Segítségre van szüksége?
Geotermikus energia

A geotermikus hőszivattyú előnyei és működése

A háza alatt található meleg talajrétegek ingyenes energiaforrást jelentenek. A geotermikus energiával való fűtés páratlan előnyökkel jár, miközben védi a környezetet és csökkenti a klímaterhelést. Bemutatjuk a geotermikus hőszivattyúk feltételeit, hogy miként lehet fűtési rendszerként működtetni, és mit kell figyelembe vennie ahhoz, hogy teljes mértékben kihasználhassa ennek a megbízható energiaforrásnak az előnyeit!

Mi az a geotermikus hőszivattyú?

A geotermikus hőszivattyúk, más néven földhő üzemű hőszivattyúk a földben meglévő hőt használják a lakóterek fűtésére. Mint minden hőszivattyús fűtési rendszer, ezek is ugyanazon az elven működnek, mint a hűtőszekrények - csak fordítva. Egyszerűen fogalmazva, a készülék a meglévő hőt felveszi a földből, összesűríti, és egy másik helyre szállítja, amit fel szeretnénk fűteni – például a lakóterébe.

A hőszivattyús fűtési rendszer felépítése három körből álló rendszerként írható le:

  • A földhő-kör a talajból történő hőnyeréshez.
  • A hőszivattyús kör a földhő felmelegítéséhez.
  • A fűtőkör a lakóhelyiségben történő hőelosztáshoz.

A talajszondás hőszivattyúkat a földhő hasznosítására használják fűtés vagy melegvíz előállítása céljából. A szondákat függőleges vagy ferde mélyfúráson keresztül akár száz méter mélyre is leeresztik a talajba, hogy elérjék a mélyebb kőzetrétegek magasabb hőmérsékletét. A hőenergiát ezután egy hőátadó közegen keresztül felfelé szállítják.

A Bosch részletesebben bemutatja Önnek ezt a technológiát!

Mi az a talajszondás (geotermikus) hőszivattyú?

A talajszonda segítségével a geotermikus hőt tudjuk kinyerni a földből, melyben speciális víz kering. A talajszonda telepítése tulajdonképpen olyan, mint egy kútfúrás. A furatba leeresztett szondacsőpár végén egy visszafordító idom gondoskodik a megfelelő folyadékáramlásról. Ezek az úgynevezett „U-csöves szondák“. Ezeken a csöveken áramoltatja a szivattyú a fűtési rendszerbe töltött folyadékot, az egyik csövön le, a másikon vissza, miközben a folyadék átveszi a talaj hőjét. Az ilyen típusú konstrukciókon kívül léteznek koaxiális (cső a csőben) szondák is. Itt a csőbe töltött folyadék vagy gáz áramlása és visszaáramlása ugyanabban a csőben történik, amely egy belső körrel és egy külső gyűrűvel rendelkezik.

Hőátadó közegként általában úgynevezett fűtővizet (glikolozott víz) használnak, amely vízből és fagyállóból áll. Ezért a geotermikus hőszivattyúkat talajhő-víz hőszivattyúknak is nevezik.

A talajszondák mellett néha vízszintesen telepített talajkollektorokat is használnak a geotermikus hő kinyerésére. Ebben az esetben a talajkollektorokat telepítését hasonlóan kell elképzelni, mint az épületen belül a padlófűtési csövek letekerését. Annyi a különbség, hogy ezeket a csöveket a földbe fagyhatár alá telepítik le.

Hogyan működik a geotermikus hőszivattyú? Mi a geotermikus szonda és a geotermikus kollektor?

A talajszondás hőszivattyúk a legtöbb más hőszivattyúhoz hasonlóan egy hőátadó közegkörből állnak, hőcserélőn, kompresszoron és tágulási szelepen keresztül működnek.

Geotermikus hőszivattyú működése

Az első kör szállítja a hőenergiát a földből a hőszivattyúba. A geotermikus energiát kb. 15 méter mélységig a tárolt napsugárzás termeli. A mélyebb rétegekben a talaj és a benne tárolt talajhő a föld belsejéből felszálló hő hatására melegszik fel.

A talaj hőmérséklete már néhány méteres mélységben is állandóan 10 fok felett van, és az évszakok alig befolyásolják. Ezt az energiatartalékot mély szondafúrásokkal vagy nagy felületű kollektorokkal lehet megcsapolni. Egy keringő hőhordozó közeg (fűtővíz) veszi fel a hőt a talajból, majd egy hőcserélőbe áramlik, és ott a hőt leadja a második körbe.

A hőszivattyús kör feladata a fűtővíz hőmérsékletének emelése. Erre a célra egy elpárologtatóval, kompresszorral és kondenzátorral ellátott szerkezetet használnak (hőszivattyú).

Végül egy hőcserélő továbbítja a magasabb hőmérsékletű fűtővizet a fűtőkörbe. Ez látja el a lakóteret kellemes meleggel a fűtőfelületeken keresztül, és a melegvíz-rendszert is ki tudja szolgálni.

Ezeket a lépéseket röviden összefoglalva, tehát a hőátadó közeg (fagyállós víz) hőenergiát von el a talajból, amit aztán elpárologtat, ami ezután a kompresszorban összenyomódik, és tovább melegszik. Ezután leadja a hőjét a fűtési rendszer felé, és ismét lecsapódik. Az utolsó lépésben a tágulási szelep normalizálja a nyomást, és a ciklus kezdődhet elölről.

Hogyan telepítik a talajszondákat?

A talajszondák telepítése összetett és költséges folyamat - de a talajszondás (geotermikus) hőszivattyúk nagyon hatékonyan működnek. Ez annak köszönhető, hogy a talaj hője egész évben szinte állandó 12 °C, míg a levegő-levegő vagy levegő-víz hőszivattyúknál a külső levegő hőmérséklete folyamatosan változik. A geotermikus energia hőforrásként való hasznosításához először egy vagy több mély fúrást kell végezni a földbe, amelybe a szondákat helyezik. A fúrás mélysége akár 100 méter is lehet. Csak így lehet a föld mélyebb rétegeiben rejlő hőenergiát hasznosítani.

A ház fűtéséhez szükséges geotermikus szondák száma a fűteni kívánt területtől függ. Egy viszonylag kis lakóterület esetén elegendő lehet egy fúrólyukba telepített hőcserélő szonda. Ha több szondára van szükség, akkor figyelembe kell venni a szondák közötti távolságot – itt körülbelül öt-hat méter az ajánlott. Ha túl közel vannak egymáshoz, akkor több hőt lehet kivonni a talajból, mint amennyi be tud áramlani, így jegesedés és akár az egész fűtési rendszer meghibásodása is bekövetkezhet. Pár év alatt képesek vagyunk teljesen elhűteni a talajt és a rendszerünk nem fog megfelelően működni, ebben az esetben új kutak fúrására lesz szükség.

talajkollektoros hőszivattyú
A telepítés előfeltételei

A talajszondás (geotermikus) hőszivattyú telepítéséhez szükséges mélyfúrás nem minden esetben kivitelezhető. Létesítésükhöz akár hatósági engedélyre is szükség lehet. Vízvédelmi területeken a geotermikus kútfúrás tilos, ezért ebben az esetben alternatív megoldásokat kell keresni, mint például a talajkollektoros hőszivattyú, levegő-levegő vagy levegő-víz hőszivattyú. Ezért mindenképpen előzetesen tájékozódjon arról, hogy egyáltalán lehetséges-e talajszondák telepítése az ingatlanán.

Végül, de nem utolsósorban a geotermikus energia mélyfúrásakor olyan problémákba ütközhet, mint a nyomás alatt álló talajvíztározók vagy a fúrási repedések. Ezért a tervezés során elengedhetetlen a talaj alapos elemzése egy minősített fúró cég által. A biztosítás szintén fontos.

A talajszondák működtetése

A geotermikus szonda állandó energiát biztosít, mégpedig hosszú ideig. A szondák átlagos élettartama akár 100 év is lehet, feltéve, hogy megfelelően vannak beépítve. A rendszer szinte karbantartásmentes, csak a fagyállót kell rendszeresen ellenőrizni és időről időre cserélni. Túlméretezett rendszerek esetén még tiszta (desztillált) vízzel való üzemeltetés is lehetséges. Ehhez a fúrólyukat legalább 30 százalékkal nagyobbra kell tervezni.

Mennyibe kerülnek a talajszondák?

A geotermikus szondával ellátott hőszivattyú magas teljesítményt ér el, de beszerzése meglehetősen drága. A készülék és a telepítés 2-4 millió Ft közötti összegbe kerül, a szondák fúrása és telepítése pedig akár 1,5 millió Ft-ba is kerülhet. A hőszivattyú költségeinek minimalizálása érdekében érdemes folyamatosan tájékozódni a pályázati oldalakon.

Mire figyeljünk a geotermikus hőszivattyú tervezésénél?

A geotermikus energiával működtetett hőszivattyús fűtési rendszer számos előnnyel jár. Négy feltételnek kell azonban teljesülnie ahhoz, hogy a beruházás valóban megtérüljön. Ez egyrészt az épület és a fűtési rendszer energiahatékonyságára, másrészt a helyszíni adottságokra vonatkozik.

Kivitelező egy párral

1. Kellően energiatakarékos és jól szigetelt az épület?

Csak így érheti el a hőszivattyú a legnagyobb hatékonyságot, 4-es vagy annál nagyobb éves teljesítményegyütthatóval.

2. Milyen előfolyási hőmérsékletekkel érhető el a legjobb hatásfok?

A hőhordozó közeg (fűtővíz) hőmérsékletének a következő okból nem szabad meghaladnia az 50 °C-ot: Minél kisebb a hőforrás és az hőhordozó közeg közötti hőmérsékletkülönbség, annál kevesebb energiát fogyaszt a hőszivattyú. A legnagyobb hatásfokot hatékony hőleadó felületen, fal-, mennyezet-, padlófűtéssel vagy jó minőségű, nagy felületű radiátorokkal érheti el.

3. Geológiailag alkalmas-e a talaj a geotermikus energia felhasználására?

A talaj összetétele határozza meg a méterenkénti geotermikus energiahozamot. A nedves, agyagos és homokos talajok lényegesen több hőt szolgáltatnak, mint a száraz, porózus kőzetek. A Bosch hőszivattyú szakértője fel tudja mérni a helyszínt az Ön számára.

4. Alkalmas-e az ingatlan fúrásra vagy kollektorárkok ásására?

Nem minden ingatlan alkalmas a nehézgépekkel és kiterjedt földmunkákkal kapcsolatos feladatokra. Különösen felújítás esetén kell mérlegelnie, hogy fel akarja-e ásni például a meglévő kerti területeket.

A geotermikus hőszivattyú előnyei és hátrányai

A geotermikus hőszivattyú előnyei nagyon meggyőzőek. Segítségével fenntartható módon alakíthatja ki fűtési rendszerét, és alacsony fűtési költséget biztosíthat. Vannak azonban olyan tényezők, amelyekre különösen oda kell figyelnie, hogy ne származzon belőle hátránya.

Előnyök

  • Nagy teljesítmény 4-es vagy magasabb COP értékkel
  • Jó CO2-mérleg, amely zöld villamosenergiával (napelem) CO2-semlegességre javítható
  • A geotermikus energia használata környezetbarát, nincs CO2-kibocsátás
  • Kedvező fűtési költségek az alacsony H tarifáknak és a felhasznált villamosenergia kWh-jára jutó magas COP értéknek köszönhetően
  • Megbízható és hatékony melegvíz-előállítás
  • Passzív hűtés nyáron - nagyon olcsó és ökológiailag fenntartható lakóterének klimatizálása szinte energiafelhasználás nélkül
  • Fűtésre és hűtésre egyaránt használható
  • Szondával vagy kollektorral számos helyen használható
  • Szondák élettartama akár 100 év is lehet, ami körülbelül tízszerese az átlagos megtérülési időnek
  • Nagyon jól kiegészíti és kihasználja a napelemes rendszert
  • Alacsony karbantartási igényű, robusztus és tartós
  • Alacsony zajszintű és helytakarékos, mivel csak egy egységre van szükség (nincs kültéri telepítés)
  • A talajszondás (geotermikus) hőszivattyúk sokkal csendesebbek működés közben, mint például a levegő-levegő hőszivattyúk
  • A geotermikus energia fenntartható, kimeríthetetlen és mindenhol rendelkezésre áll
  • A geotermikus energia teljesen biztonságos, ha megfelelően telepítik
  • Üzemeltetése sokkal olcsóbb, mint a fával vagy gázzal való fűtés

Hátrányok

  • Kezdetben magas beruházási költségek
  • Más hőszivattyúkhoz képest magas fejlesztési ráfordítás - ezért régi épületekben gyakran speciális vizsgálatra van szükség
  • Pontos tervezés szükséges az előnyök teljes kihasználásához
  • Sűrűn beépített területeken nehéz megvalósítani
  • A kollektorfelületeket nem szabad építési munkálatokkal, növényekkel és hasonlókkal károsítani
  • A fúrás engedélyköteles

Modern társasház

Mennyire környezetbarát a geotermikus fűtés?

A környezet és a globális klíma is jól jár, ha a hagyományos tüzelőanyagokkal takarékoskodunk. A jelenlegi villamosenergia-összetétel mellett a 3,5 EER értékű hőszivattyúkkal hatékonyan elkerülhető a CO2-kibocsátás. A geotermikus hőszivattyúk 4-es vagy annál magasabb EER-t érnek el, ezáltal sokkal klímabarátabbak, mint például a kondenzációs kazántechnológiával működő gáz- vagy olajfűtési rendszerek. A saját tetőn termelt zöldáram vagy napaelemes villamosenergia megsokszorozza az ökológiai értéket.

A talajra és a földre sincs semmilyen hatással, ha a tervezés megfelelő. Csak ha a helytelen tervezés miatt méterenként túl sok energiát vonnak ki, akkor hűlhet ki a talaj az évek során. De ez az abszolút kivétel.

Milyen alternatívái vannak a geotermikus szondának?

Ha nincs lehetősége arra, hogy geotermikus szondát telepítsen az ingatlanára, van egy másik módszer is a geotermikus (földhő) energia felhasználására. Ebben az esetben úgynevezett geotermikus talajkollektorokat használnak, amelyeket vízszintesen és a felszínhez közel telepítenek le. Ezeknek a geotermikus talajkollektoroknak a telepítése olcsóbb és nem engedélyköteles, de a felszíni kollektorokkal ellátott geotermikus hőszivattyúk kevésbé hatékonyan működnek. Ráadásul a csövek elhelyezéséhez sok hely szükséges az ingatlanon, amelyet ezt követően nem lehet beépíteni vagy mélyen gyökerező növényekkel beültetni. Ha ez sem jöhet szóba, érdemes más hőszivattyús rendszerekről tájékozódni: például a könnyen telepíthető levegő-víz hőszivattyúkról.

GYIK: Gyakran ismételt kérdések és válaszok

Milyen mélyre kell fúrni a geotermikus hőszivattyúhoz?

A magán lakóépületek esetében akár 100 méteres szondafúrások is gyakoriak. Ha a hozam nem elegendő a mindenkori igényhez, akkor több fúrásra van szükség. Alternatívaként lehetőség van a geotermikus hőszivattyúkat kollektorokkal is üzemeltetni. Ezeket 1,5 m mélységben fektetik le az ingatlanon, így nincs szükség fúrásra.

Mekkora a hőmérséklet 100 méter mélységben?
Jelentenek-e egészségügyi kockázatot a geotermikus fúrások a radioaktivitás és a szennyező anyagok miatt?
Használhatok geotermikus energiát a meglévő házamban is?
Kell-e a geotermikus energiával való fűtéshez fal- vagy padlófűtés?
Megfagyhat a geotermikus szonda, ha csak vízzel van töltve?
Mik a közvetlen párologtatással működő CO2-geotermikus talajszondák?
Miért kell a geotermikus talajszondákhoz injektálni a fúrólyukat?
Milyen problémák merülhetnek fel a mély geotermikus fúrásoknál?

További cikkek a hőszivattyúkról