Tepelné čerpadlo spotřebuje až o 60 procent méně energie

Tepelné čerpadlo je zařízení, které odebírá tepelnou energii ze země, z vody nebo ze vzduchu při nízké teplotě a mění ji na teplotu, při níž se dá vytápět dům a ohřívat teplá užitková voda nebo bazén.

Správný chod čerpadla zajišťuje kompresor s dalšími prvky, který potřebuje pro změnu teploty trochu elektrické energie. Čerpadlo se skládá ze dvou částí: venkovní a vnitřní. Vnitřní jednotka se podobá ohřívači vody, venkovní část zajišťuje odebírání tepla ze zvoleného zdroje.

Teplo ze země, tzv. geotermální teplo, zpravidla využíváme nepřímo. Získáváme ho přes výměník tepla - zemní kolektor - a převádíme cirkulačním okruhem do výparníku tepelného čerpadla teplonosnou kapalinou, nemrznoucí a ekologicky nezávadnou. Cirkulaci kapaliny zajišťuje oběhové čerpadlo. Cirkulující kapalina se ve výparníku tepelného čerpadla ochlazuje a v zemním kolektoru ji znovu ohřívá geotermální teplo.

Zemní kolektor se montuje buď jako horizontální, uložený v hloubce 1,5 až 2 m pod povrchem země (vhodné zejména pro menší topné výkony). Také jako vertikální, uložený ve vrtu (vrtech) hlubokém až 150 m. S vertikálním zemním kolektorem dosahuje tepelné čerpadlo země-voda vyššího energetického efektu než s horizontálním kolektorem, který je uložen nízko pod povrchem země a v zimě je ovlivňován nízkými teplotami okolí.

Tepelná čerpadla využívající geotermální teplo se označují jako země-voda. K jejich výhodám patří stálý výkon.

Nevýhodné jsou vysoké pořizovací náklady (cena se zvyšuje o zemní práce) a také náročnost na technické řešení zemního kolektoru. Nutná odstávka tepelného čerpadla v letním období nedovoluje ohřívat teplou užitkovou a bazénovou vodu a záporem je i potřeba velkého prostoru pro instalaci plošného kolektoru, který negativně ovlivňuje vegetaci kolem.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda (topný výkon cca 6-18 kW pro rodinné domy) si pořídíme spíš v oblastech s vyšší průměrnou teplotou vzduchu v topné sezoně a tam, kde by se hlubinné vrty prodražily a byly technicky náročné.

Vzduch je jako zdroj tepla nejdostupnější a prakticky neomezený. Je výhodný i z ekologického hlediska (teplo odebrané z okolního vzduchu se opět do okolí vrátí tepelnými ztrátami objektu). Teplo obsažené ve vzduchu se využívá přímo - venkovní vzduch proudí přímo výparníkem tepelného čerpadla.

V souvislosti se změnou teploty vzduchu v topném období se mění i topný výkon a topný faktor tepelného čerpadla. Při extrémně nízkých teplotách vzduchu topný výkon i topný faktor klesá, i když umoderních tepelných čerpadel není zhoršení energetických parametrů tak výrazné. Tepelná čerpadla pracují efektivně a spolehlivě do teploty okolního vzduchu až -25 °C.

K výhodám tepelného čerpadla vzduch-voda patří jednoduchá a relativně levná instalace (celková cena na klíč cca 200-400 000 Kč pro rodinný dům) a také fakt, že tepelná energie vzduchu se nemůže vyčerpat. V létě může čerpadlo zajišťovat chlazení domu (v případě instalace speciálních radiátorů) a ohřívat užitkovou nebo bazénovou vodu.

Vadit může zvýšená hladina hluku v těsném okolí venkovní části. Čerpadlo umístěné na zahradě lze vnímat jako esteticky rušivý prvek.

Nevýhodou je i závislost topného výkonu na venkovní teplotě vzduchu.

Také teplo, které obsahuje podzemní voda, je geotermální. I toto teplo využívají za určitých podmínek tepelná čerpadla, označovaná jako voda-voda. Voda ale musí splňovat určité podmínky. Musí mít hlavně vhodné chemické složení, být dostatečně čistá a mít po celé topné období teplotu minimálně 8 °C. Také musí být k dispozici v dostatečném množství (např. pro tepelné čerpadlo o výkonu 10 kW je potřebné průtočné množství vody cca 25 l/min při teplotě 10° C).

Voda se pak přímo přivádí do výparníku tepelného čerpadla. Podzemní voda má ze všech přírodních zdrojů tepla v otopném období nejvyšší teplotu, proto je energetický efekt tepelných čerpadel voda-voda nejlepší. Dostupnost tohoto zdroje tepla je ale omezená.

Teplo z podzemní vody se získává tak, že se voda čerpá z čerpací studny do výparníku tepelného čerpadla, kde se ochladí. Ochlazená voda se vrací do druhé, vsakovací studny. Ta musí být dostatečně vzdálená a umístěná tak, aby proudění podzemních vod směřovalo od vsakovací studny ke studni čerpací. Průtokem mezi oběma studněmi se voda v zemi opět ohřeje. Tak nedochází ani ke ztrátám podzemní vody, ani k poklesu jejího energetického potenciálu.

Tepelná čerpadla voda-voda zajišťují stálý výkon, vyznačují se příznivým topným faktorem a nízkou pořizovací cenou.

Nevýhodou je složité technické řešení, závislost na množství podzemní vody, přísné požadavky na chemické složení, teplotu a průtok vody i vyšší nároky na údržbu.