משאבות חום גיאותרמיות: מדריך למתחילים

משאבות חום גיאותרמיות הן השיטה החסכונית ביותר וידידותית לסביבה לחימום וקירור שקיימת - כך אין זה פלא כי בכל שנה מוצבות בארצות הברית 50,000 משאבות חום גיאותרמיות חדשות, על פי משרד החינוך אֵנֶרְגִיָה. בזמן משאבות חום גיאותרמיות (הידועות גם בשם משאבות חום מקור קרקע) יכולות להפחית באופן דרמטי את עלויות החימום והקירור יקר להתקנה - מ -10,000 עד 30,000 דולר - וזו כנראה הסיבה העיקרית לכך שאין יותר אוֹתָם. משאבות חום גיאותרמיות עולות כל כך הרבה מכיוון שהן דורשות מערכת צנרת קבורה כדי להחליף חום עם האדמה, שנמצאת ב טמפרטורה קבועה של 57 מעלות פרנהייט כמה מטרים מתחת לפני השטח לא משנה איפה אתה ומה טמפרטורת האוויר תעזור להיות.

לבעלי בתים שגרים ליד גוף מים גדול יש יתרון מכיוון שבריכה או אגם יכולים לשמש כמקור חום בחורף וקירור בקיץ, ומשאבות חום מקור מים זולות יותר להתקנה ממקור קרקע יחידות. בין אם אתה מתקין מערכת מקור קרקע או מקור מים, אתה משתמש באנרגיה גיאותרמית - כלומר אנרגיה מתחדשת - וצריכת דלקים מאובנים בלבד בכדי לספק חשמל לקירור מדחס, א משאבת זרימה

כיצד פועלות משאבות חום גיאותרמיות

באופן כללי, א משאבת חום עובד כמו מקרר או מזגן. קירור מסתובב דרך מערכת צינורות שנוצרת לשני סלילים נפרדים. בערכה אחת - סלילי הקבל - לחץ על קירור ומתעבה לנוזל. בסט השני - סלילי המאייד - מותר להתאדות. עיבוי הוא תהליך המשחרר חום, ואילו אידוי הוא כזה הסופג חום. משאבת חום מנצלת זאת על ידי החלפת זרימת האוויר בין שתי קבוצות הסלילים לפי הצורך ומיצוי אוויר מסט הסלילים האחר. באופן זה, משאבת חום מחליפה אנרגיית חום עם הסביבה.

משאבות חום ממקור אוויר, שהן הסוג הנפוץ ביותר, מחליפות חום עם אוויר חיצוני ולא עובדות טוב באקלים קר מכיוון שלאוויר אין הרבה חום להחליף. אולם כחמש מטר מתחת לפני האדמה, הטמפרטורה קבועה, כך שמשאבת חום מקורית יכולה לעבוד כמעט בכל מקום. הבעיה עבור המהנדסים היא כיצד לנצל את מאגר אנרגיית החום הזה, והפתרון הוא לרוץ מערכת צינורות מתחת לאדמה, מחזרים דרכה נוזל ומוציאים את חום הקרקע מהארץ נוזל.

הצינורות עשויים מ PEX או HDPE, ששניהם סוגים של פלסטיק מפוליאתילן, והוא מלא בתערובת של מים ו נוזל לרדיאטור (פתרון של 25 אחוז אופייני), עם מים מגוף מים סמוך או עם מי תהום. משאבת זרימה שומרת על תנועה והיא מסוגלת להעביר חום לסלילי הקירור דרך מחליף חום בתוך מטפל האוויר של משאבת החום. לאחר מכן מפיץ את החום דרך מערכת צינורות על ידי מפוח.

סוגי מערכות לולאה

מערכות לולאה עבור משאבות חום גיאותרמיות יכולות להיות פתוחות או סגורות, ומערכות לולאה סגורות הן הנפוצות ביותר. מתקינים מערכת ממלאים את הצינור בתערובת מים / נוזל לרדיאטה כאשר המערכת הגיאותרמית מותקנת, וחוסם נזילות, לעולם אין צורך למלא אותה מחדש. ישנם שלושה סוגים של מערכות לולאה סגורה:

• ​לולאות אופקיות, שהם החסכוניים ביותר עבור רוב היישומים, מונחים כמו צינורות שדה ניקוז ספיגה. שני צינורות קבורים בעומק 5 מטר בתצורה זה לצד זה, או צינור אחד קבור בעומק 6 מטר, והשני קבור מעליו בעומק 4 מטר.

• ​לולאות אנכיותמהווים חלופה כאשר הקרקע סלעית מדי עבור לולאות אופקיות, או שאין מספיק מקום. חור אחד או שניים משועממים לעומק של כמה מאות מטרים כדי להכיל זוג צינורות המחוברים בתחתית.

• ​לולאות מקור מיםממוקמים מתחת למספר מטרים של מים באגם או בבריכה סמוכים ושואבים חום מהמים, אשר בעומק של 5 עד 10 מטרים זהה לטמפרטורה זהה לכדור הארץ שמסביב. צינורות תת קרקעיים יכולים להאריך גם דרך אקוויפרים ולהחליף חום עם מי תהום.

Ano​​מערכת לולאת עטניתן להעסיק כאשר ישנו מים מתאימים. במקום תערובת מים / נוזל לרדיאטור, הוא לוקח מים ישירות ממקור המים, ומפיץ את המים דרך המים מחליף חום ומשליך אותו חזרה לגוף המים או לתעלת ניקוז בהתאם לתקנות המקומיות. ניתן להשתמש בכל אחת מהמערכות הללו בשילוב עם מערכת חימום קונבנציונאלית, כגון תנור גז או חשמל, כדי ליצורמערכת היברידיתהמשתמשת במשאבת החום לחום משלים בכדי להוזיל את עלויות האנרגיה.

יתרונות וחסרונות של משאבות חום גיאותרמיות

התקנת משאבת חום גיאותרמית אופקית משנה את הנוף ואיננה ניתנת לביצוע בחלק מסוגי השטח או אם הקרקע מיוערת בכבדות מכיוון, ממש כמו שדה ניקוז ספיגה, לולאה גיאותרמית חשופה לפלישת שורשי עצים. התקנת לולאה אנכית יכולה להיות תרופה כאשר לולאה אופקית לא תעבוד, אך היא יקרה יותר מכיוון שהיא כוללת קידוח חורים בעומק מאות מטרים, לרוב דרך הסלע. מערכת מקורות מים היא הכי פחות יקרה להתקנה, אך זו אפשרות רק עבור נכסים קרובים מספיק לגוף מים מתאים.

אם תחליט להתקין מערכת משאבות חום גיאותרמית, אתה מרוויח את ההטבות הבאות:

• ​עלויות תפעול נמוכותשיכול לקזז את עלויות ההתקנה הגבוהות תוך מספר שנים בלבד. לאחר הפעלתן, משאבות חום גיאותרמיות עולות 65 אחוז פחות ממערכות חימום קונבנציונליות. למרות שמשאבת חום צורכת יותר חשמל מ- מערכת חימום גז קונבנציונלית, הוא משתמש בהרבה פחות דלק בסך הכל.

• ​אֲרִיכוּת יָמִים.משאבות חום עצמן נמשכות זמן רב כמו תנורים, או בין 15 ל -20 שנה, והן קלות להחלפה. קשה יותר להחליף לולאות גיאותרמיות, אך לעולם לא תצטרך לעשות זאת מכיוון שהן נמשכות בין 50 ל -100 שנה.

• ​חום נקי ונטול פליטה. משאבות חום גיאותרמיות בטוחות לאיכות הסביבה ואינן מהוות סכנה פחמן חד חמצני הרעלה בתוך הבית. הפליטות הן למעשה אפסיות (מלבד פליטות הקשורות לייצור החשמל).

• ​חיסכון נוסף באנרגיה.אתה יכול לחבר משאבת חום למחמם המים שלך ולהשתמש בה לחימום מים. מלבד היותה אסטרטגיה לחיסכון באנרגיה, זה נקי יותר מחימום מים בגז או בחשמל.

שני החסרונות החשובים ביותר הם עלויות מראש בהתקנה ותלות במיקום.

שלוש שאלות לשאול את עצמך

אם אתה תוהה אם אתה צריך לשקול משאבת חום גיאותרמית לבית שלך, שאל את עצמך שאלות כמו:

​1. האם הבית שלי נמצא במיקום טוב?​

אם מדובר בסביבה עירונית עמוסה עם מערכות מים ופסולת עירוניות, כנראה שאין לכם מקום לחפור הרבה, וסביר להניח שלא תקבלו את האישורים הדרושים. אם מדובר בסביבה משופעת מאוד או מיוערת בכבדות, ההתקנה עשויה להיות גם לא מעשית.

​2. האם אני אוהב את הגינון שלי בדיוק כמו שהוא?​

החפירה הנדרשת מפריעה, כך שעליך להיות מוכן לשינוי. זו אחת הסיבות לכך שמשאבות חום גיאותרמיות מותקנות בצורה הטובה ביותר כחלק מבנייה חדשה כאשר הגינון טרם פותח.

​3. האם הבית שלי מספיק צמוד?​

משאבות חום אינן מספקות חום רב כמו תנורים, ותאבדו ממנו הרבה דרך חלונות לא אטומים ורווחים ברצפות ובתקרות מבודדות גרוע. איטום פערים ושדרוג בידוד הוא אופציה, אך זה מוסיף לעלויות המוקדמות כבר מראש של התקנת משאבת חום גיאותרמית.