Tepelná čerpadla řadíme mezi obnovitelné zdroje. Představují ideální zdroj tepla pro vytápění a přípravu teplé vody, protože v místě instalace jsou zcela bezemisní a část elektřiny k jejich pohonu si můžeme doma vyrobit a to opět bezemisním způsobem pomocí fotovoltaické elektrárny na střeše domu.

Tím hlavním důvodem, proč vůbec navrhujeme a používáme tepelná čerpadla, je skutečnost, že dokážou využít nízkoteplotní tepelné energie, která je obsažena ve všem, co nás obklopuje, přičemž zisk energie je větší než množství energie do pohonu tepelného čerpadla vložené. Podle toho odkud a do čeho se „přečerpává“ tepelná energie, nazýváme tepelná čerpadla vzduch – voda, země (solanka) – voda, voda – voda nebo vzduch – vzduch.

Teplota těchto prostředí, i když tepla neboli tepelné energie obsahují dostatek, je příliš nízká, než aby mohla být přímo využita k vytápění nebo přípravě teplé vody. Také platí, že teplo může přecházet jen z tělesa teplejšího na těleso chladnější. Abychom například teplem obsaženým v chladném venkovním vzduchu ohřáli vodu na vytápění, musíme si pomoci zařízením, které to umí, totiž ještě více ochladit ten venkovní vzduch a získané teplo vložit do topné vody. Výsledkem je obelstění přírodního zákona, teplo z tělesa chladnějšího přešlo na těleso teplejší, ale nebylo to zadarmo, zaplatili jsme za to energií za pohon tepelného čerpadla a dokonce se nám to vyplatilo, protože získaná energie ze vzduchu byla větší, než energie vložená pro pohon. Poměr mezi energií na výstupu z tepelného čerpadla a vloženou do pohonu tepelného čerpadla pak nazýváme topný faktor. Je tím vyšší a tudíž lepší, čím menší je teplotní rozdíl, který je nutno překonat. Jak se nám to podařilo?

Uvnitř klasického kompresorového tepelného čerpadla je látka – chladivo, která mění svá skupenství pomocí změn tlaku uvnitř stroje, způsobených kompresorem a redukčním ventilem. Díky tomu, je teplota odpařování chladiva nižší, než jeho teplota kondenzace. Když se odpařuje, teplo odebírá, když kondenzuje, teplo odevzdává. Tak se stává výparník v zóně s nízkým tlakem tělesem, které je chladnější, než okolí a proto může v souladu s přírodním zákonem přejít teplo u tepelného čerpadla vzduch - voda ze vzduchu do výparníku. Podobně se stane kondenzátor v zóně vysokého tlaku teplejším tělesem než je topná voda, která se v kondenzátoru ohřeje.

Z technického hlediska vychází z porovnání tepelných čerpadel vzduch – voda a země – voda lépe druhé z nich. V současnosti je častěji montovaným provedením typ vzduch voda – voda kvůli nižší vstupní ceně a jednoduššímu stavebnímu řízení. Provozně však je výhodnější tepelné čerpadlo země – voda Teplota zdroje zde během roku kolísá jen mírně a tlakové namáhání soustrojí je menší, Výsledkem je lepší topný faktor a tudíž i menší spotřeba energie a delší životnost. Co se týká zemních vrtů, ty představují poměrně vysokou vstupní investici. Přitom je však třeba uvědomit, že se jedná o investici jednorázovou, jejíž životnost je srovnatelná s životností stavby a přežije několik generací soustrojí tepelných čerpadel.

Zvlášť v kombinaci s podlahovým vytápěním představuje tepelné čerpadlo země – voda ideální stav, kdy přívodní teplota dobře zatepleného domu nepřesáhne 35°C a sezónní topný faktor pro vytápění přesáhne hodnotu 4. Počítejte se mnou. Novostavba domu s velmi nízkou energetickou náročností, nebo dobře zateplený stávající dům podpořený dotací ze Zelené úsporám a vybavený řízeným větráním se zpětným získáváním tepla z odpadního vzduchu bude mít tepelnou ztrátu kolem 3 kW. Po započtení topného faktoru zemního tepelného čerpadla bude jeho teoretický příkon pouhých 750 W. Při takto nízké potřebě není nutno vůbec řešit cenu elektřiny pro vytápění. Můžete namítnout, zda při takto nízké tepelné ztrátě má smysl si pořizovat tepelné čerpadlo s vrtem za několik set tisíc, když by postačil elektrokotel za pár tisíc korun. To je pravda, ale v případě novostavby současně platná legislativa neumožní stavbu s přímotopným elektrickým vytápěním s ohledem na výši primární energie z neobnovitelných zdrojů. Řešením by byla instalace fotovoltaického solárního systému s akumulací a dodávkou elektřiny do sítě, což by prakticky mohlo vrátit pořizovací cenu na původní hodnotu. Navíc u novostavby, která nemá v průkazu energetické náročnosti uvedenu instalaci fotovoltaiky na střeše, lze pro její pozdější instalaci požádat o podporu.

V případě použití zemního kolektoru jako zdroje pro tepelné čerpadlo typu země – voda je třeba jeho návrhu věnovat patřičnou péči a vyhradit pro dostatečně velké a slunné místo a zohlednit fakt, zda bude tepelné čerpadlo sloužit i pro přípravu teplé vody. Ta probíhá i v létě, kdy se předpokládá regenerace kolektoru, který je vlastně solárním kolektorem. Další výhodou tohoto typu tepelného čerpadla je v kombinaci s podlahovým vytápěním možnost letního pasivního chlazení bez spuštění stroje. K chlazení místností postačí teplota vody z vrtu nebo kolektoru a zároveň to přispívá k jejich regeneraci.