_w1440h400q90.webp)
Země slouží jako rozsáhlý akumulátor tepla, jehož teplota se v hloubce několika metrů během roku mění jen minimálně. Díky tomu mohou tepelná čerpadla země–voda dlouhodobě dosahovat vysokých topných faktorů (COP), často v rozmezí 4–5 a výše, což znamená velmi nízké provozní náklady a předvídatelné chování během celého roku. Stabilita zdroje je právě tím hlavním důvodem, proč je tento systém preferován v situacích, kdy investor klade důraz na dlouhou životnost, nízké provozní náklady a možnost využití řízeného pasivního chlazení v létě.
Plošný zemní kolektor – princip, přínosy a omezení
Plošný zemní kolektor představuje tradiční způsob využití půdy jako zdroje tepla. Do nezastavěné části pozemku se v hloubce obvykle 1,5 metru pokládá soustava plastových trubek, ve kterých cirkuluje nemrznoucí směs. Tepelná energie z půdy se tak přenáší do tepelného čerpadla.
Významnou výhodou plošného kolektoru je jeho nižší pořizovací cena a méně složitá instalace. Na rozdíl od hlubinných vrtů nevyžaduje specializované vrtací zařízení, a je tedy finančně dostupnější. Systematicky navržený kolektor poskytuje velmi stabilní výkon a vhodně doplňuje moderní nízkoteplotní vytápění, jako jsou podlahové nebo stěnové systémy.
Nevýhodou plošného kolektoru je však jeho náročnost na prostor. Obvyklá velikost kolektoru je několik set metrů čtverečních, často 1,5–3 násobek vytápěné podlahové plochy domu, v závislosti na vlastnostech půdy a tepelných ztrátách objektu. Půda také nesmí být zastavěná nebo výrazně zatěžovaná (např. parkovací plochy). Dalším faktorem je riziko dlouhodobého tzv. „podchlazení půdy“, které může vzniknout při nedostatečné dimenzi kolektoru nebo příliš vysokém odběru tepla. Kvalitní projektová příprava je proto klíčová.
Plošný kolektor je optimální volbou v případě, že má investor dostatečně velký a přístupný pozemek, převážně zemědělského nebo zahradního typu, kde nevadí zemní práce a kde je půda dostatečně vlhká a tepelně vodivá. Pokud je splněna podmínka prostoru a správně provedený návrh, může být plošný kolektor z hlediska poměru cena/výkon mimořádně efektivním řešením.
Hloubkový vrt – technické vlastnosti, výhody a specifika
Pro menší pozemky, svahy, zastavěné parcely nebo lokality s méně vhodnými podmínkami pro horizontální výměník je ideální alternativou hlubinný vrt. V tomto případě se provádí jeden nebo více svislých vrtů (obvykle o hloubce 80–150 metrů), do kterých se umisťují tzv. geotermální sondy. Vertikální sonda využívá stabilní teploty hornin v hloubkách, kde už kolísání během roku prakticky neexistuje.
Hlavní výhodou hlubinného vrtu je jeho vysoká dlouhodobá stabilita a minimální nárok na prostor. I na malém pozemku je možné zajistit dostatečný výkon, což je u plošného kolektoru často nemožné. Vertikální řešení je také méně náchylné k sezónním výkyvům teplot a velmi dobře se hodí do provozů, kde se očekává i letní chlazení, protože podloží je schopno teplo efektivně odvádět i v horkých měsících.
Nevýhodou vrtů jsou vyšší pořizovací náklady a závislost na geologických podmínkách, je k němu zapotřebí stavební povolení. Vrtání v tvrdém skalním masivu je nákladnější než vrtání v jílech či pískovcích. Je tedy žádoucí získat alespoň orientační geologickou informaci o typu podloží a případně provést průzkumný vrt. Přítomnost podzemní vody může být výhodou, protože zlepšuje tepelnou vodivost hornin.
Hlubinný vrt je ideální tam, kde je omezený prostor, ale je žádoucí vysoká provozní stabilita, dlouhá životnost a možnost celoročního chlazení s nízkými provozními náklady.
Geologické a přírodní podmínky určující volbu
Výběr mezi plošným kolektorem a vrtem není jen otázkou rozpočtu. Velmi důležitým parametrem je typ půdy a hornin pod pozemkem. Vlhké jíly a hlinité půdy mají vysokou tepelnou vodivost, a proto jsou pro plošné kolektory vhodné. Naopak suché, kamenité nebo štěrkovité podloží může způsobit nižší výkon horizontálního výměníku.
U vrtů naopak platí, že nejlepších výsledků bývá dosaženo v pevném skalním masivu s přítokem podzemní vody. Důležitá je i možnost vrtání – v některých oblastech mohou platit ochranná pásma či hydrogeologická omezení.
Pro správné dimenzování systému je klíčový odborný projekt, který zahrnuje minimálně posouzení geologických podmínek, výpočet tepelné ztráty domu a energetický návrh zemního výměníku či vrtu.
Porovnání s tepelnými čerpadly vzduch–voda
Tepelná čerpadla vzduch–voda představují nejčastější volbu při modernizaci topných systémů, zejména díky nižší pořizovací ceně a jednoduché instalaci. Nicméně jejich výkon a účinnost výrazně kolísají v závislosti na venkovní teplotě. Právě v období nejvyšší potřeby tepla – v mrazech – pracují v nejméně příznivých podmínkách, což vede k poklesu COP a vyšší spotřebě elektřiny.
Tepelná čerpadla země–voda naproti tomu využívají výrazně stabilnější zdroj tepla, což se promítá do vyšší celoroční účinnosti, tiššího provozu, delší životnosti kompresoru a nižších provozních nákladů. Samotné tepelné čerpadlo je umístěno uvnitř domu a nepůsobí na něj vnější vlivy (vítr, slunce, déšť, sníh, mráz), pracuje se stabilní primární teplotou, takže teplotní výkyvy jsou minimální. Vyšší počáteční investice se tak postupně vrací nejen v úsporách energie, ale také v celkové životnosti systému, která často přesahuje 20–25 let.