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
Zemní kolektor pro primární stranu tepelného čerpadla země-voda
  • Měrné ceny, úspory, návratnostiposlední editace 3.12.2018

    Orientační měrné náklady

    Na vytápění: 120 000 + 10 000*výkon v kW

    + příprava teplé vody +15 až 60 tis. Kč

    + zemní práce cca 1000 Kč/m vrtu či bagr za cca 400 Kč/hodinu práce. U pasivních domů o tepelné ztrátě 3 kW jsou zemní práce pro plošný kolektor (slinky) kolem 10 000 Kč

    Orientační energetická vydatnost vrtuPodle druhu zeminy 20-100 W/m hlouby. 
    Suché sedimenty maji nejnižší vydatnost kolem 20 W/m
    Pevné horniny s vysokou tepelnou vodivostí 70-80 W/m
    Horniny s průsakem spodní vody cca 100W/m
    Orientační plocha zemních kolektorůSuchá, nesoudržná půda cca 10 W/m2
    Soudržná, vlhká půda cca 20–30 W/m2
    Vodou 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 samiposlední editace 25.4.2018

    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, mýtyposlední editace 26.7.2018

    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.

    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. 

    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.

    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 opatřeníposlední editace 17.5.2018

  • Specifika pro jednotlivé sektory budov a dotační potenciálposlední editace 24.7.2018

    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 pojmypopisjednotka
    AZEAlternativní 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.
    COPTopný 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.(-)
    D57dDistribuční tarif elektrické energie od roku 2017 jak pro tepelné čerpadlo či elektrické vytápění (20h nízký tarif). Dříve pro TČ D56d. Podnikatelská sazba zůstává C56d.
    EHPAEvropská značka kvality tepelných čerpadel (někdy také značka kvality Q).
    Energetický košEnergetický (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 košViz energetický koš.
    Hlubinný vrtNení-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 chlazeníVolné 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 kolektorPlastové 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.
    SCOPSezónní 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 domuÚnik 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 čerpadloStroj, 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 zeminyParametr 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.
  • Detailní popis úsporného opatřeníposlední editace 25.7.2018

    Zemní kolektor

    Kolektor je vyroben z  polyethylenového potrubí, které se klade do výkopů v  nezámrzné hloubce, v  našich geografických podmínkách se doporučuje hloubka 1,2 – 1,5 m. Při dimenzování je především důležitá plošná výměra zemního kolektoru více jak systém položení a  vzdálenosti jednotlivých smyček. Doporučená ideální délka jednotlivých okruhů je pro snížení tlakových ztrát 100 až 200 m. Potrubí smyčky se sdružují ve venkovní jímce, kde jsou umístěné rozdělovače, sběrače média s  možností uzavření jednotlivých smyček, odvzdušnění, případně regulace průtoku.

    Smyčky kolektoru

    1 – spirálové uložení (tzv. slinky) kolektoru do lokalit kde je prostorové omezení pro pokládku (vhodné pro nižší výkony do 3 kW). V případě špatného návrhu (předimenzování) je větší pravděpodobnost promrznutí zeminy.
    2 – uložení do meandru ideálně rozloží čerpání energie, kdy je nejstudenější potrubí ohříváno nejteplejším (ideální v případě skrývky).
    3 – klasické uložení potrubí, které rovnoměrně čerpá energii z plochy.


    Hlubinný vrt

    Vrt pro tepelné čerpadlo je, v současné době vývoje techniky, nejlevnějším způsobem akumulace tepla a chladu. Vrty je možné umístit do volného prostranství, stejně tak i pod parkoviště, rodinný dům, nebo výškovou budovu.

    Pokud objekt potřebuje vytápění a v letních měsících chlazení, je kombinace tepelného čerpadla a geotermálních vrtů ideálním zdrojem. Dobře navržený a realizovaný systém tepelného čerpadla s vrty nemá konkurenci v žádném jiném zdroji tepla a chladu.   

    Vrty se realizují do hloubek 50 – 300 m. Standardní hloubka vrtů v ČR je 100 – 150 m.
  • Referenceposlední editace 17.5.2018

  • Externí články, publikaceposlední editace 25.7.2018

 

Autor, Odborný garant a administrátor editací:
Ing. Petr Kotek, Ph.D. - [napsat soukromou zprávu]