Geotermiske varmepumper: En nybegynnerveiledning

Geotermiske varmepumper er den mest energieffektive og miljøvennlige metoden for oppvarming og kjøling som finnes - altså Det er ikke rart at det hvert år blir installert 50000 nye geotermiske varmepumper installert i USA, ifølge Department of Energi. Samtidig som geotermiske varmepumper (også kjent som varmepumper fra bakken) kan redusere oppvarmings- og kjølekostnadene dramatisk dyrt å installere - fra $ 10.000 til $ 30.000 - som sannsynligvis er den viktigste grunnen til at det ikke er mer av dem. Geotermiske varmepumper koster så mye fordi de trenger et nedgravd rørsystem for å utveksle varme med bakken, som ligger ved en konstant temperatur på 57 grader Fahrenheit noen få meter under overflaten uansett hvor du er og hva lufttemperaturen er tilfeldigvis er det.

Huseiere som bor i nærheten av en stor vannkilde har en fordel fordi en dam eller en innsjø kan tjene som varmekilde om vinteren og en varmeavleder om sommeren, og vannkildepumper er billigere å installere enn bakken de. Enten du installerer et jordkilde- eller vannkildesystem, bruker du geotermisk energi - altså fornybar energi - og forbruker bare nok fossile brensler til å gi strøm til et kjølemiddel kompressor, en

Hvordan fungerer geotermiske varmepumper

Generelt, a varmepumpe fungerer som et kjøleskap eller et klimaanlegg. Et kjølemiddel sirkulerer gjennom et rørsystem dannet i to forskjellige spoler. I ett sett - kondensorspolene - blir kjølemediet satt under trykk og kondenseres til en væske. I det andre settet - fordamperens spoler - får det fordampe. Kondens er en prosess som frigjør varme, mens fordampning er en som absorberer varme. En varmepumpe utnytter dette ved å bytte luftstrømmen mellom de to settene med spoler etter behov og trekke ut luft fra det andre settet med spoler. På denne måten utveksler en varmepumpe varmeenergi med miljøet.

Luftkildevarmepumper, som er den vanligste typen, bytter varme med uteluft og fungerer ikke bra i kaldt klima fordi luften ikke har mye varme å bytte ut. Omtrent 5 meter under jordoverflaten er temperaturen imidlertid konstant, slik at en varmepumpe fra bakken kan fungere nesten hvor som helst. Problemet for ingeniører er hvordan man kan benytte seg av dette reservoaret med varmeenergi, og løsningen er å kjøre et rørsystem under bakken, sirkulerer en væske gjennom det og trekker ut grunnvarmen fra væske.

Slangen er laget av PEX eller HDPE, som begge er typer polyetylenplast, og den er enten fylt med en blanding av vann og frostvæske (en løsning på 25 prosent er typisk), med vann fra en nærliggende vannmasse eller med grunnvann. En sirkulasjonspumpe holder den i bevegelse, og den kan overføre varme til kjølespolene gjennom en varmeveksler inne i varmepumpens luftbehandler. Varmen sirkuleres deretter gjennom et kanalsystem av en blåser.

Typer sløyfesystemer

Sløyfesystemer for geotermiske varmepumper kan være åpne eller lukkede, og lukkede systemer er de vanligste. Systeminstallatører fyller slangen med en vann / frostvæskeblanding når geotermisystemet er installert, og uten utlekker må det aldri fylles på nytt. Det er tre typer lukkede systemer:

• ​Horisontale løkker, som er de mest kostnadseffektive for de fleste applikasjoner, er lagt ut som septiske avløpsrør. To rør er begravet 5 meter dypt i en side om side-konfigurasjon, eller det ene røret er gravlagt 6 fot dypt, og det andre er gravlagt over det i en dybde på 4 fot.

• ​Vertikale løkkerer et alternativ når bakken er for steinete for horisontale løkker, eller det ikke er nok plass. Ett eller to hull kjeder seg til en dybde på flere hundre fot for å få plass til et par rør som er koblet til i bunnen.

• ​Sløyfer med vannkildeblir plassert under flere meter vann i en nærliggende innsjø eller dam og trekker varme fra vannet, som på en dybde på 5 til 10 fot er omtrent den samme temperaturen som jorden rundt. Underjordiske rør kan også strekke seg gjennom akviferer og bytte varme med grunnvann.

Ano​​pennesløyfesystemkan brukes når en passende vannmasse er tilgjengelig. I stedet for en vann / frostvæske blanding, tar den inn vann direkte fra vannkilden, sirkulerer vannet gjennom varmeveksler og dumper den tilbake i vannmassen eller i en dreneringsgrøft avhengig av lokale forskrifter. Ethvert av disse systemene kan brukes i forbindelse med et konvensjonelt oppvarmingssystem, slik som en gass eller elektrisk ovn, for å lage enhybrid systemsom bruker varmepumpen for tilleggsvarme for å holde energikostnadene nede.

Fordeler og ulemper med geotermiske varmepumper

Installasjon av en horisontal sløyfe geotermisk varmepumpe endrer landskapet og er ikke mulig på noen typer terreng eller hvis bakken er kraftig skogkledd fordi, akkurat som en septisk avløpsfelt, er en geotermisk sløyfe sårbar for inntrenging av trerot. Installering av en vertikal sløyfe kan være et middel når en horisontal sløyfe ikke fungerer, men det er dyrere fordi det innebærer å bore hull hundrevis av meter dypt, ofte gjennom berggrunnen. Et vannkildesystem er billigst å installere, men det er bare et alternativ for eiendommer nær nok til en passende vannmasse.

Hvis du bestemmer deg for å installere et geotermisk varmepumpesystem, tjener du følgende fordeler:

• ​Lave driftskostnadersom kan oppveie de høye installasjonskostnadene på bare noen få år. Når de er i gang, koster geotermiske varmepumper 65 prosent mindre enn vanlige varmesystemer. Selv om en varmepumpe bruker mer strøm enn en konvensjonelt gassvarmesystem, den bruker langt mindre drivstoff totalt sett.

• ​Lang levetid.Varmepumper i seg selv varer omtrent like lenge som ovner, eller fra 15 til 20 år, og de er enkle å bytte ut. Geotermiske sløyfer er vanskeligere å erstatte, men du trenger aldri å gjøre det fordi de varer fra 50 til 100 år.

• ​Ren, utslippsfri varme. Geotermiske varmepumper er trygge for miljøet og utgjør ingen fare for karbonmonoksid forgiftning inne i hjemmet. Utslippene er i det vesentlige ingen (bortsett fra utslipp knyttet til elektrisitetsproduksjonen).

• ​Ekstra energibesparelser.Du kan koble en varmepumpe til varmtvannsberederen og bruke den til å varme opp vann. Foruten å være en energibesparende strategi, er dette renere enn å varme opp vann med gass eller elektrisitet.

De to viktigste ulempene er forhåndskostnader for installasjon og plasseringsavhengighet.

Tre spørsmål å stille deg selv

Hvis du lurer på om du bør vurdere en geotermisk varmepumpe for huset ditt, kan du stille deg spørsmål som:

​1. Er huset mitt et bra sted?​

Hvis det er i en overbelastet bymiljø med kommunale vann- og avfallssystemer, har du sannsynligvis ikke plass til å grave mye, og det er usannsynlig at du får de nødvendige tillatelsene. Hvis det er i en sterkt skrånende eller kraftig skogkledd setting, kan installasjonen også være upraktisk.

​2. Elsker jeg landskapsarbeidet mitt akkurat som det er?​

Nødvendig graving er forstyrrende, så du må være klar for endring. Det er en grunn til at geotermiske varmepumper best installeres som en del av nybygg når landskapsarbeidet ennå ikke er utviklet.

​3. Er huset mitt tett nok?​

Varmepumper gir ikke så mye varme som ovner, og du mister mye av det gjennom uforseglede vinduer og hull i dårlig isolerte gulv og tak. Tetting av hull og oppgradering av isolasjon er et alternativ, men det legger til de allerede høye kostnadene ved å installere en geotermisk varmepumpe.