Princip rada toplinske pumpe ljeti i zimi
**Geotermalna toplinska pumpa**, **toplinska pumpa s izvorom u zemlji**, ili **geotermalna dizalica topline** je vrsta centralnog grijanja i/ili rashladnog sustava koji pumpa toplinu u zemlju ili iz nje.

Geotermalna toplinska pumpa koristi zemlju kao toplinski izvor (zimi) ili toplinski ponor (ljeti). Prednost ovakve konstrukcije je u tome da koristeći umjerene temperature zemlje povećava učinkovitost i smanjuje pogonske troškove sustava za grijanje i hlađenje, a može biti kombinirana sa solarnim grijanjem čineći geosolarni sustav s još većom učinkovitosti. Naziv geotermalne toplinske pumpe može dovesti do krivog zaključka da one koriste toplinu nastalu u unutrašnjosti Zemlje, no one koriste toplinu iz površinskog sloja Zemlje nastalu Sunčevim zračenjem pa bi točniji naziv bio **toplinske pumpe s izvorom u zemlji**, ali taj naziv nije uvriježen u struci. 

Temperatura na 6 metara dubine je približno jednaka godišnjoj prosječnoj temperaturi zraka na toj geografskoj širini. Ovisno o geografskoj širini, temperatura ispod gornjih 6 metara Zemljine površine je približno konstantna i kreće se između 10 i 16 °C ako nema toplinske pumpe koja bi poremetila tu temperaturu. Kao hladnjak ili klimatizacijski uređaj, ovaj sustav koristi toplinsku pumpu kako bi prisilno prenosio toplinu iz zemlje. Toplinska pumpa može prenositi toplinu iz hladnijeg prostora u topliji, protivno prirodnom smjeru prijenosa topline, trošeći pritom energiju (najčešće električnu) ili može potpomagati prirodni prijenos topline iz toplijeg u hladniji prostor. Srž toplinske pumpe je petlja kroz koju je pumpan rashladni medij koji prolazi ljevokretni proces. Toplinske pumpe koje koriste zrak kao toplinski izvor (npr. klimatizacijski uređaji) imaju puno veću učinkovitost grijanja u usporedbi s čistim električnim grijalicama, čak i kada uzimaju toplinu iz hladnog zimskog zraka, iako im učinkovitost značajno pada ako vanjska temperatura padne ispod 5 °C. Geotermalne toplinske pumpe izmjenjuju toplinu sa zemljom što je puno više energetski učinkovito jer je temperatura zemlje stabilnija nego temperatura zraka kroz godinu. Sezonske varijacije temperature padaju s dubinom i gube se ispod 7 metara dubine zbog toplinske inercije. Kao i kod špilje, temperatura plitkog sloja zemlje je viša nego temperatura zraka na površini tijekom zime, a ljeti manja. Geotermalna toplinska pumpa zimi izvlači toplinu iz zemlje (potrebnu za grijanje), a ljeti vraća toplinu u zemlju (radi hlađenja prostora).

Sustavu s geotermalnim toplinskim pumpama dostižu prilično visoke faktore grijanja, 3 – 6, tijekom najhladnijih zimskih noći, dok toplinske pumpe koje koriste zrak kao izvor topline postižu faktore grijanja tek od 1,75 – 2,5 tijekom hladnih dana. Geotermalni sustavi su među najenergetski učinkovitim tehnologijama za provedbu klimatizacije i grijanja vode. Sadašnji koeficijenti djelovanja geotermalnih sustava koji uključuju i snagu potrebnu za protok fluida kroz podzemne cijevi mogu biti niži od 2,5. Investicijski troškovi su viši u usporedbi s konvencionalnim sustavima, ali se razlika u cijeni najčešće vrati, kroz uštedu nekorištenjem konvencionalnih energenata, između 3 do 10 godina. Životni vijek sustava se procjenjuje na 25 godina za komponente izvan zemlje i 50+ godina za podzemne cijevi. Prema podatcima iz 2004. instalirano je preko milijun sustava u svijetu koji čine 12 GW toplinskog kapaciteta, a godišnje raste 10 %.

Historija
---------

Dizalicu topline je prvi opisao lord Kelvin 1853. godine, a prvu je napravio Peter Ritter von Rittinger 1855. Nakon eksperimentiranja sa zamrzivačem Robert C. Webber je napravio prvu istosmjernu geotermalnu toplinsku pumpu u kasnim 40-tima prošlog stoljeća. Prvi uspješni komercijalni projekt je bio instaliran u zgradi Commonwealth Building (Portland, Oregon) 1946. godine. U 1970-tim godinama ova tehnologija je postala popularno u Švedskoj i od tada postepeno raste njezino prihvaćanje u svijetu. Sustavi s otvorenom petljom su dominirali na tržištu dok nije razvoj polibutilenskih cijevi 1979. učinio sustave sa zatvorenim petljama ekonomski prihvatljivim. Svake godine se u SAD-u instalira oko 80,000 jedinica (geotermalna energija se danas koristi u svih 50 zemalja SAD-a, što predstavlja veliki potencijal za brzi rast tržišta u kratkom vremenu i uštede energije) i 27,000 jedinica u Švedskoj.

Izvori
------

1. ↑  Mean Annual Air Temperature