Geotermalna toplotna črpalka z geosondo – izkušnje po 7 in 15 letih

Pri izbiri ogrevalnega sistema se investitorji pogosto znajdejo pred podobno dilemo – vsak ponudnik ima »najboljšo« rešitev, najvišji izkoristek in najbolj prepričljive izračune. A resnično vprašanje ni, kako sistem deluje ob zagonu, temveč kako se izkaže čez leta uporabe. Tokrat predstavljamo izkušnjo lastnika, ki njegovo hišo že 15 let ogreva geotermalna toplotna črpalka z geosondo. Zanimalo nas je, kako se je sistem obnesel po sedmih letih delovanja, kakšno je stanje po petnajstih letih in ali bi se investitor danes ponovno odločil za enako rešitev.

Gre za redek vpogled v dolgoročno delovanje sistema geotermalna toplotna črpalka zemlja–voda na slovenskem področju – z realnimi podatki o porabi, temperaturah in vzdrževanju.

Geotermalna toplotna črpalka – geosonda, shematski prikaz z vertikalnim zemeljskim kolektorjem.

Kaj je geotermalna toplotna črpalka in v čem se razlikuje od drugih?

Geotermalna toplotna črpalka je sistem ogrevanja (in pogosto tudi hlajenja), ki izkorišča toploto zemlje kot stabilen vir energije. Pri izvedbi zemlja–voda se toplota pridobiva preko geosonde (vertikalne vrtine) ali zemeljskega kolektorja, nato pa toplotna črpalka to energijo “dvigne” na temperaturo, primerno za ogrevanje hiše in sanitarne vode.

Ker je temperatura zemeljskih plasti skozi zimo bolj stabilna kot temperatura zraka, je delovanje praviloma zanesljivo in učinkovito tudi v najhladnejših dneh. V primerjavi s sistemom zrak–voda je investicija običajno višja (zaradi vrtin), vendar je vir toplote stabilnejši; v primerjavi s sistemom voda–voda pa ne zahteva zajema in vračanja podtalnice, kjer so pogosto potrebna dodatna dovoljenja in preizkusi.

Geotermalna toplotna črpalka z geosondo izkorišča stabilno temperaturo zemlje. Ne glede na zunanje razmere sistem skozi vse leto zagotavlja zanesljivo ogrevanje in prijetno bivalno klimo v hiši.

Zakaj geotermalna toplotna črpalka in ne drug ogrevalni sistem?

V prvotnih načrtih hiše je bilo predvideno klasično ogrevanje s kurilnim oljem, radiatorji v posameznih prostorih ter razmeroma skromna toplotna zaščita objekta. Takrat je bilo to običajno in preverjeno izhodišče.

Energetski svetovalec investitorju sprva ni priporočal sistema toplotne črpalke. Ocenjeval je, da gre za še ne dovolj preizkušeno rešitev, poleg tega pa naj bi bilo v Sloveniji premalo znanja in izkušenj z geotermalnimi sistemi.

Kljub pomislekom se je investitor odločil za temeljito raziskavo. Preučeval je strokovno literaturo iz tujine, se pogovarjal s slovenskimi strokovnjaki in proizvajalci, obiskal referenčne objekte ter primerjal različne možnosti za ogrevanje hiše.

Po tehtnem razmisleku je bila sprejeta odločitev za sistem zemlja–voda, torej za geotermalno toplotno črpalko z vertikalno geosondo. Tak sistem izkorišča stabilno temperaturo zemeljskih plasti skozi vse leto, kar omogoča zanesljivo in učinkovito ogrevanje tudi v najhladnejših zimskih dneh.

1 of 2

Geotermalna toplotna črpalka zahteva vrtanje vrtine za geosondo, za starejše, energetsko bolj potratne hiše običajno v globini nad 100 m.

Ob vgradnji geotermalne toplotne črpalke so bili potrebni dodatni ukrepi

Odločitev za geotermalno toplotno črpalko ni pomenila zgolj zamenjave vira ogrevanja, temveč celovito prilagoditev objekta. Investitor je prvotne načrte nadgradil z dodatno toplotno zaščito na vseh površinah, ki mejijo na zunanje okolje. S tem je zmanjšal toplotne izgube in izboljšal pogoje za učinkovito delovanje sistema.

Klasični radiatorski sistem je bil zamenjan s talnim ogrevanjem, ki deluje pri nižjih temperaturah ogrevalne vode. To je pomembno, saj sistemi zemlja–voda dosegajo najvišjo učinkovitost prav pri nizkotemperaturnem ogrevanju.

Na podlagi ponovnih izračunov toplotnih izgub so bile nato ustrezno dimenzionirane tudi geosonde.

Končni tehnični podatki sistema:

• Ogrevalna površina objekta: 160 m²
• Sistem: geotermalna toplotna črpalka z geosondo
• Vrtini: 2 × 60 m
• Izolacija fasade: 10 cm lamelne kamene volne
• Izolacija mansarde: 21 cm kamene volne
• Izolacija proti tlem: 8 cm toplotne izolacije
• Okna: U = 1,1 W/m²K

Takšna kombinacija toplotne zaščite in nizkotemperaturnega ogrevanja omogoča stabilno in energetsko učinkovito delovanje skozi vse leto.

Končni izgled postavitve sistema geotermalne toplotne črpalke in bojlerja v utility. Talno gretje; celotna stavba se ogreva z nizkotemperaturnim razvodom gretja.

Delovanje geotermalne toplotne črpalke skozi leta

V prvih letih obratovanja so letni stroški ogrevanja znašali približno 250 €, v zadnjih letih pa okoli 350 €, predvsem zaradi višje cene električne energije. Poraba za ogrevanje sanitarne tople vode je znašala približno 45 € letno.

V začetnem obdobju je geotermalna toplotna črpalka v povprečju delovala približno 3,5 ure na dan, kar kaže na dobro usklajenost med močjo sistema, toplotnimi izgubami objekta in dimenzioniranjem geosond.

Stabilnost temperature zemlje

Ena ključnih prednosti sistema zemlja–voda je stabilna temperatura zemeljskih plasti. Na začetku kurilne sezone je temperatura medija iz geosonde znašala približno 10,5 °C, proti koncu sezone in v najhladnejših dneh pa okoli 7 °C.

To pomeni, da se zemeljski vir med sezono nekoliko ohladi, vendar se v toplejšem delu leta povsem regenerira. Temperatura povratnega medija iz geosonde ni padla pod 4 °C, kar kaže na pravilno dimenzioniran sistem in zadostno globino vrtin.

Nizkotemperaturno ogrevanje

Temperatura ogrevalne vode v sistemu talnega ogrevanja je bila na začetku sezone nastavljena na približno 26 °C, v najhladnejših dneh pa na 29 °C. Takšne nizke temperature so optimalne za učinkovito delovanje geotermalne toplotne črpalke in omogočajo visok letni izkoristek.

Po 7 letih delovanja – prvi manjši poseg

Investitor je delovanje sistema skozi leta natančno spremljal. Beležil je temperature medija na vstopu in izstopu iz geosonde, temperaturo ogrevalne vode v sistemu talnega ogrevanja, število obratovalnih ur ter zunanje temperature.

Po sedmih letih je opazil, da se je število obratovalnih ur geotermalne toplotne črpalke povečalo za približno 15 % na leto, čeprav so bile nastavitve sistema enake, ogrevalna površina nespremenjena, zime pa primerljive s prejšnjimi leti. Tudi temperatura zemlje je ostajala stabilna.

Sprememba je bila zaznana pri temperaturi povratnega medija iz geosonde – ta ni bil več tako ohlajen kot v prvih letih delovanja. To je lahko znak zmanjšane učinkovitosti sistema. Med možnimi vzroki so: padec količine hladiva, manjša učinkovitost kompresorja, obloge na toplotnih izmenjevalcih ali druge manjše nepravilnosti v delovanju.

Servis po sedmih letih

Investitor se je odločil za prvi preventivni pregled sistema po sedmih letih obratovanja. Serviser je s pomočjo merilne opreme preveril delovanje geotermalne toplotne črpalke in ugotovil manjši oljni madež ter nekoliko prenizko količino hladiva.

Po preverjanju tesnosti sistema in izvedbi manjših posegov je sledila dopolnitev hladiva. Po ponovnem testiranju je sistem ponovno dosegal predvidene parametre delovanja.

Skupni strošek servisnega posega je znašal nekaj več kot 70 €, investitor pa ocenjuje, da se je strošek zaradi izboljšane učinkovitosti povrnil že v enem letu.

Pregled geotermalne toplotne črpalke. Slika je simbolična.

Delovanje geotermalne toplotne črpalke po 15 letih

Po petnajstih letih obratovanja investitor poudarja, da geotermalna toplotna črpalka deluje zanesljivo in brez večjih težav. V tem času je bil opravljen en večji in en manjši servisni poseg. Učinkovitost sistema ostaja stabilna, letni izkoristek pa ne odstopa od deklariranih vrednosti.

Tudi vrednosti grelnega števila (COP) se skozi leta niso bistveno spremenile, kar potrjuje, da je bil sistem pravilno dimenzioniran in nameščen.

Obraba instalacijske opreme

Po petnajstih letih se niso pokazale težave na sami toplotni črpalki, temveč predvsem na spremljajoči instalacijski opremi.

Obtočna črpalka, ki poganja medij skozi geosonde, je bila v tem primeru izvedena kot ločena enota (danes je pogosto že del same toplotne črpalke). Po skoraj 14.000 obratovalnih urah kaže znake obrabe – občasno se težje zažene in je nekoliko glasnejša kot v prvih letih.

Drugi izziv predstavlja razdelilna enota geosond, nameščena v pralnici. Zaradi prisotne vlage v prostoru in nizke temperature medija (okoli 10 °C ali manj) prihaja do kondenzacije na ceveh in armaturah. Dolgotrajna izpostavljenost vlagi je postopoma vplivala na ventile, merilnike temperature in tlaka ter merilnike pretoka.

Ti elementi sicer ne vplivajo neposredno na delovanje geotermalne toplotne črpalke, lahko pa otežujejo vzdrževanje in nadzor sistema, saj otežujejo zapiranje posameznih vej ali preverjanje tlaka.

Izkušnje kažejo, da je pri dolgoročni uporabi smiselno računati na občasno zamenjavo instalacijskih komponent, čeprav osnovna naprava ostaja zanesljiva.

Digitalizacija – kaj danes pogreša?

Sodobne geotermalne toplotne črpalke omogočajo prilagajanje delovanja glede na zunanjo temperaturo, vremensko napoved, daljinsko spremljanje preko aplikacij ter nastavitve na daljavo.

Model, nameščen pred petnajstimi leti, teh funkcij še ni imel. Investitor je pomanjkljivost delno rešil z dodatnimi merilniki porabe električne energije, povezanimi v splet, kar mu omogoča spremljanje porabe in obratovanja.

Današnji sistemi so na področju regulacije in nadzora bistveno napredovali, kar dodatno izboljšuje udobje in optimizacijo porabe.

Sistem brez zalogovnika – dobra odločitev?

Investitor se je odločil za sistem brez dodatnega zalogovnika toplote. Zaloga ogrevane vode v sistemu talnega ogrevanja se je izkazala za zadostno glede na moč toplotne črpalke in izdatnost geosond.

Takšna rešitev je bila ob vgradnji tudi nekoliko cenejša. Slabost pa je omejena možnost izkoriščanja cenejše električne energije v nočnem času.

Ob spremembah na trgu električne energije in vse večji potrebi po prilagajanju porabe bo morda v prihodnje smiselno razmisliti o dodatni hranilni kapaciteti, saj postaja prožnost porabnikov vse pomembnejša.

Ali bi bil potreben dodaten ogrevalni sistem za najhladnejše dni?

Odgovor investitorja je jasen – ne.

V dobro toplotno zaščiteni hiši, pravilno dimenzionirani geosondi in ustrezno izbrani moči naprave geotermalna toplotna črpalka deluje monovalentno, kar pomeni, da samostojno pokriva vse potrebe po ogrevanju brez pomoči dodatnega vira toplote.

Sistem sicer vključuje električni pomožni grelec moči 3 × 2 kW, namenjen izrednim razmeram, vendar je bil v petnajstih letih vklopljen le enkrat. To potrjuje, da je bil sistem pravilno načrtovan in dimenzioniran.

Za objekte z ustrezno toplotno zaščito dodatna peč ali rezervni ogrevalni sistem praviloma ni potreben.

Ali se je višja investicija v geotermalno toplotno črpalko povrnila?

Začetna investicija v geotermalno toplotno črpalko z geosondo je bila nekoliko višja kot pri nekaterih drugih ogrevalnih sistemih. Vendar pa so nizki obratovalni stroški skozi leta postopoma izničili razliko.

Po investitorjevem izračunu so skupni stroški (začetna investicija in obratovanje) že po nekaj letih postali nižji od stroškov alternativnih sistemov, kot so kurilno olje, plin ali drugi klasični ogrevalni viri.

Dodatna prednost sistema je tudi odsotnost nekaterih stroškov, ki so pri drugih ogrevalnih napravah običajni:

• ni potrebnega dimnika,
• ni rednih dimnikarskih storitev,
• ni skladiščenja goriva,
• ni vsakoletnih obveznih servisov zgorevalnih naprav.

Ob upoštevanju življenjske dobe sistema, ki presega 15 let, ter stabilnih stroškov ogrevanja se je investicija izkazala kot dolgoročno smiselna.

 Izkušnja po 15 letih kaže, da je geotermalna toplotna črpalka dolgoročno stabilna, zanesljiva in energetsko učinkovita rešitev za dobro toplotno zaščitene objekte. Ključ do uspeha je pravilno načrtovanje, ustrezna dimenzioniranost geosond in kakovostna izvedba.

 Vas zanima cena, izvedba, subvencija, garancija za geotermalno toplotno črpalko? Izpolnite spodnji kontakti obrazec in v najkrajšem možnem času vam bomo odgovorili na vprašanja.