Smisel ogrevanja s toplotno črpalko je v tem, da porabimo čim manj električne energije in hkrati dobimo čim več toplotne. Malo elektrike porabijo naprave manjše moči z visokim grelnim številom. To pove, kako učinkovita je toplotna črpalka, saj gre za razmerje med električno energijo, ki jo dovajamo, in toplotno energijo, ki gre v sistem. Če ima naprava grelno število 4, to pomeni, da iz enega dela elektrike proizvede štiri dele toplote. Toplotne črpalke zemlja/voda, ki imajo grelno število od 4,4 do 4,9, izkoriščajo dejstvo, da imajo zemeljski skladi pod površjem relativno stalno temperaturo vse leto, so toplejši kot zrak pozimi in hladnejši poleti.

Najpogostejša izvedba takšne toplotne črpalke je z geosondo (toplotnim izmenjevalnikom v vrtini), na dovolj veliki parceli pa je mogoča tudi izvedba s horizontalnim zemeljskim kolektorjem. Nekateri izvajalci ogrevalnih sistemov ponujajo namestitev toplotne črpalke zemlja/voda na ključ, kar pomeni, da prevzamejo celoten postopek od projektiranja do prvega zagona naprave, ko uporabnik lahko začne ogrevati prostore.

Priprava projekta je ključna

Dobro pripravljen projekt pred začetkom del je ključen. Geosonda mora biti pravilno dimenzionirana, pri tem pa je treba upoštevati tudi geološko sestavo tal. Teren, kjer bo narejena vrtina, se oceni na podlagi geoloških kart, v delo je vključen tudi geolog. Moč toplotne črpalke določijo glede na toplotne izgube objekta, trenutno porabo energenta za ogrevanje (če gre za zamenjavo stare ogrevalne naprave) in druge podatke (talno ali radiatorsko ogrevanje, število ljudi v hiši in podobno).

»Če na leto porabimo 1500 litrov kurilnega olja za ogrevanje 100 kvadratnih metrov, to znaša okoli 15.000 kWh. V tem primeru potrebujemo črpalko z močjo 8 kW,« je pojasnil Simon Borštnar iz podjetja Danta. Pri tem pa je treba upoštevati še, ali gre za radiatorsko oziroma talno gretje, saj prvo zahteva močnejšo napravo.

Po pregledu terena in geoloških kart se na podlagi moči toplotne črpalke, ki bo pokrila toplotne potrebe hiše, izračuna globina vrtine, v katero bodo vstavili geosondo. Geo­sonde so v vrtinah speljani snopi cevi, ki so napolnjeni z medijem za prenos toplote. Globina vrtin znaša od 70 do 150 metrov, na območjih povišanega geotermičnega gradienta (označuje temperaturo glede na enoto globino) pa so lahko tudi plitvejše. Običajno za potrebe ogrevanja zadostuje ena vrtina, izvajalec pa lahko predlaga tudi dve.

!!galerija!!

Najboljša sestava tal za prenos toplote

Odvzem toplote zemlji se izvaja z uporabo tekočine (mešanice vode in protizmrzovalnega sredstva), ki kroži v zaprtem cevnem sistemu v vrtini. »Sistem je zaprt, da ni nevarnosti razlitja,« je pojasnil Mihael Moličnik iz podjetja Vrtine Palir. Krožeča voda odda toploto toplotni črpalki, vrača pa se ohlajena za približno 3 stopinje Celzija. Z dolžinskega metra geosonde lahko pridobimo od 40 do 60 W toplotne moči (odvisno od kakovosti zemljine). »Najboljšo sestavo za prenos toplote imajo tla, ki vsebujejo veliko vode, vendar ne ilovnata ali prodna,« je pojasnila Suzana Guček iz Kronoterma. Izvedba je mogoča povsod, razen na območjih podzemnih jam. Za izvedbo je treba imeti na voljo približno 25 kvadratnih metrov površine za sondo in dostop širine vsaj 2,5 metra za vrtalni stroj. Izvedba vrtine, vstavitev sonde in polnjenje običajno trajajo dan do dva. Za površino nad geosondo ni posebnih omejitev glede ozelenitve ali uporabe za parkirišče, pločnik in podobno.

Za primerjavo: pri izvedbi toplotne črpalke zemlja/voda s horizontalnim zemeljskim kolektorjem se cevne zanke položijo na globino od 120 do 170 centimetrov. Običajna dolžina zank je 100 metrov, razmik pa 0,7 metra. Iz dolžinskega metra kolektorja lahko pridobimo do 10 W toplotne moči, če je zemlja suha in peščena, in do 35 W, če je vlažna in ilovnata. Površina za izvedbo horizontalnega zemeljskega kolektorja je 1,5- do 2-kratnik ogrevalne površine. Lahko jo ozelenimo, prepovedani pa so nasaditev dreves z globokimi koreninami in pokrivanje površine s parkiriščem, pločnikom ali pozidavo.

Dovoljenja: rudarsko in vodno

Za izvedbo toplotne črpalke zemlja/voda z geosondo potrebujemo rudarsko dovoljenje, ki ga priskrbi ponudnik toplotne črpalke na ključ, a le, če je vrtina globlja od 300 metrov. Pri 30-metrskih vrtinah, ki že segajo na globino podzemnih voda, je treba pridobiti dovoljenje za raziskave podzemnih voda. Če je vrtina v vodovarstvenem območ­ju, je treba vlogi za raziskave podzemnih voda priložiti še poročilo o analizi tveganja za vodni vir.

Moč delovanja TČ se prilagaja potrebam objekta

Ko je vrtina narejena, vanjo vstavljena geosonda in cevi pripeljane do hiše, je na vrsti inštalater, ki v kotlovnico namesti toplotno črpalko zemlja/voda in uredi potrebno napeljavo. V kotlovnici stojijo toplotna črpalka, bojler za sanitarno vodo, zalogovnik toplote in ekspanzijske posode (za zalogovnik toplote, sanitarno vodo in geosondo). Sodobne toplotne črpalke zemlja/voda imajo notranjo enoto in bojler za sanitarno vodo združeno v eno napravo, kar v kotlovnici zavzame manj prostora. »Takšna izvedba je poenostavljena, za zahtevnejše objekte in želje pa se sistemi razlikujejo,« je pojasnila Suzana Guček iz Kronoterma. Če sanitarne vode ne želimo ogrevati s toplotno črpalko, stojijo v kotlovnici samostojna notranja enota toplotne črpalke, zalogovnik za toploto in ekspanzijske posode.

Delovanje sodobnih toplotnih črpalk je mogoče spremljati tudi z aplikacijo na telefonih. Uporabnik lahko preveri, koliko časa je toplotna črpalka delovala na dan ali teden, kdaj je delovala in kolikšna je temperatura v bojlerju za sanitarno vodo in zalogovniku toplote. Prek aplikacije je mogoč tudi zagon toplotne črpalke na daljavo.

Prednosti in slabosti

Prednosti toplotne črpalke zemlja/voda v primerjavi s toplotnimi črpalkami zrak/voda so v tem, da porabijo manj energije za delovanje, izkoriščajo stabilnejši vir toplotne energije, kot je zrak, ne zahtevajo dodatne toplote med izrazito nizko zunanjo temperaturo, uporabljajo manj hladilnega sredstva, imajo preprostejšo zasnovo in zato manj vzdrževanja in nimajo zunanje enote (ki je izpostavljena vremenskim vplivom). »So tudi izjemno tihe, zavzamejo manj prostora, okoljski odtis pa je minimalen,« je dodala Suzana Guček. Ob tem je vredno še omeniti, da je izvedba mogoča skoraj povsod po Sloveniji (razen tam, kjer so kraške jame), življenjska doba takšnih črpalk pa je približno 25 let.

Slabosti toplotne črpalke zemlja/voda se lahko pokažejo, če projekt same izvedbe ni bil dobro pripravljen. Napačno dimenzionirana geosonda za uporabo toplotnega vira pomeni manjši toplotni izdatek zemlje. Ker sta tako tehnologija in izvedba bolj zahtevni, pa je v primerjavi s toplotnimi črpalkami, ki izkoriščajo toploto drugih virov (zraka, vode), investicija visoka.

Visoka investicija

Investicija v toplotno črpalko zemlja/voda znaša od 16 tisoč evrov naprej – odvisno, kakšnim toplotnim potrebam hiše je treba zadostiti. V ceno, ki jo ponudijo izvajalci za ogrevalni sistem, so všteta vsa dovoljenja (rudarsko in vodno, če sta potrebni) in strošek izvedbe vrtine, pogosto pa je odšteta višina nepovratne finančne spodbude, ki jo investitorju prizna Eko sklad. Izvajalec običajno pomaga pri priprave ustrezne dokumentacije za subvencijo, ki jo mora vložiti naročnik, višina spodbud pa se giblje od 2500 do 5000 evrov.