Ģeotermālie siltumsūkņi: ceļvedis iesācējiem

Ģeotermālie siltumsūkņi ir visefektīvākā un videi draudzīgākā apkures un dzesēšanas metode - tātad nav brīnums, ka katru gadu Amerikas Savienotajās Valstīs tiek uzstādīti 50 000 jaunu ģeotermālo siltumsūkņu, ziņo Department of Enerģija. Kamēr ģeotermālie siltumsūkņi (pazīstams arī kā zemes siltumsūkņi) var ievērojami samazināt apkures un dzesēšanas izmaksas dārgi instalēt - no 10 000 līdz 30 000 ASV dolāru - kas, iespējams, ir galvenais iemesls, kāpēc to nav vairāk tos. Ģeotermālie siltumsūkņi maksā tik daudz, jo tiem ir nepieciešama apglabāta cauruļvadu sistēma, lai apmainītu siltumu ar zemi, kas atrodas pastāvīga temperatūra 57 grādi pēc Fārenheita dažas pēdas zem virsmas neatkarīgi no tā, kur atrodaties un kāda ir gaisa temperatūra gadās būt.

Māju īpašniekiem, kuri dzīvo netālu no liela ūdens tilpuma, ir priekšrocība, jo dīķis vai ezers var kalpot kā siltuma avots ziemā un siltuma izlietni vasarā, un ūdens siltumsūkņus ir lētāk uzstādīt nekā zemes vieniem. Neatkarīgi no tā, vai instalējat zemes vai ūdens avotu sistēmu, jūs izmantojat ģeotermālo enerģiju, kas ir atjaunojamā enerģija - un patērē tikai tik daudz fosilā kurināmā, lai dzesētājvielai nodrošinātu elektrību kompresors, a

Kā darbojas ģeotermālie siltumsūkņi

Kopumā a siltumsūknis darbojas kā ledusskapis vai gaisa kondicionieris. Aukstumaģents cirkulē caur cauruļvadu sistēmu, kas izveidota divās atšķirīgās spolēs. Vienā komplektā - kondensatora spolēs - dzesētājs tiek saspiests un kondensējas šķidrumā. Otrajā komplektā - iztvaicētāja spoles - ir atļauts iztvaikot. Kondensāts ir process, kas atbrīvo siltumu, savukārt iztvaikošana absorbē siltumu. Siltumsūknis to izmanto, nepieciešamības gadījumā pārslēdzot gaisa plūsmu starp abiem ruļļu komplektiem un izsūknējot gaisu no otra ruļļu komplekta. Tādā veidā siltumsūknis apmainās ar enerģiju ar vidi.

Gaisa siltumsūkņi, kas ir visizplatītākais tips, maina siltumu ar ārējo gaisu un nedarbojas labi aukstā klimatā, jo gaisā nav daudz siltuma, ar ko apmainīties. Apmēram 5 pēdas zem zemes virsmas temperatūra tomēr ir nemainīga, tāpēc zemes siltumsūknis var darboties gandrīz visur. Inženieru problēma ir tā, kā iekļūt šajā siltumenerģijas rezervuārā, un risinājums ir darboties cauruļu sistēmu pazemē, caur to cirkulē šķidrumu un no zemes iegūst siltumu šķidrums.

Caurule ir izgatavota no PEX vai HDPE, kas abi ir polietilēna plastmasas veidi, un tas ir vai nu piepildīts ar ūdens un antifrīzs (tipisks ir 25 procentu šķīdums), ar ūdeni no tuvējā ūdenstilpes vai ar gruntsūdeni. Cirkulācijas sūknis notur to kustībā, un tas var pārnest siltumu uz dzesēšanas spolēm caur siltummaini siltumsūkņa gaisa apstrādātāja iekšpusē. Pēc tam siltumu cirkulē cauruļvadu sistēmā ar pūtēju.

Cilpas sistēmu veidi

Ģeotermālo siltumsūkņu cilpas var būt atvērtas vai slēgtas, un visbiežāk tiek izmantotas slēgtas cilpas. Sistēmas uzstādītāji, kad ir uzstādīta ģeotermālā sistēma, piepilda caurules ar ūdens / antifrīzu maisījumu, un, novēršot jebkādas noplūdes, tā nekad nav jāuzpilda. Ir trīs slēgta cikla sistēmu veidi:

• ​Horizontālās cilpas, kas ir visrentablākā lielākajai daļai lietojumu, ir izliktas kā septiskās kanalizācijas lauka caurules. Divas caurules ir apraktas 5 pēdu dziļumā blakus konstrukcijā, vai viena caurule ir aprakta 6 pēdu dziļumā, bet otra ir aprakta virs tās 4 pēdu dziļumā.

• ​Vertikālās cilpasir alternatīva, ja zeme ir pārāk akmeņaina horizontālām cilpām vai ja nav pietiekami daudz vietas. Viena vai divas caurumi tiek urbti vairāku simtu pēdu dziļumā, lai ievietotu apakšā savienotu cauruļu pāri.

• ​Ūdens avotu cilpasir novietoti zem vairākām ūdens pēdām tuvējā ezerā vai dīķī un sūc no ūdens siltumu, kas 5 līdz 10 pēdu dziļumā ir aptuveni tāds pats kā apkārtējās zemes temperatūra. Pazemes caurules var iziet arī caur ūdens nesējslāņiem un apmainīt siltumu ar gruntsūdeņiem.

Ano​​pildspalvas cilpu sistēmavar izmantot, ja ir pieejama piemērota ūdens tilpne. Ūdens / antifrīzu maisījuma vietā tas ūdeni uzņem tieši no ūdens avota, cirkulē ūdeni caur siltummainis un izgāž to atpakaļ ūdenstilpē vai drenāžas grāvī atkarībā no vietējiem noteikumiem. Jebkuru no šīm sistēmām var izmantot kopā ar parasto apkures sistēmu, piemēram, gāzes vai elektrisko krāsni, lai izgatavotu ahibrīdsistēmakas izmanto siltumsūkni papildu siltumam, lai samazinātu enerģijas izmaksas.

Ģeotermālo siltumsūkņu plusi un mīnusi

Horizontālās cilpas ģeotermālā siltumsūkņa uzstādīšana maina ainavu un nav iespējama dažos reljefa veidos vai ja zeme ir stipri mežaina, jo tāpat kā septiskās drenāžas lauks, ģeotermālā cilpa ir neaizsargāta pret koku sakņu iekļūšanu. Vertikālās cilpas uzstādīšana var būt līdzeklis, ja horizontālā cilpa nedarbosies, taču tā ir dārgāka, jo tā ir saistīta ar urbumu urbšanu simtiem pēdu dziļumā, bieži caur pamatakmeni. Ūdens avotu sistēmas uzstādīšana ir vislētākā, taču tā ir iespēja tikai īpašībām, kas ir pietiekami tuvu piemērotai ūdenstilpnei.

Ja jūs nolemjat uzstādīt ģeotermālo siltumsūkņu sistēmu, jūs nopelnīsit šādas privilēģijas:

• ​Zemas ekspluatācijas izmaksastas var kompensēt augstās uzstādīšanas izmaksas tikai dažu gadu laikā. Kad ģeotermālie siltumsūkņi ir ieslēgti, tie maksā par 65 procentiem mazāk nekā parastās apkures sistēmas. Pat ja siltumsūknis patērē vairāk elektroenerģijas nekā a parastā gāzes apkures sistēma, tas kopumā patērē daudz mazāk degvielas.

• ​Ilgmūžība.Paši siltumsūkņi kalpo apmēram tik ilgi, cik krāsnis, vai no 15 līdz 20 gadiem, un tos ir viegli nomainīt. Ģeotermiskās cilpas ir grūtāk nomainīt, taču jums to nekad nevajadzētu darīt, jo tās ilgst no 50 līdz 100 gadiem.

• ​Tīrs, bez emisijām siltums. Ģeotermālie siltumsūkņi ir droši videi un nerada briesmas oglekļa monoksīds saindēšanās mājas iekšienē. Emisijas būtībā ir nulle (izņemot emisijas, kas saistītas ar elektroenerģijas ražošanu).

• ​Papildu enerģijas ietaupījums.Jūs varat pievienot siltumsūkni savam ūdens sildītājam un izmantot to ūdens sildīšanai. Papildus enerģijas taupīšanas stratēģijai tas ir tīrāks nekā ūdens sildīšana ar gāzi vai elektrību.

Divi svarīgākie trūkumi ir sākotnējās izmaksas par uzstādīšanu un atkarību no vietas.

Trīs jautājumi, kas jāuzdod sev

Ja jūs domājat, vai jums vajadzētu apsvērt ģeotermālo siltumsūkni savai mājai, uzdodiet sev šādus jautājumus:

​1. Vai mana māja ir labā vietā?​

Ja tas atrodas pārslogotā pilsētas vidē, kur ir sadzīves ūdens un notekūdeņu sistēmas, iespējams, ka jums nav vietas daudz rakt, un maz ticams, ka saņemsit nepieciešamās atļaujas. Ja tas atrodas ļoti slīpā vai stipri mežainā vidē, uzstādīšana var būt arī nepraktiska.

​2. Vai es mīlu savu ainavu tieši tā, kā tas ir?​

Nepieciešamā rakšana ir traucējoša, tāpēc jums jābūt gatavam pārmaiņām. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc ģeotermālos siltumsūkņus vislabāk var uzstādīt kā daļu no jaunās būvniecības, kad vēl nav jāizstrādā ainavu dizains.

​3. Vai mana māja ir pietiekami saspringta?​

Siltumsūkņi nenodrošina tik daudz siltuma kā krāsnis, un jūs daudz to zaudēsiet, aizverot nenoslēgtus logus un slikti izolētu grīdu un griestu spraugas. Spraugu blīvēšana un izolācijas uzlabošana ir iespēja, taču tas palielina jau tā augstās sākotnējās izmaksas par ģeotermālā siltumsūkņa uzstādīšanu.