Geotermalne toplinske pumpe: Vodič za početnike

Geotermalne toplinske pumpe energetski su najučinkovitija i ekološki prihvatljiva metoda za grijanje i hlađenje koja postoji - dakle nije ni čudo da svake godine u Sjedinjenim Državama bude instalirano 50.000 novih geotermalnih dizalica topline, prema Odjelu za Energija. Dok geotermalne dizalice topline (također poznate kao dizalice topline s tla) mogu dramatično smanjiti troškove grijanja i hlađenja skupo za instalaciju - od 10.000 do 30.000 dolara - što je vjerojatno glavni razlog da ih nema više ih. Geotermalne dizalice topline koštaju toliko puno jer im je potreban ukopani sustav cjevovoda za izmjenu topline sa zemljom koja je na stalna temperatura od 57 stupnjeva Fahrenheita nekoliko metara ispod površine, bez obzira gdje se nalazite i koja je temperatura zraka slučajno se.

Vlasnici kuća koji žive u blizini velike vodene površine imaju prednost jer ribnjak ili jezero mogu poslužiti kao izvor topline zimi i hladnjak ljeti, a toplinske pumpe s izvorom vode je jeftinije instalirati od zemaljskih one. Bez obzira instalirate li sustav uzemljenja ili izvora vode, koristite geotermalnu energiju - što jest obnovljiva energija - i troši samo dovoljno fosilnih goriva da osigura električnu energiju za rashladno sredstvo kompresor, a

Kako rade geotermalne toplinske pumpe

Općenito, a toplinska pumpa radi poput hladnjaka ili klima uređaja. Rashladno sredstvo cirkulira cijevnim sustavom oblikovanim u dvije različite zavojnice. U jednom kompletu - zavojnice kondenzatora - rashladno sredstvo je pod pritiskom i kondenzira se u tekućinu. U drugom setu - zavojnicama isparivača - dopušteno je isparavanje. Kondenzacija je postupak koji oslobađa toplinu, dok je isparavanje onaj koji apsorbira toplinu. Toplinska pumpa to koristi, prebacujući protok zraka između dva seta zavojnica po potrebi i ispušujući zrak iz drugog seta zavojnica. Na taj način dizalica topline izmjenjuje toplinsku energiju s okolinom.

Dizalice topline s izvorom zraka, koje su najčešći tip, izmjenjuju toplinu s vanjskim zrakom i ne rade dobro u hladnim klimatskim uvjetima jer zrak nema puno topline za izmjenu. Otprilike 5 stopa ispod površine zemlje, međutim, temperatura je konstantna, tako da dizalica topline s tla može raditi gotovo bilo gdje. Problem inženjera je kako iskoristiti ovaj spremnik toplinske energije, a rješenje je pokrenuti sustav cijevi pod zemljom, cirkulira kroz njega tekućinu i izvlači toplinu tla iz tekućina.

Cijevi su izrađene od PEX ili HDPE, koji su obje vrste polietilenske plastike, a napunjen je mješavinom vode i antifriz (tipična otopina od 25 posto), s vodom iz obližnje vode ili s podzemnom vodom. Cirkulacijska crpka održava ga u pokretu i sposobna je prenositi toplinu u hladnjake kroz izmjenjivač topline unutar uređaja za obradu zraka toplinske pumpe. Toplina tada puhaljkom cirkulira kroz sustav kanala.

Vrste petljastih sustava

Sustavi petlje za geotermalne dizalice topline mogu biti otvoreni ili zatvoreni, a sustavi sa zatvorenim krugom su najčešći. Instalateri sustava pune cijevi smjesom vode / antifriza kada je geotermalni sustav instaliran i, ako nema curenja, nikada ga ne treba napuniti. Postoje tri vrste zatvorenih petlji:

• ​Vodoravne petlje, koji su najisplativiji za većinu primjena, položeni su poput poljskih cijevi za septičke odvode. Dvije cijevi su zakopane 5 stopa duboko u konfiguraciji jedna do druge, ili je jedna cijev duboko 6 metara, a druga je zakopana iznad nje na dubini od 4 metra.

• ​Okomite petljesu alternativa kada je tlo previše stjenovito za vodoravne petlje ili nema dovoljno prostora. Jedna ili dvije rupe izbušene su na dubini od nekoliko stotina metara kako bi se smjestio par cijevi spojenih na dnu.

• ​Petlje izvora vodepostavljeni su ispod nekoliko metara vode u obližnjem jezeru ili ribnjaku i crpe toplinu iz vode koja je na dubini od 5 do 10 stopa približno jednaka temperaturi kao i okolna zemlja. Podzemne cijevi također se mogu proširiti vodonosnim slojevima i izmjenjivati ​​toplinu s podzemnom vodom.

Ano​​sustav olovkemože se upotrijebiti kada je dostupna odgovarajuća vodna masa. Umjesto smjese voda / antifriz, ona uzima vodu izravno iz izvora vode, cirkulira vodu kroz izmjenjivač topline i baca ga natrag u vodeno tijelo ili u odvodni jarak, ovisno o lokalnim propisima. Bilo koji od ovih sustava može se koristiti zajedno s uobičajenim sustavom grijanja, poput plinske ili električne peći, za stvaranjehibridni sustavkoja koristi toplinsku pumpu za dodatnu toplinu kako bi smanjila troškove energije.

Prednosti i nedostaci geotermalnih toplinskih pumpi

Instalacija geotermalne toplinske pumpe s vodoravnom petljom mijenja krajolik i nije izvediva na nekim vrstama terena ili ako je tlo jako pošumljeno jer, baš kao i polje septičkog odvoda, geotermalna petlja ranjiva je na upad korijena stabla. Instaliranje vertikalne petlje može biti lijek kada vodoravna petlja neće raditi, ali je skuplje jer uključuje bušenje rupa dubokih stotine metara, često kroz temeljnu stijenu. Sustav s izvorom vode najjeftiniji je za instalaciju, ali to je opcija samo za svojstva koja su dovoljno blizu odgovarajuće vodene površine.

Ako se odlučite instalirati geotermalni sustav dizalice topline, zaradit ćete sljedeće pogodnosti:

• ​Niski operativni troškovikoji mogu nadoknaditi visoke troškove instalacije u samo nekoliko godina. Jednom kad rade i rade, geotermalne dizalice topline koštaju 65 posto manje od uobičajenih sustava grijanja. Iako dizalica topline troši više električne energije od a konvencionalni sustav grijanja na plin, troši daleko manje goriva u cjelini.

• ​Dugovječnost.Toplinske pumpe traju otprilike koliko i peći, odnosno od 15 do 20 godina, a lako ih je zamijeniti. Geotermalne petlje je teže zamijeniti, ali to nikada ne biste trebali raditi jer traju od 50 do 100 godina.

• ​Čista toplina bez emisija. Geotermalne dizalice topline sigurne su za okoliš i ne predstavljaju opasnost ugljični monoksid trovanje unutar kuće. Emisije su u osnovi nikakve (osim emisija povezanih s proizvodnjom električne energije).

• ​Dodatne uštede energije.Na svoj bojler možete spojiti toplinsku pumpu i koristiti je za grijanje vode. Osim što je strategija uštede energije, ovo je čišće od zagrijavanja vode plinom ili električnom energijom.

Dva najvažnija nedostatka su unaprijed troškovi instalacije i ovisnost o mjestu.

Tri pitanja koja si treba postaviti

Ako se pitate treba li razmišljati o geotermalnoj dizalici topline za svoju kuću, postavite si pitanja poput:

​1. Je li moja kuća na dobrom mjestu?​

Ako je u zagušenom urbanom okruženju s komunalnim sustavima za vodu i otpad, vjerojatno nemate mjesta za puno kopanje i vjerojatno nećete dobiti potrebne dozvole. Ako se nalazi u vrlo nagnutom ili jako pošumljenom okruženju, instalacija također može biti nepraktična.

​2. Volim li svoje uređenje okoliša takvo kakvo je?​

Potrebno kopanje ometa, pa morate biti spremni za promjene. To je jedan od razloga zašto je geotermalne dizalice topline najbolje instalirati kao dio nove gradnje kad uređenje prostora tek treba biti razvijeno.

​3. Je li mi kuća dovoljno tijesna?​

Toplinske pumpe ne daju toliko topline kao peći, a puno ćete je izgubiti kroz nepropusne prozore i praznine na slabo izoliranim podovima i stropovima. Brtvljenje praznina i nadogradnja izolacije je opcija, ali to dodaje ionako visokim početnim troškovima ugradnje geotermalne dizalice topline.