200 m hluboký vrt pro vytápění a chlazené rodinného domu

Kolik energie tepelné čerpadlo ušetří, je závislé nejen na kvalitě samotného tepelného čerpadla, ale hlavně i na způsobu provedení primárního okruhu a topného systému. Pokud se celý systém v domě optimálně navrhne, mohou být úspory mnohem vyšší než je u běžných instalací tepelných čerpadel zvykem.

Názorným příkladem je kompletní rekonstrukce rodinného domu z roku 1938 s vytápěnou plochou 170 m², která zahrnovala i vybudování nového topného systému a zdroje tepla a chladu. Tím se stalo tepelné čerpadlo země/voda a celý systém vytápění a přípravy teplé vody byl navržen tak, aby bylo dosaženo maximální možné úspory provozních nákladů, kterou tato technologie umožňuje.

Tepelné čerpadlo 

Zdrojem tepla a chladu je tepelné čerpadlo ECOFOREST ECOGEO B4 3–12 kW v provedení s pasivním a aktivním chlazením. Kompresor má plynule řízený výkon a je provozován většinu času na 30 až 40 % výkonu, kdy má nejvyšší topný faktor. Teplo je odebíráno z jednoho vrtu hlubokého 200 m, toto řešení je elektivnější než standardní využití dvou kratších vrtů.

Topný systém 

Topný systém je tvořen kombinací podlahového a stropního vytápění. Stropní vytápění je použito jen ve třech místnostech, kde nebylo možné stavebně vyřešit uložení potrubí do podlahy. Teplotní spád topného systému je 35/30 °C. V koupelnách jsou instalované kombinované topné žebříky ZEHNDER, napojené na topnou vodu a doplněné vlastní elektrickou patronou. Není tak kvůli topným žebříkům zvyšována zbytečně výstupní teplota topné vody z tepelného čerpadla a snižován topný faktor.

Chladicí systém

Jak podlahové, tak stropní vytápění je použité i pro letní chlazení. Tepelné čerpadlo primárně využívá pasivního chlazení z vrtu a v případě potřeby přepne na výkonnější aktivní chlazení. Jsou tak zajištěny jak nízké provozní náklady díky pasivnímu chlazení, tak i dostatečný chladicí výkon díky aktivnímu chlazení. Odpadní teplo z chlazení se buď přímo využije při ohřevu teplé vody, nebo se akumuluje ve vrtu a zvyšuje následně v režimu vytápění topný faktor tepelného čerpadla.  

Příprava teplé vody

Je řešena v externím negativním zásobníku teplé vody IVT FW 302. Zásobník je umístěn přímo pod stoupačkou teplé vody pro minimalizaci vzdálenosti mezi zásobníkem a odběrnými místy, cirkulace není použita. V kuchyni, která je od zásobníku teplé vody vzdálena 12 m, je instalován průtokový ohřívač se zásobníkem 10 litrů. Ohřívač je napojen na rozvod teplé vody ze zásobníku TV a kryje tedy prakticky jen tepelné ztráty v rozvodech. Toto řešení zajištuje okamžitou dodávku teplé vody bez použití cirkulačního potrubí, přičemž teplá voda je primárně připravována tepelným čerpadlem.

V době aktivního chlazení tepelným čerpadlem, dochází k přímé rekuperaci odpadního tepla z chlazení do zásobníku teplé vody a ohřev vody je tak prakticky zdarma. 

Topné faktory a spotřeba elektřiny

Během první topné sezóny dosáhlo tepelné čerpadlo vynikajícího průměrného topného faktoru SPF 5,2. Při dodávce 20 860 kWh tepla, spotřebovalo tepelné čerpadlo pouze 3 990 kWh elektřiny. Vstupní teplota nemrznoucí směsi ve vrtu neklesla během zimy pod 4 °C, teplota topné vody do topného systému se pohybovala v maximu na hodnotě 37 °C.

Po spuštění tepelného čerpadla byla teplota vrtu 12 °C a výstupní teplota do topného systému 22 °C. Za těchto podmínek se topný faktor vyšplhal na hodnotu 9,1. V praxi to znamená, že tepelné čerpadlo krátkodobě dodávalo výkon 7,7 kW, ale spotřebovávalo při tom jen 0,85 kW elektřiny.