Zemní tepelná čerpadla jsou budoucnost vytápění a chlazení

CO JE TEPELNÉ ČERPADLO?

Tepelné čerpadlo je tepelný stroj, odnímající teplo z okolního prostředí a převádějící toto teplo na vyšší teplotní úroveň. Takto vyrobené teplo lze následně využít pro vytápění i pro přípravu teplé vody. Tento článek je zaměřen na využití energie země a základových konstrukcí, proto jsou zde popisovány systémy odebírající energii právě z těchto míst (obecně systémy ZEMĚ – VODA). Systém je tvořen vždy samotným tepelným čerpadlem a  primárním okruhem, jehož správné nadimenzování je nejdůležitějším krokem návrhu celého systému. Pouze správně navržený primární okruh tepelného čerpadla zaručí jeho předepsaný výkon a  efektivitu provozu udávanou parametrem COP (poměr mezi energií získanou a energií dodanou). Některé typy tepelných čerpadel jsou schopny pracovat v reverzním režimu, a tak jsou využitelná i pro chlazení. Specifickým případem je pak tzv. volné chlazení (free cooling), při kterém je chladivový okruh tepelného čerpadla vyřazen a je využívána energie nemrznoucí směsi ze země pouze s nutným příkonem oběhového čerpadla.

MOŽNOSTI JÍMÁNÍ ENERGIE – PRIMÁRNÍ OKRUHY

Jímání energie ze země je možné provést několika způsoby. Abychom předešli nepříjemnostem, je třeba v  každém případě vždy nutné použít materiál k  danému účelu určený. Prvním zástupcem primárních okruhů jsou zemní plošné kolektory, které jsou tvořeny meandrem potrubí, odebírajícím potřebnou energii např. z plochy zahrady (cca 1,2 m pod terénem). Pro daný účel lze využít např. celozelené potrubí FAST PE-GT-RC®, které je díky svému špičkovému materiálu možné ukládat bez pískového lože. Dalším zástupcem jsou dobře známé geotermální vrty. Na  vystrojení těchto vrtů doporučujeme využít normované geotermální vertikální sondy GEROtherm GVS 4 × 32 mm s vratným U kolenem se separační jímkou u dna vrtu (v hloubce např. 150 m). Separační jímka o  objemu 40 cm3 zaručí ukládání možných nečistot v  primárním okruhu, které se do  potrubí mohou dostat při montáži a dalším servisu. Sondy jsou vyrobeny z materiálu PE 100-RC, který je odolný vůči vzniku trhlin a jejich dalšímu ší- ření v čase. Energii jsme ovšem schopni získávat i z vodních ploch, vodních náhonů, z  odpadních stok apod. Velmi efektivním zdrojem energie pro tepelná čerpadla jsou tzv. energetické základy (základové desky, piloty, milánské stěny). Tyto myšlenky vznikají zpravidla již v prvotních návrzích architektonických ateliérů, kde je řešena celková koncepce budovy i z hlediska nejnižší energetické náročnosti.

VYUŽITÍ ZÁKLADŮ BUDOV JAKO ZDROJE TEPLA A CHLADU

Energetické základy budov se v poslední době stále častěji uplatňují zejména u rozsáhlejších staveb, jako jsou obchodní centra, sportovní haly, administrativní budovy apod. Potrubí primárního okruhu je v tomto případě integrováno přímo do železobetonové konstrukce základů a tak odpadají vícenáklady na vytvoření samostatných vrtů určených pro jímání energie. Samotné piloty a hmota mezi nimi slouží jako velký energetický akumulátor, který je dle aktuálního požadavku využíván buď na vytápění, nebo na chlazení budovy. Pro použití v základových konstrukcích slouží speciální potrubí PE-GT-Xc®, které je z  důvodu ekologie zesíťováno fyzikální cestou bez použití chemikálií. Potrubí obsahuje kyslíkovou bariéru a  je schopné dlouhodobě odolávat i vyšším teplotám, vznikajícím při letním aktivním chlazení. Akumulace tepla a chladu za použití stavebních konstrukcí je odbornou veřejností v  oblasti energetiky označována za  nutnou cestu s nejvyšší ekonomikou. Ekonomická návratnost těchto projektů bývá dle stupně celkového energetického pokrytí už mezi 3–6 rokem provozu zařízení. Budovy v  Evropě spotřebovávají až 40  % veškeré konečné energie, více než např. průmysl nebo doprava. Využíváním tepelných čerpadel v kombinaci s energetickými základy značně sní- žíme provozní náklady budov, čímž nejen že zvýšíme tržní hodnotu nemovitosti, ale také šetříme životní prostředí.

Ing. Pavel Dědina