Tato otázka je častou otázkou, která je nám kladena spíše nepřímo než přímo.

Obecně je odpověď poskytována jako odpověď na otázku, zda lze k zemnímu tepelnému výměníku připojit tradiční (možná již existující) klimatizační jednotku nebo chladicí zařízení.

Tato odpověď je jednoduchá a zní “ne”, i když bychom rádi poskytli relativně technické vysvětlení.

Tepelná čerpadla

Začněme samotným tepelným čerpadlem. Tepelné čerpadlo je jednoduše čerpadlo, které přenáší teplo z jednoho místa na druhé. Ve většině případů se tak děje prostřednictvím chladicího cyklu s kompresí par. Nejznámějším příkladem pro většinu lidí je domácí chladnička, která funguje následovně:

• Vložíte do chladničky potraviny o přibližně pokojové teplotě (mléko, zeleninu atd.) a zavřete dveře;
• Další teplo je snímáno a následně odváděno pomocí chladicího cyklu přenosem z potravin do “černé síťky” (viditelné u většiny starších přístrojů) v zadní části chladničky a do vzduchu. To vysvětluje teplo v zadní části chladničky a důvod, proč je uzavřená chladnička obvykle méně účinná než ta, kde toto teplo může snadněji unikat. V kontextu geovýměny bychom tuto “černou síťku” zakopali venku do země;
• Kompresor a chladicí systém budou pokračovat v práci, aby odváděly teplo, dokud nebude dosaženo předem stanovené nastavené teploty, obvykle asi 4C; a
• Tento cyklus pokračuje pokaždé, když otevřete dveře nebo dovnitř vložíte předmět, který je teplejší než nastavená teplota.

Toto je příklad s velmi nízkou technickou náročností, který snad pomůže pochopit základní funkci tepelného čerpadla. (Poznámka: podrobnější technické vysvětlení naleznete zde).

Tepelná čerpadla a klimatizace

Tepelná čerpadla lze použít všude tam, kde je zapotřebí přenos tepla. Všimněte si, že teplo se vždy pohybuje od horkého ke studenému. Takže na rozdíl od všeobecného chápání klimatizace domu ve skutečnosti znamená odebírání tepla z domu, nikoli čerpání chladu do domu.

V oblasti klimatizace jsou nejběžnější typy tepelných čerpadel definovány následovně:

• Tepelné čerpadlo se zdrojem vzduchu: Využívá venkovní vzduch jako zdroj tepla nebo chladič – v podstatě většina klimatizací s reverzním cyklem;
• Tepelné čerpadlo se zdrojem vody: Využívá vodu jako zdroj tepla nebo chladič a je běžnější v komerčních aplikacích. Teplota vody je obvykle řízena kotlem (vytápění) nebo chladicí věží (chlazení), aby zůstala v definovaných teplotních mezích. Ty se obvykle pohybují v rozmezí 15 až 35 °C, i když některé mohou sahat o něco dále v každém směru; a
• Tepelné čerpadlo se zemním zdrojem:

Definice tepelného čerpadla ze země zde pravděpodobně potřebuje trochu více vysvětlení, protože je těžké si představit tepelné čerpadlo, které čerpá kámen a hlínu! Právě v tomto prvku je tepelné čerpadlo se zdrojem tepla v zemi pouhým vývojem tepelného čerpadla se zdrojem tepla ve vodě. Kde tepelné čerpadlo se zdrojem tepla země využívá vodu, která je čerpána přes zemní výměník tepla jako zdroj tepla nebo chladič.

Tento vývoj nastal v počátcích geovýměnných systémů. Konstruktéři systémů si rychle uvědomili, že připojení tepelného čerpadla se zdrojem vody k zemnímu výměníku tepla vede k teplotám vody v uzavřené smyčce systému, které překračují provozní limity tepelného čerpadla se zdrojem vody.

Například odběr tepla ze země v režimu vytápění snižuje teplotu vody v uzavřené smyčce zemního výměníku tepla. Protože se jedná o systém s uzavřenou smyčkou, bude teplota vody klesat, dokud nedosáhne vestavěného bezpečnostního vypínacího bodu tepelného čerpadla. Tepelné čerpadlo se zdrojem vody má kotel (nebo podobný zařízení), který udržuje minimální vstupní teplotu vody (EWT) do něj, což u zemního výměníku neexistuje.

Je mnohem ekonomičtější upravit rozsah EWT tepelného čerpadla než instalovat podstatně větší zemní výměník – tak vzniklo tepelné čerpadlo se zdrojem tepla ze země!

Takže shrnuto, tepelné čerpadlo se zdrojem tepla ze země je jednoduše tepelné čerpadlo se zdrojem vody s “rozšířeným rozsahem”. Typický rozsah EWT tepelného čerpadla se zdrojem tepla země je -5C až 45C, a proto lze připojit podstatně menší zemní výměníky tepla.

Tepelná čerpadla se zdrojem tepla země se vyrábějí ve dvou hlavních typech, a to:

• Tepelné čerpadlo země-vzduch: V režimu vytápění přenáší teplo z vody v zemním výměníku tepla do vzduchu uvnitř budovy. V obytném kontextu se jedná o obdobu kanálové klimatizace s reverzním cyklem; nebo
• Tepelné čerpadlo země-voda: V režimu vytápění přenáší teplo z vody v zemním výměníku tepla do vody uvnitř budovy. V obytném kontextu se jedná o váš hydronický topný systém pro podlahové vytápění, radiátory nebo dokonce bazén.

Všechna tepelná čerpadla země-voda jsou reverzibilní, takže ve výše uvedených příkladech lze vyrábět i studený vzduch a chlazenou vodu. Někteří výrobci také vyvinuli kombinovanou jednotku, která je schopna vyrábět jak teplý/studený vzduch pro potrubní systémy, tak teplou vodu pro hydronické vytápění.