U nastavku:
1. Kako funkcioniše toplotna pumpa zemlja-voda?
Toplotna pumpa zemlja-voda koristi toplotu zemlje za svoj rad. Da bi ta toplota mogla da se eksploatiše, potrebno je da se ugrade sonde ili kolektori - u zavisnosti od tipa sistema zemlja-voda - koji će generisati toplotu i preneti je iz zemlje na grejni medijum, odnosno, vodu, uz pomoć struje. Ako se, kao u slučaju postavljanja uređaja voda-voda, ohlađena i iskorišćena voda vraća u podzemni tok kroz drugu bušotinu, onda se radi o „otvorenom“ sistemu, gde se voda preliva iz jedne bušotine u drugu, pa uređaji funkcionišu nešto drugačije.
1.1. Toplotna pumpa zemlja-voda: zatvoreni operativni sistem
U sistemu zemlja-voda, hladna, iskorišćena voda se vraća u kolektor, gde se ponovo zagreva i nastavlja svoj put nazad u objekt. Sistem uz pomoć kog radi naziva se „zatvoreni“, jer u njemu cirkuliše ista voda - ohlađena voda se preko iste petlje vraća u zemlju i ciklus se ponavlja.
1.2. Kako toplotna pumpa zemlja-voda proizvodi toplotu?
Pretvaranje toplote iz zemlje u upotrebljivu energiju zavisi od tipa uređaja i sistema. Toplotna pumpa zemlja-voda koja ima sondu, toplotu uzima iz dubljih slojeva zemlje u kojima raspadom radioaktivnih čestica nastaje geotermalna energija. Međutim, pumpa sa horizontalnim kolektorima koristi i druge vrste energije, odnosno sunčevu toplotu, koja se akumulira u slojevima neposredno ispod površine (dubine nekoliko metara) tokom godine.
2. Koje su prednosti toplotne pumpe zemlja-voda?
2.1. Toplotna pumpa zemlja-voda je vrlo efikasna
Toplotna pumpa zemlja-voda je vrlo efikasna pošto dostiže visoke vrednosti takozvanog koeficijenta toplote. Najefikasnija je toplotna pumpa zemlja-voda sa geosondom, dok u proseku sve toplotne pumpe zemlja-voda dostižu godišnji koeficijent efikasnosti od 3,8. Pošto toplotna pumpa zemlja-voda koristi toplotu slojeva zemlje koja je konstantna, pogodna je za monovalentno funkcionisanje. To znači da se može koristiti kao jedini izvor toplote za zagrevanje cele zgrade i sanitarne vode, bez potrebe za bilo kojim drugim izvorom.
2.2. Toplotna pumpa zemlja-voda omogućava hlađenje
Dodatna prednost je to što toplotne pumpe zemlja-voda, kao i one voda-voda, omogućavaju pasivno hlađenje leti. To je moguće jer zemljište održava konstantnu temperaturu, što znači da je zimi viša, a leti niža od temperature vazduha, što sistemi koriste u svoju korist.
3. Toplotna pumpa zemlja-voda - dva tipa dizajna
Na tržištu su dostupna tri različita tipa sistema toplotnih pumpi zemlja-voda, a koju ćete kupiti i postaviti najviše diktiraju topografija i prirodni resursi parcele na kojoj se objekt nalazi, kao i energetske potrebe domaćinstva. U principu, razlikuju se dve vrste ovih uređaja i sistema: prva je sa geosondom ili vertikalnim kolektorom, a druga sa horizontalnim kolektorima.
4. Toplotna pumpa zemlja-voda: geosonda
4.1. Geosonda ili vertikalni zemljani kolektor
Ovaj način postavljanja toplotne pumpe zemlja-voda je tehnički najzahtevniji, a samim tim i najskuplji od svih. Geosonda, odnosno vertikalni zemljani kolektor je izuzetno duboka cev koja seže i više od 100 m ispod površine, zbog čega se mora izvesti profesionalan i stručan iskop bušotine, što samo po sebi predstavlja popriličan trošak. Za porodične kuće obično se pravi bušotina dubine između 150 i 300 m, a za javne i veće objekte 600 i više metara.
Dubina bušotina zavisi i od broja geosonda po objektu – ima li ih manje, moraju biti dublje, ali se u svakom slučaju prave najmanje dve - jedna za dovodnu i jedna za odvodnu cev.
4.2. Geosonda i bušotine
Geološka analiza tla mora se izvršiti pre početka bilo kakvih radova. Kada su bušotine gotove, u zemlju se postavljaju minimalno dve geosonde - jedna za dovod vode i druga za odvod, s tim što su obe priključene na toplotnu pumpu. Izmenjivač toplote ili medijum protiče kroz cevi. To je mešavina hladne vode i neke vrste antifriza. Ova tečnost se zagreva u dubini, a zatim se vraća na površinu, tačnije u unutrašnju jedinicu toplotne pumpe. Tu se odvija proces kompresije, koji još više podiže temperaturu vode - do 60°C. Iz unutrašnje jedinice voda zatim putuje do krajnjih predajnika toplote, odnosno radijatora, kolektora ili cevi podnog ili plafonskog grejanja.
4.3. Prednosti i slabosti geosondi
Geosonde su proizvodi kod kojih je tehnička strana mnogo bitnija od estetske. S obzirom na to da se na površini vide samo dva poklopca, blago izdignuta iznad zemlje, s travom svuda unaokolo, jasno je da u ovom slučaju estetika nije bitna. Geosonda zahteva vrlo malo mesta, tako da je ovaj sistem pogodan i za sasvim male parcele. Pošto geosonda seže tako duboko pod zemlju, imaćete zagarantovan izvor toplote na koji neće uticati promenljivi, površinski ili atmosferski faktori. Može se slobodno reći da je jedina slabost geosonde njena cena, jer je to najskuplja verzija toplotne pumpe.
5. Toplotna pumpa zemlja-voda: horizontalni kolektori
5.1. Horizontalni kolektori neposredno ispod površine
Za razliku od geosonde, horizontalni zemljani kolektori ne zahtevaju duboke bušotine. Nalaze se neposredno ispod površine, na oko jedan do dva metra dubine i koriste toplotu gornjih slojeva zemlje. Kolektori su cevi raspoređene na većoj površini ispod površine zemlje. Koliko će kvadratnih metara zauzimati horizontalni kolektori zavisi od energetskih potreba domaćinstva - veća površina obezbeđuje više toplote.
Horizontalni zemljani kolektori dobijaju toplotu iz gornjih slojeva zemlje i moraju međusobno biti udaljeni najmanje 70 cm.
Kolektori su povezani s unutrašnjom jedinicom toplotne pumpe, koja dodatno zagreva toplotni medijum (vodu) i šalje ga krajnjim primaocima, koji je potom prenose u prostoriju (konvektori, podno ili zidno grejanje, radijatori itd.).
5.2. Prednosti i slabosti
Iako je takav sistem jeftiniji od geosonde, on zahteva znatnu površinu zemljišta koju možda nemate na raspolaganju. Horizontalni kolektori su stoga pogodniji za seoske parcele gde je prostor mnogo dostupniji. Još jedan veliki nedostatak je činjenica da zbog akumulacije toplote i viših temperatura površinskog sloja, na tom mestu trava sasvim slabo raste, što može biti problem vizuelne prirode, pošto okućnicu čini naizgled slabije negovanom. Prednosti su jednostavnije postavljanje sistema i niži troškovi, svakako manji od izdataka za toplotne pumpe zemlja-voda.
6. Koliko košta toplotna pumpa zemlja-voda?
Toplotna pumpa zemlja-voda je najskuplja od sve tri vrste toplotnih pumpi. Tačna cena zavisi od načina izvođenja, s tim što je geosonda skuplja od horizontalnih kolektora. Sve u svemu, izlazi da se ukupni rashodi kreću između 5.000 i 10.000 EUR.