Životni vijek baterija ovisi o dosta faktora te je potrebno obratiti posebnu pozornost kod dimenzioniranja sustava na slijedeće faktore:

F) Temperatura baterije, Ako je temperatura baterije različita od nominalne temperature doći će do smanjenja životnog vijeka baterije. Solarna GEL baterija će pri 20°C imati vijek trajanja oko 12 godina, dok će kod 30°C vijek pasti na 6 godina, a daljnjim povećanjem temperature do 40°C vijek trajanja pada na 3 godine. Kod niskih temperatura ispod 0°C može doći do smrzavanja gela u bateriji te trajnog smanjivanja kapaciteta baterije. Visoku otpornost na izrazito niske i visoke temperature imaju olovo-kristal baterije.

Različitim povezivanjem baterija ostvaruje se traženi izlazni radni napon i kapacitet baterijske grupe. Serijskim povezivanjem baterija povećava se izlazni napon V, dok se paralelnim povezivanjem povećava kapacitet baterijskog bloka u Ah odnosno povećava se izlazna struja bloka. Baterije se povezuju da se postigne izlazni napon od 12 V, 24 V te 48 V ovisno o uređajima koji se napajaju iz sustava te ovisno o električnim karakteristikama izvora električne energije.

Vjetroturbine se konstruiraju za određeni raspon brzina vjetrova te se kod visokih brzina vjetra neće dobiti više energije. Da se osigura nominalna brzina rotacije i maksimalna izlazna snaga koriste se kočnice koje usporavaju rotaciju i daju nominalnu rotaciju kod koje se ostvaruje i nominalna maksimalna snaga vjetroturbine. Kod izrazito visokih brzina vjetra vjetroturbina se isključuje iz rada da ne dođe do mehaničkih oštećenja.  Uslijed kočenja dolazi do oslobađanja toplinske energije te je zabilježeno pregrijavanje i zapaljenje pojedinih gondola same turbine koje nisu bile pravilno odabrane, a kod odabira tehnologije turbina potrebno je imati na umu i raspon brzina vjetra koje se mogu pojaviti na određenom području.

 

Preliminarne analize smanjivanja emisije CO2 pokazale su da je moguće ostvariti veliko smanjivanje emisije instaliranjem sustava dizalica topline. Na temelju tih analiza u Velikoj Britaniji su razvijeni sustavi poticaja da se potaknu investicije u sustave dizalica topline te da se ostvari smanjivanje emisije. od 34% do 2020. godine. Obavljeno terensko ispitivanje The Energy Saving Trust-a je imalo za cilj pokazati stvarni učinak instaliranih sustava te pokazati kolika je prednost dizalica topline u odnosu na klasične sustave. Poticaji smanjuju ukupnu početnu investiciju te djeluju na investitore da se lakše odluče za investiciju te na taj način provode javni interes o smanjivanju emisije CO₂.

Hrvatskoj su subvencije na sustave obnovljivih izvora energije u samim začetcima te ne postoje poticaji na državnoj razini već samo na lokalnoj u obliku godišnjih natječaja pojedinih županija. Postoje kreditni programi pod nazivom zeleni krediti kojima se nižom kamatom subvencioniraju pasivne građevine te složeni strojarski sustavi obnovljivih izvora energije. U slijedećem desetljeću predviđa se znatno povećanje subvencija, ali je ono usko povezano s nacionalnom politikom i o udjelu obnovljive energije na državnoj razini.

Vrijeme izjednačenja investicija

Prema istraživanju The Energy Saving Trust vrijeme izjednačenja investicija kroz usporedbu korištenja različitih sustava uz trenutačne cijene klasičnih energenata i električne energije. Razdoblja će se smanjiti snižavanjem cijene opreme, povećanjem cijene klasičnih energenata i uvođenjem subvencija na instalacije koje smanjuju ukupnu emisiju CO₂. Planira se postići uz subvencije izjednačenje geotermalnih dizalica na 8 godina, dok se za zračne sustave planira uz subvencije osigurati izjednačenje u roku od 5 godina. Trenutačno realno vrijeme povrata investicije je u usporedbi sa:

a) za geotermalne dizalice topline i srednji faktor sustava SPF 2,3

- električna energija                 18 godina

- uljni kotao                             29 godina

- plinski kotao                         47 godina

b) za zračne dizalice topline i srednji faktor sustava SPF 2,2

- električna energija                 10 godina

- uljni kotao                             16 godina

- plinski kotao                         31 godina

Što je sustav manji biti će i veća cijena početne investicije, a cijena će opadati kako se povećava broj sondi i površina kolektorskog polja. Najveća je investicija u geotermalne sonde dok je cijena strojarnice jednaka u oba modela.

Tablica X.: Procjena investicije dizalica topline za Veliku Britaniju u 2007. godini  [7]

Svaka građevina je specifična za sebe te ima energetske potrebe koje ovise o načinu korištenja, količini energije potrebnoj za grijanje građevine te udjelu energije potrebnoj za pripremu sanitarne vode. Ovisno o navikama korisnika mijenjati će se i traženi stupanj ugode prostora, tražene temperature zraka prostorija te zahtjevana složenost sustava grijanja, hlađenja i ventilacije. Iz svih tih faktora proizlazi ukupni godišnji faktor sustava SPF. Dobro dimenzionirani sustavi mogu postići visoki faktor sustava SPF na razini iznad 4,0. Potrebno je da faktor sustava bude iznad 2,6 da bi mogli govoriti o sustavu s obnovljivim izvorom energije prema Direktivi Europske Unije. Definirana donja granica je osnova fondovima za planiranje programa poticaja primjene obnovljivih izvora energije. Terenskim ispitivanjem u Velikoj Britaniji pokazalo se da je veliki dio od 83 instalirana sustava imao SPF znatno ispod donje granice od 2,6. Definirani su uzroci i posljedice te su napravljene preporuke za nove instalacije da se postignu što bolji rezultati.

Sustavi dizalica topline su osjetljivi na nepravilnu instalaciju i korištenje, a posljedica se osjeti na godišnjem faktoru sustava. Preporuka je korištenje bilo kojeg modela dizalice topline za građevine koje nemaju u blizini postavljenu javnu plinsku mrežu. Instalacija je idealna za nove građevine na kojima se može izgraditi složeni sustav prema svim spomenutim smjernicama da se postigne maksimalna godišnja učinkovitost. Provedena terenska ispitivanja su dobar put da se dođe do zaključaka kako dobiti što više iz rekonstrukcije postojećih instalacija te kako napraviti nove visoko-učinkovite sustave. Krajnji cilj je stvoriti što više instalacija pokretanih dizalicama topline i obnovljivim izvorima energije, smanjiti troškove pogona i održavanja te smanjiti ukupnu emisiju CO₂ sustava. Analizom terenskog mjerenja u Velikoj Britaniji došlo se do podatka kada bi se u 5 mil. građevina koje nisu na plinskoj mreži instalirao neki od oblika dizalica topline smanjila bi se emisija CO₂ za 10 mil. tona godišnje te bi se smanjili troškovi energenata za 2 milijarde funti.

Iz svega navedenog može se donijeti zaključak da su osnovni razlozi korištenja dizalica topline: želja za korištenjem obnovljivih izvora energije, smanjivanje emisije stakleničkih plinova te smanjivanje troškova pogona sustava. Javni interes države je ukupno smanjivanje emisije stakleničkih plinova, dok je osobni interes 90% investitora smanjenje troškova. Mali broj investitora oko 10% je zeleno orijentiran te žele koristiti obnovljive izvore energije jer na taj način pomažu samoj planeti Zemlji. U ovih 10% nalaze se entuzijasti kojima početna cijena investicije nije presudan faktor te je na toj razini i broj instaliranih sustava u Hrvatskoj. Da se ostalih 90% investitora potakne na razmišljanje o obnovljivim izvorima energije potrebno im je osigurati ekonomsku opravdanost, a to se postiže sustavima poticaja instalacija dizalica topline, solarnih toplinskih sustava i solarnih fotonaponskih sustava. U razdoblju od 2009. do 2011. godine u nizu hrvatskih županija došlo je do formiranja programa poticaja primjene obnovljivih izvora energije te kao posljedica je lokalno povećanje upita i traženja ponuda odnosno potaknut je interes što je bila i namjera. Osim poticaja na instalaciju sustava postoje primjeri posebnih tarifa električne energije koja se koristi za pokretanje dizalice topline te se prije cijele strojarnice dizalice topline postavlja posebno subbrojilo koje registrira potrošnju električne energije strojarnice, a primjena ovog tarifnog modela bi dodatno potaknula interes investitora.

Autor: Dario Hrastović, dipl.ing.stroj. 

Sustavi dizalica topline su složeni sustavi pokretani automatskom regulacijom koja je često izrazito složena te je potrebno pravilno programirati uređaje da bi sustav funkcionirao. Automatska regulacija je često previše komplicirana za prosječnog korisnika da bi ju savladao u potpunosti te upravljanje mora biti što jednostavnije. Poznati su slučajevi gdje su instalirane dizalice topline koje su bile pogrešno programirane ili uopće nisu bile programirane te su tako radile par godine. Sustavi se mogu izgraditi s visokom razinom složenosti te je teško očekivati da će korisnik u potpunosti shvatiti njegovo funkcioniranje, korištenje i upravljanje. Automatska regulacija mora biti što jednostavnija te mora tražiti od korisnika minimalno djelovanje da bi sustav mogao funkcionirati. Kod sličnih sustava ne može se računati na isti faktor sustava SPF jer postoji puno faktora koji mogu utjecati na rezultat od lokacije građevine, mikroklimatskih uvjeta, vrste instalirane dizalice topline, stupnju ugode koji pojedini korisnik želi u svojoj građevini, temperaturama prostorija i količini potrošne tople vode. Investitoru su zanimljivi podatci koji se ukratko pokazuju kroz slijedeće dijagrame, a dokazuju veliku prednost dizalica topline u odnosu na klasične energente (Oil-lož ulje, Gas-zemni plin, GSHP-ground source heat pump ili geotermalna dizalica topline)

Slika 1. [7]    
Godišnja potrošnja energije da se proizvede 10.000 kWh toplinske energije
Godišnja emisija CO₂ da se proizvede 10.000 kWh toplinske energije
Godišnja cijena održavanja da se proizvede 10.000 kWh toplinske energije

Održavanje sustava

Digitalno upravljanje jedinicom je najčešće zaštićeno servisnom šifrom da se onemogući utjecaj korisnika na rad uređaja te je otvoren samo mali dio automatske regulacije kojom može upravljati korisnik. Ovisnost o serviseru nije dobra za dugoročno korištenje uređaja te ovisnost da se serviser mora zvati kod svakog kvara ili zastoja u radu uređaja. Ovaj pristup nije preporučlj ako je serviseru potrebno nekoliko dana da dođe do lokacije gdje je uređaj instaliran. Da bi se sustavi održavali potrebna je mreža lokalnih servisera koji su školovani i obučeni za rad sa složenim sustavima no poznato je da postoji jako malo servisera koji su sposobni održavati složene sustave te tvrtke često nemaju razvijenu servisnu mrežu već im je cilj samo prodati sustave. Rijetko koja tvrtka može garantirati korisnicima da im može osigurati servis uređaja tijekom životnog vijeka uređaja te rezervne dijelove u razdoblju 25-30 godina. Klasični kotlovi su mnogo robusniji, jednostavnije konstrukcije i lakši za održavanje te su se na uređaje tog oblika korisnici navikli te traže jednostavnost novih sustava i lakoću održavanja.

Smanjivanje emisije CO₂

Terensko ispitivanje je pokazalo da pravilno projektirani sustav dizalica topline koji je ispravno izveden ima manju emisiju CO₂ u odnosu na klasične energente te se može računati na veliko smanjivanje emisije tijekom životnog vijeka sustava. Plan Europske Unije je smanjivanje emisije CO₂ za 20% do godine 2020, dok je plan Velike Britanije smanjivanje emisije za 34% u odnosu na 1990. godinu. U Velikoj Britaniji 27% ukupne emisije pripada obiteljskim građevinama te je potrebno zamijeniti veliki dio sustava grijanja dizalicama topline što predstavlja i veliki tržišni potencijal. Procjena je da će se rekonstruirati oko 10 mil instalacija grijanja do 2030. godine te da će se smanjiti emisija za 10 MT CO₂ što je emisija jednaka emisiji dva milijuna prosječnih domaćinstava. Dizalica topline koja ima srednju učinkovitost na razini 2,2-2,4 proizvodi oko 9% manje CO₂ u odnosu na prosječni plinski bojler (78% učinak uređaja) te ima oko 28% manju emisiju u odnosu na lož ulje (82% učinak uređaja). [1] Veliko smanjivanje emisije se može očekivati ako se izvor električne energije termocentrala zamjeni obnovljivim izvorima energije: vjetrogeneratorima, solarnim fotonaponskim elektranama, hidrocentralama i energijom valova.

Slika 2. Usporedba emisije CO₂ te učinkovitosti sustava prema SAP 2005 [7]

Smanjivanje troškova

Terenskim ispitivanjem u Velikoj Britaniji je dokazano smanjenje troškova kod sustava grijanja građevina koje su instalirale sustav dizalica topline, a prijašnjih godina su imale instalirane sustave grijanja električnom energijom, ukapljenim naftnim plinom ili lož uljem. Plinski kondenzacijski bojleri imaju usporedivi faktor uređaja na razini COP od 1,8 do 2,2 prema troškovima pogona. Lož ulje i ukapljeni naftni plin su na usporednoj razini COP 1,5-1,8 u odnosu na dizalice topline. Dok električno otporno grijanje ima COP 1,0. Da bi se moglo govoriti o opravdanosti investicije u složeni sustav dizalica topline, u odnosu na zemni plin, potrebno je postići faktor sustava SPF na minimalnoj razini od 3,0 do 3,5. Ciljana učinkovitost će kroz godišnju uštedu opravdati investiciju u složeniji sustav prije 2/3 njegovog vijeka trajanja te će u 1/3 vijeka trajanja nastupiti trajna financijska ušteda. Realna analiza sustava obnovljivih izvora energije koji imaju SPF na razini ispod 2,0 ne opravdava investiciju u dizalice topline te nije moguće govoriti o uštedama u pogonu.

Kod tehnoekonomskih analiza isplativosti investicije vijek trajanja sustava ima presudnu ulogu u određivanju opravdanosti složenije investicije. Pretpostavka je da će složeniji sustav obnovljivih izvora energije imati manje pogonske troškove energenata te da će se na temelju te razlike tijekom niza godina upotrebe ostvariti ekonomska ušteda. Osnovni model analize kaže da je povrat investicije = odnos razlike u investiciji / ostvarena ušteda. Model analize se dodatno komplicira uvođenjem kamatnog računa i godišnje kamate na temeljni kapital korišten u investiciji te kamata na ostvarenu uštedu. Ako se postigne da je povrat investicije ispod 2/3 vijeka trajanja instalacije onda se može govoriti o ekonomskoj opravdanosti. Tijekom 1/3 vijeka dolazi do trajne uštede u pogonu. Moguće je kroz uštedu ostvariti vrijednost kojom se može napraviti nova instalacija, s boljim karakteristikama i nižim pogonskim troškovima računajući da će tehnologija napredovati tijekom godina.

Na lijevom dijagramu je pokazan odnos učinkovitosti (apcisa) sustava i cijene energenata (ordinata). Fosilna goriva (zemni plin, UNP, lož ulje) imaju SPF na razini 65-85% dok električna energija ima učinak od 100%, a dizalice topline imaju SPF na razini 260-550%. Tako se iz dijagrama lako može zaključiti i vidjeti da dizalice topline imaju najmanje pogonske troškove. Dijagram je prikazan u GB peny / kWh. Dok je na desnom usporedba troškova pogona s lijeva na desno: A+ dizalica, regularna dizalica, moderni kotao na drva, kotao na pelete, bojler na zemni plin, bojler na UNP, plinski atmosferski bojler, električni grijač, atmosferski bojler na UNP.

Slika 23. Odnos učinkovitosti sustava i cijene pogona [7] usporedba cijene energenata [21]

Sustav poticaja

Preliminarne analize smanjivanja emisije CO₂ pokazale su da je moguće ostvariti veliko smanjivanje emisije instaliranjem sustava dizalica topline. Na temelju tih analiza u Velikoj Britaniji su razvijeni sustavi poticaja da se potaknu investicije u sustave dizalica topline te da se ostvari smanjivanje emisije od 34% do 2020. godine. Obavljeno terensko ispitivanje The Energy Saving Trust-a je imalo za cilj pokazati stvarni učinak instaliranih sustava te pokazati kolika je prednost dizalica topline u odnosu na klasične sustave. Poticaji smanjuju ukupnu početnu investiciju te djeluju na investitore da se lakše odluče za investiciju te na taj način provode javni interes o smanjivanju emisije CO₂.

U Hrvatskoj su subvencije na sustave obnovljivih izvora energije u samim začetcima te ne postoje poticaji na državnoj razini već samo na lokalnoj u obliku godišnjih natječaja pojedinih županija. Postoje kreditni programi pod nazivom zeleni krediti kojima se nižom kamatom subvencioniraju pasivne građevine te složeni strojarski sustavi obnovljivih izvora energije. U slijedećem desetljeću predviđa se znatno povećanje subvencija, ali je ono usko povezano s nacionalnom politikom i o udjelu obnovljive energije na državnoj razini.
 
Autor: Dario Hrastović, dipl.ing.stroj. 

Radna tvar ima veliki utjecaj na rad sustava te su pojedini freoni predviđeni za rad na nižim temperaturama kondenzacije da se ostvari što veći COP jedinice. Treba obratiti pozornost da li je dizalica topline predviđena samo za sustave grijanja ili za kombinirani rada i pripremu sanitarne vode. Sukladno namjeni proizvođač u jedinici predvidio određenu radnu tvar. Treba obratiti pozornost koja se maksimalna radna temperatura može postići dizalicom topline. Na rad sustava ima veliki utjecaj odabir ulja koje će podmazivati kompresor u radu te proizvođači odabiru radno ulje koje je kompatibilno radnom mediju, freonu. Nije preporučljivo koristiti radne tvari za koje kompresor nije predviđen jer se plin i ulje miješaju u radu. Kada kompresor radi u komprimiranom plinu završi i dio ulja koji prolazi kroz kondenzator, ekspanzijski ventil, dolazi do isparivača te se vraća u kompresor. Ulje cirkulira kroz cijeli toplinski krug te se vraća nazad u kompresor te ga podmazuje i hladi istovremeno.

Najveći zahtjev za električnom energijom sustava ima dizalica topline, a kod odabira jedinice također treba obratiti pozornost na energetsku klasu uređaja jer je kompresor pokretan elektromotorom. Velike razlike u energetskim klasama mogu se pronaći kod zračnih dizalica topline. Postoji veliki broj proizvođača opreme te je širok spektar modela, veličina i snaga jedinica. Pogrešnim odabirom jeftinijih uređaja nižeg energetskog razreda dugoročno će se stvoriti viši troškovi električne energije.Tehnologija zračnih dizalica je znatno napredovala posljednje desetljeće,a najučinkovitije jedinice imaju inverterski pokretane kompresore koji imaju i do 50% manju potrošnju električne energije u odnosu na klasični rad kompresora on-off. Dizalice topline su pokretane elektromotorima te prilikom pokretanja dolazi do pojave induktivnih otpora koji uzrokuje poremećaje u elektroenergetskoj mreži zbog visokih početnih struja. To može predstavljati problem ako je dizalica monofazna jer monofazni elektromotori povlače veću početnu struju (Ampera), a posljedica je treperenje svjetala te poremećaji u radu električnih uređaja i mogući kvarovi osjetljive elektronike. Trofazni elektromotori vuku manju početnu struju te je preporuka da bi dizalica topline trebala biti trofazna jer će se manje utjecati na ukupnu elektroenergetsku mrežu. Oscilacije u naponu mreže koje može uzrokovati dizalica topline ovisiti će o impendanciji mreže te o stvarnoj veličini opterećenja na mrežu. Prije definiranja dizalice topline potrebno je zatražiti elektroenergetsku suglasnost za maksimalnu snagu koja se može instalirati na pojedinom području. Početna struja se smanjuje korištenjem soft-startera koji ograničava iznos početne struje te primjenom trofaznih motora. Često se problem početne struje zanemaruje te se često i ne zna potencijalni utjecaj dizalice topline na mrežu. [18] 

Dizalica topline prebacuje toplinsku energiju iz toplinskog izvora (zrak, zemlja ili voda) te ga prebacuje u toplinski ponor koji može biti sustav grijanja, sustav pripreme sanitarne vode ili kombinacija složenijih sustava koji može uključivati i bazen. Ukupni učinak sustava ovisiti će o razlici temperatura izvora i ponora. Moderniji oblik plošnog grijanja je termički aktivna betonska jezgra pri čemu se u betonsku međuetažnu konstrukciju postavljaju cijevi mreže grijanja pri čemu je mreža slična cijevima podnog grijanja. Sustav je jako trom te se ne može putem ovog modela grijanja očekivati trenutačna promjena temperature prostora. Moguće je aktivnom jezgrom grijati / hladiti cijelu građevinu ako se mreža cijevi postavi u zidove, podove i stropove pod uvijetom da su oni betonski. Najčešća primjena je postavljanje mreže u betonsku međuetažnu konstrukciju. Koristi se tromost sustava i masa betona da se tijekom noći akumulira energija u građevini koja se tijekom dana postepeno oslobađa te se dodatno vrši dogrijavanje tijekom dana. Kombinacija noćnog rada i noćne jeftinije tarife električne energije daje nova opravdanja primjeni dizalica topline.  Sustav radi u režimu hlađenja s temperaturom polazne vode od 16°C te je moguće ostvariti toplinski tok hlađenja na razini od 60 do 80 W/m2. U režimu grijanja temperatura polazne vode je 28°C te se može ostvariti toplinski tok grijanja na razini od 40 do 50 W/m2. Iz navedenih temperatura može se primjetiti da sustav radi na nižim temperaturnim režimima nego podno grijanje pa će se u kombinaciji s dizalicom topline ostvariti veći faktor sustava SPF. [17] 

Terenskim ispitivanjima u Velikoj Britaniji nisu obrađene dizalice topline koje koriste kao toplinski izvor podzemne vode, površinske vode ili otpadnu vodu. Sustavi te složenosti nisu bili izvedeni te stoga nisu niti bili predmet ispitivanja. Nabrojani sustavi imaju učinkovitost dizalice topline na razini COP 5,5. Kod bunarskih sustava treba pažljivo odabrati bunarsku pumpu jer na njoj mogu nastati veliki gubitci električne energije koji mogu srušiti SPF sustava na razinu sustava sa sondom ili zemnim kolektorom. Zatvoreni krug glikola treba manju snagu cirkulacijske pumpe nego otvoreni bunarski krug koji mora imati veću snagu zbog podizanja vode na razinu dizalice topline. Kod povrata vode u drugi bunar stvara se zatvoreni krug vode kroz slojeve zemlje pa bi se moglo reći da je i to zatvoreni krug. Veliki bi bili gubitci na snazi crpke da se voda podiže iz dubine zemlje i izbacuje u kanale, jer je to otvoreni krug vode. [6]  Kod korištenja podzemnih bunarskih voda dolazi do problema unošenja čestica pijeska, gline i minerala u izmjenjivače pa je potrebno vodu adekvatno filtrirati. Koriste se sustavi s dva bunara upojnim i izljevnim te se iz jednog voda crpi dok se preko drugog vraća u podzemlje. Ponekad nije moguće vratiti ukupnu količinu vode u podzemlje te je potrebno predvidjeti spoj na preljev i dodatni bunar. Primjena bunarskih voda je ograničena na korištenje površinskih voda do dubine od 25m, a razina površinskih voda dosta oscilira tijekom godine pa je sustav moguće instalirati samo na mikro lokacijama koje su bogate podzemnim vodama sa šljunčanim slojevima, močvarna područja u blizini rijeka, jezera, podzemnih vodenih bazena kao što je zagrebački bazen. Na karti su prikazane linije jednakih razina podzemnih voda ili hidroizohipse. 

Slika 1. Hidroizohipse zagrebačkog vodenog bazena

Geotermalna sonda je okomiti kolektor koji se koristi u uvjetima kada nema dovoljno površine da se postavi mreža zemnog kolektora. Standardna dubina postavljanja sonde u Hrvatskoj je do 100 m da se ostvari ukupna dužina jednog kruga polaz i povrat sonde od max 200m, ovisno o dužini cijevi u komadu. Postoje primjeri iz Švedske o postavljanju sondi do dubine od 300 m. Sonde se postavljaju na minimalnoj udaljenosti od 6-7 m da se umanji međudjelovanje i da se osigura stalni dotok i regeneracije topline u zemlji. Temperatura zemlje u vertikalnoj bušotini se kreće u intervalu od 10 do 13 °C do dubine od 100 m što je dosta stabilan interval tijekom cijele godine. Može se očekivati da će se temperatura oko sonde nakon određenog vremena rada u režimu grijanja stabilizirati na nižoj temperaturi od 8 do 10 °C jer se toplina odvodi iz zemlje u režimu grijanja građevine.Jedna sonda je izgrađena od dvije cijevi dok se na dnu cijevi nalazi uteg koji olakšava postavljanje sonde. Ukupno jedan metar sonde ima četiri metra cijevi od PEHD d32 ili puno kvalietnijeg PE-Xa d32 s vijekom trajanja oko 100 godina pri temperaturama oko 15°C. Može se računati da jedan metar sonde može dati prosječno oko 50 W/m (VDI 4640) ili 4 x 15 W/m što je bila polazna vrijednost za dimenzioniranje zemnih kolektora. Ovisno o sastavu tla toplinski učinak sonde se može kretati od 25 pa do 85 W/m što je dosta velika oscilacija te je teško predvidjeti koliko ćemo sondi trebati da se pokriju toplinski gubitci građevine na određenoj geografskoj lokaciji. Između cijevi se nakon postavljanja ulijeva smjesa betonita i cementa da se postigne homogenost i toplinska veza sa tlom. 

Slika 1. Geotermalni toplinski izvori: zemni kolektor i dubinska sonda [1]

Što je veća površina kolektorskog polja sporije će se crpiti toplina zemlje te će sustav imati veći i stabilniji toplinski kapacitet. Zemni kolektor je toplinski izvor izgrađen od mreže plastičnih cijevi postavljenih horizontalno na dubinama 1,5-2,0 m te površina mora biti 1,5-2,5 veća od površine građevine. Da se osigurala stabilnost sustava površina polja bi trebala imati u sebi sigurnosni faktor odnosno mora biti predimenzionirana.  Što je veća površina kolektora osigurati će se veći faktor sustava SPF u dugoročnom korištenju te će toplinski izvor imati malu promjenu temperature što je važno za biomasu na površini. Ako je površina polja premala neće doći do regeneracije topline zemlje i sustav neće moći postići tražene uvjete udobnosti prostora i tražene temperature uz niske troškove pogona.  Cijena investicije u zemnu kolektorsku mrežu je puno manja od investicije u geotermalne sonde pa zemni kolektor treba koristiti kada je god moguće. Da se izbjegne zavarivanje cijevi i spajanje spojnicama ispod zemlje dužina kruga mora odgovarati dužini koluta cijevi. Tako za Rehau cijevi dužina koluta iznosi 100m dok se nalaze primjeri instalacija s krugovima dužina i do 200m u jednom komadu.

Slika 1. Godišnja promjena temperature zemlje na 1,7 m i na 75 m  [18] i [23]