší pozornosti, se píše, že „Plošný kolektor stojí většinou 35 – 50 % z ceny vrtu“. V mém případě to ale bylo spíše 150 či 200 % ceny vrtu. Je to ale na každém, zejména pak na místních podmínkách. Ještě je nutno podotknout, a to je častý dotaz, že i když zvolíte zemní kolektor, nemusíte mít obavy z toho, že by vám na něm třeba nerostla zelenina nebo stromek. Pokud je pochopitelně navržen správně.
Zemní vrt v opět uzavřeném systému země-voda a dvěma zásobníky TUV (Viessmann)
Životnost tepelného čerpadla země-voda
Ta je především dána životností kompresoru (celkově pak zejména kvalitou instalovaného potrubí) a tím nejdůležitějším je v tomto okamžiku opět kvalitní regulace. Čím méně startů kompresoru, tím lépe.
Když jsem čerpadlo od IVT v roce 2000 kupoval, tvrdili mi, že není důvod, proč by kompresor nevydržel dvacet let. Dnes se to – jak se tak dívám po internetu – tvrdí stále. V mém bývalém domě běží třináctý rok a mimo pravidelné údržby, kterou se nevyplatí zanedbat, nevyžaduje žádné další náklady. A ještě drobnost: „Reverzace chladicího okruhu, používaná pro rozmrazování výparníků nebo pro klimatizaci v letním období, kompresor také zatěžuje a snižuje jeho životnost.“ (viz abeceda-cerpadel.cz) Možnost s tepelným čerpadlem země-voda nejen topit, ale i klimatizovat je trochu jiný příběh…
Fenomén zvaný „ochlazování vrtu“
Můžete to nazývat jak chcete, ale v podstatě jde o to, že se vrt (či pozemní kolektor) při odebírání tepla ochlazuje, s čímž se však počítá už při návrhu. Teplota vrtu tak v praxi může klesnout k nule a dokonce i pod ni.
Je tu ale ještě něco jiného. V mé instalaci došlo při poruše tepelného čerpadla, kterou jsem ovšem zavinil já zanedbáním kontrol několik let po sobě, k tzv. vyčerpání vrtu. To následně obnášelo zhruba dva měsíce klidu, kdy čerpadlo jelo na vnitřní elektrokotel. V praxi, žádná komplikace, „jen“ to lezlo do peněz. Jasně se tak ukázalo, o kolik je tepelné čerpadlo za provozu levnější. Jen o něj musíte alespoň minimálně dbát, tj. jednou za rok či za dva roky nechat provést jeho kontrolu a případnou údržbu.
Regulace je u tepelného čerpadla země-voda naprosto klíčová“ A hlavně její správně vyladění pro konkrétní podmínky. Není také právě levná a levní nejsou ani ti, kdo ji zvládají nastavit. Tady se třídí dobří a špatní dodavatelé. Jak vidíte, přečtete si na ní i všechny dosažitelné teploty.
Moje řešení…
Už jsem ho nastínil. V roce 1998 jsem vybíral jednak z několika firem, jednak ze dvou principů (bungalov…). Nakonec jsem – k mé spokojenosti – zvolil systém země-voda švédské společnosti IVT a místo podlahového vytápění jeho kombinaci s konvektory. Nejen díky velmi vysokému stropu v obýváku, ale zejména kvůli vyrovnanému rozložení teploty (rád chodím bos), celkově příznivější atmosféře v místnosti a úspoře peněz (netopíte do stropu).
Systém měl být původně pouze se zemním (plošným) kolektorem na který jsem se nechal – i přes mírný svah – přesvědčit. A to stálo nejen spoustu peněz navíc, ale i komplikace s ručním dokopáváním. Nakonec se ukázalo, že plánované rozměry nestačí (zmiňovaný náletový les) a bylo vše třeba doplnit o třicetimetrový vrt. A přitom by původně stačily dva padesátkové vrty za pomalu polovinu peněz…
Kotelna, kterou vidíte na obrázku, zabrala místnost o cca patnácti metrech čtverečních, protože vše bylo doplněno o sluneční kolektory mající dvojí funkci: jednak ohřev TUV a jednak – pokud mají natopeno – pomoc zvyšovat teplotu nemrznoucí směsi z kolektoru a vrtu k čemuž sloužil vlastní bojler. Ty nakonec byly tři – jeden základní pro TUV, druhý pro vrt a třetí pro solární panely.
Systém nakonec fungoval tak dokonale, že v základním 350litrovém bojleru pro TUV bylo vypnuto i elektrické dotápění a v tepelném čerpadle elektrokotel. Vše tedy jelo pouze přes „sluníčko“…
Možná se ještě ptáte, zda budete muset v případě, že se rozhodnete pro tepelné čerpadlo, použít v celém domě podlahové topení. Není to nutné i když je to lepší. Ještě lepší je modernější tzv. kapilární vytápění (www.efg.de, kde budou v brzku i stránky v češtině) o němž se momentálně více dozvíte zde.
Já jsem ovšem v mé instalaci s úspěchem a bez pozorovatelných problémů provozoval kombinaci radiátory, resp. konvektory, a podlahové topení v kuchyni a v koupelnách.
Kombinované řešení, tedy plošný kolektor a vrtem a naznačenými základními vzdálenostmi
Na co při výberu myslet
I zde platí to, co bylo řečeno u čerpadel vzduch-vzduch. Při výběru vám může pomoci i web Asociace pro využití tepelných čerpadel (www.avtc.cz), ale i zde opět platí, že základem je vaše zdravá skepse a návštěva už hotových a několik let provozovaných instalací. Vždy totiž jde především o konkrétní instalaci a její co nejlepší zregulování. Se správným nastavením regulace totiž tepelné čerpadlo země-voda stojí a padá. A to může být stále ještě problém. Vybírejte proto instalační firmu (a výrobce) velmi obezřetně a neleňte a objeďte si několik jejích instalací. Ptejte se rovněž na klasické záležitosti jako záruka, délka existence výrobce, roční náklady na provoz, jak častá je nutná revize v záruce apod.
Výrobců (a prodejců) je celá řada, i když čerpadla země-voda vyžadují často řádově náročnější investici než vzduch-vzduch či vzduch-voda. Já osobně bych vsadil na výrobce vyzkoušené, mající už něco za sebou. To samé ostatně platí i o dodavateli, resp. instalační firmě.
Použité zdroje (především):
- www.abeceda-cerpadel.cz
- www.cerpadla-ivt.cz
- www.avtc.cz
- http://forum.tzb-info.cz
- http://vytapeni.tzb-info.cz
Zvažujete tepelné čerpadlo?
