Medtem ko na površju zemlje doživljamo sezonske temperaturne ekstreme, nekaj metrov pod zemeljsko površino tla ohranjajo relativno konstantno temperaturo. Temperatura tal se odvisno od zemljepisne širine giblje od 7 do 21 stopinj Celzija. Kot v jamah je temperatura zemlje v zimskem času toplejša od temperature zraka nad njo in hladnejša od zraka v poletnih mesecih. Geotermalna toplotna črpalka izkorišča to razliko z izmenjavo toplote s pomočjo pod zemljo vgrajenega izmenjevalnika.
Prednosti geotermalnega sistema
Sistem geotermalne toplotne črpalke je bil v uporabi že od poznih štiridesetih let prejšnjega stoletja. Kot pri vseh toplotnih črpalkah lahko geotermalne in toplotne črpalke na vodni vir uporabljamo za ogrevanje, hlajenje in, če je tako opremljena, tudi za oskrbo doma z vročo vodo. Nekateri modeli geotermalnih sistemov so za več udobja in še učinkovitejše varčevanje z energijo na voljo s kompresorji na dve hitrosti in ventilatorji. V primerjavi s toplotno črpalko, ki uporablja za toplotni vir zrak, so veliko tišji, imajo daljšo življenjsko dobo, potrebujejo manj vzdrževanja in niso odvisni od hitro spremenljive temperature zunanjega zraka.
Najnovejši izračuni in meritve geotermalnih toplotnih črpalk so pokazali, da toplotne črpalke porabijo med 34 in 50 odstotkov manj primarne energije kot plinski in oljni kondenzacijski kotli. Prav tako se z uporabo toplotnih črpalk zelo zmanjšajo izpusti ogljikovega dioksida in drugih škodljivih plinov v ozračje.
Modeli geotermalnih toplotnih črpalk
Na voljo so štirje osnovni modeli geotermalnih toplotnih črpalk. Trije od teh (horizontalni, vertikalni in sistem ribnika/jezera) so pravzaprav sistemi z zaprto zanko, medtem ko četrti nudi možnost odprte zanke. Poleg tega so na voljo tudi hibridne toplotne črpalke. Kateri sistem je najboljši za vas, je odvisno od podnebnih lastnosti, vrste in stanja zemlje oziroma tal, površine, ki je na voljo, in cene vgradnje.
Zaprti horizontalni sistem
Zaprti horizontalni sistemi so na splošno najbolj cenovno ugodni za zasebne stanovanjske prostore, posebno za novogradnje, kjer je na voljo zadosti dodatnih zunanjih površin. Pri horizontalnem sistemu je namreč treba izkopati vsaj tri metre globoke jarke. Za postavitev najpogosteje uporabljajo dve cevi, od katerih je bodisi ena zakopana dva metra pod zemljo, druga pa dober meter; bodisi sta obe nameščeni vzporedno na enaki višini meter in pol pod zemljo.
Zaprti vertikalni sistem
Zaprti vertikalni sistem je primeren predvsem za velike poslovne objekte in šole ali če so tla preveč plitva za jarke. Pri tem sistemu zvrtamo luknje s premerom osem centimetrov šest metrov narazen in od 30 do 120 metrov globoko. V vsako luknjo gresta dve cevi, ki sta povezani na dnu v obliki zanke U. Vertikalne zanke so povezane z vodoravno nameščenimi cevmi in nato priključene na toplotno črpalko v zgradbi.
Zaprti sistem ribnik/jezero
Sistem ribnik/jezero je možnost z najnižjimi stroški, zraven hiše pa morate imeti primeren vodni vir. Cev je vgrajena pod zemljo in poteka od stavbe do vodnega vira; ovita je v krogih najmanj 2,4 metra pod površjem, da preprečite zamrznitev. Tuljave je treba namestiti v vodni vir, ki ustreza minimalnemu obsegu, globini in merilom kakovosti sistema.
Sistem z odprto zanko
Sistem odprte zanke uporablja površinski ali podzemni vir vode kot tekočino za izmenjavo toplote, ki kroži neposredno prek sistema geotermalne toplotne črpalke. Ko se voda po sistemu prečrpa, se vrne nazaj v tla. Ta možnost je seveda praktična samo v okoljih z zadostno količino relativno čistih površinskih voda.
Hibridne toplotne črpalke
Hibridne geotermalne toplotne črpalke združujejo več geotermalnih virov ali kombinacijo dveh različnih virov: toploto iz geotermalne toplotne črpalke in zračne črpalke. Te naprave združujejo najboljše iz obeh sistemov. Toplotne črpalke, ki uporabljajo dva različna vira, imajo višjo energijsko učinkovitost kot posamezni sistemi, najbolj primerne pa so tam, kjer so potrebe po ohlajanju doma bistveno večje kot potrebe po ogrevanju.
Začetna naložba se dolgoročno povrne
Čeprav je lahko cena za namestitev geotermalnega sistema nekajkrat večja od sistema, ki za ogrevanje oziroma ohlajanje uporablja zrak, se vam strošek investicije povrne v petih do desetih let v obliki prihranjene energije. Življenjska doba podzemnih komponent sistema je ocenjena na 25 let, več kot 50 let pa naj bi deloval sistem cevi v tleh.
