Pompele de căldură geotermale: un ghid pentru începători

Pompele de căldură geotermale sunt metoda cea mai eficientă din punct de vedere energetic și ecologică pentru încălzire și răcire care există - așa nu este de mirare că în fiecare an sunt instalate 50.000 de noi pompe de căldură geotermale în Statele Unite, potrivit Departamentului de Energie. In timp ce pompe de căldură geotermale (cunoscute și sub numele de pompe de căldură de la sol), pot reduce dramatic costurile de încălzire și răcire scump de instalat - de la 10.000 $ la 30.000 $ - care este probabil principalul motiv pentru care nu există mai multe lor. Pompele de căldură geotermale costă atât de mult, deoarece necesită un sistem de conducte îngropat pentru a face schimb de căldură cu solul, care se află la temperatura constantă de 57 grade Fahrenheit la câțiva metri sub suprafață, indiferent unde vă aflați și care este temperatura aerului se întâmplă să fie.

Proprietarii care locuiesc în apropierea unui corp mare de apă au un avantaj, deoarece un iaz sau un lac pot servi drept sursă de căldură iarna și un radiator vara, iar pompele de căldură cu sursă de apă sunt mai ieftine de instalat decât sursa de sol cele. Fie că instalați o sursă de sol sau un sistem de apă, utilizați energie geotermală - care este energie regenerabilă - și consumând doar suficienți combustibili fosili pentru a furniza energie electrică unui agent frigorific compresor, a

Cum funcționează pompele de căldură geotermale

În general, a pompa de caldura funcționează ca un frigider sau un aparat de aer condiționat. Un agent frigorific circulă printr-un sistem de tuburi format în două bobine distincte. Într-un singur set - bobinele condensatorului - agentul frigorific este presurizat și se condensează într-un lichid. În celălalt set - bobinele evaporatorului - se lasă să se vaporizeze. Condensarea este un proces care eliberează căldură, în timp ce evaporarea este cea care absoarbe căldura. O pompă de căldură profită de acest lucru prin comutarea fluxului de aer între cele două seturi de bobine după cum este necesar și evacuarea aerului din celălalt set de bobine. În acest fel, o pompă de căldură schimbă energia termică cu mediul înconjurător.

Pompele de căldură cu sursă de aer, care sunt cele mai frecvente tipuri, schimbă căldura cu aerul exterior și nu funcționează bine în climă rece, deoarece aerul nu are multă căldură de schimbat. Cu aproximativ 5 picioare sub suprafața pământului, cu toate acestea, temperatura este constantă, astfel încât o pompă de căldură de la sol poate funcționa aproape oriunde. Problema pentru ingineri este cum să se folosească de acest rezervor de energie termică, iar soluția este să ruleze un sistem de tuburi subterane, circulă un lichid prin el și extrage căldura solului din lichid.

Tubulatura este realizata din PEX sau HDPE, ambele tipuri de plastic din polietilenă, fie este umplut cu un amestec de apă și antigel (o soluție de 25% este tipică), cu apă dintr-un corp de apă din apropiere sau cu apă subterană. O pompă de circulație o menține în mișcare și este capabilă să transfere căldura bobinelor de refrigerare printr-un schimbător de căldură din interiorul dispozitivului de tratare a aerului pompei de căldură. Căldura este apoi circulată printr-un sistem de conducte printr-o suflantă.

Tipuri de sisteme de bucle

Sistemele de buclă pentru pompele de căldură geotermale pot fi deschise sau închise, iar sistemele cu buclă închisă sunt cele mai frecvente. Instalatorii de sistem umple tubulatura cu un amestec de apă / antigel atunci când sistemul geotermic este instalat și, cu excepția scurgerilor, nu trebuie niciodată reumplut. Există trei tipuri de sisteme cu buclă închisă:

• ​Bucle orizontale, care sunt cele mai eficiente din punct de vedere al costurilor pentru majoritatea aplicațiilor, sunt așezate ca țevile de câmp de drenaj septic. Două țevi sunt îngropate la 5 picioare adâncime într-o configurație alăturată sau o țeavă este îngropată la 6 picioare adâncime, iar cealaltă este îngropată deasupra ei la o adâncime de 4 picioare.

• ​Bucle verticalesunt o alternativă atunci când solul este prea stâncos pentru bucle orizontale sau dacă nu există suficient spațiu. Una sau două găuri sunt plictisite la o adâncime de câteva sute de picioare pentru a găzdui o pereche de țevi conectate în partea de jos.

• ​Bucle de sursă de apăsunt plasate sub câțiva metri de apă într-un lac sau iaz din apropiere și trag căldură din apă, care la o adâncime de 5 până la 10 metri este aproximativ aceeași temperatură ca și pământul din jur. Conductele subterane se pot extinde și prin acvifere și pot schimba căldura cu apa freatică.

Uno​​sistem de buclă stiloupoate fi utilizat atunci când este disponibil un corp adecvat de apă. În loc de un amestec apă / antigel, acesta preia apă direct de la sursa de apă, circulă apa prin schimbător de căldură și îl aruncă înapoi în corpul de apă sau într-un șanț de drenaj, în funcție de reglementările locale. Oricare dintre aceste sisteme poate fi utilizat împreună cu un sistem de încălzire convențional, cum ar fi un cuptor cu gaz sau electric, pentru a realiza unsistem hibridcare folosește pompa de căldură pentru căldură suplimentară pentru a menține costurile cu energia scăzute.

Pro și dezavantaje ale pompelor de căldură geotermale

Instalarea unei pompe de căldură geotermală cu buclă orizontală modifică peisajul și nu este fezabilă pe anumite tipuri de teren sau dacă solul este puternic împădurit deoarece, la fel ca un câmp de drenaj septic, o buclă geotermală este vulnerabilă la incursiunea rădăcinii arborelui. Instalarea unei bucle verticale poate fi un remediu atunci când o buclă orizontală nu va funcționa, dar este mai scumpă, deoarece implică găurirea unor găuri adânci de sute de metri, adesea prin roca de bază. Un sistem de sursă de apă este cel mai puțin costisitor de instalat, dar este o opțiune numai pentru proprietăți suficient de apropiate de un corp de apă adecvat.

Dacă decideți să instalați un sistem de pompă de căldură geotermală, câștigați următoarele avantaje:

• ​Costuri de operare redusecare poate compensa costurile ridicate de instalare în doar câțiva ani. Odată puse în funcțiune, pompele de căldură geotermale costă cu 65% mai puțin decât sistemele de încălzire convenționale. Chiar dacă o pompă de căldură consumă mai multă energie electrică decât o sistem convențional de încălzire pe gaz, folosește în general mult mai puțin combustibil.

• ​Longevitate.Pompele de căldură în sine durează cam atât cât cuptoarele sau de la 15 la 20 de ani și sunt ușor de înlocuit. Buclele geotermale sunt mai dificil de înlocuit, dar nu ar trebui să faceți acest lucru deoarece durează între 50 și 100 de ani.

• ​Căldură curată, fără emisii. Pompele de căldură geotermale sunt sigure pentru mediu și nu prezintă niciun pericol monoxid de carbon otrăvire în interiorul casei. Emisiile sunt în esență nule (în afară de emisiile legate de producția de energie electrică).

• ​Economii suplimentare de energie.Puteți conecta o pompă de căldură la încălzitorul de apă și o puteți folosi pentru a încălzi apa. Pe lângă faptul că este o strategie de economisire a energiei, aceasta este mai curată decât încălzirea apei cu gaz sau electricitate.

Cele mai importante două dezavantaje sunt costurile inițiale pentru instalare și dependența de locație.

Trei întrebări de pus

Dacă vă întrebați dacă ar trebui să luați în considerare o pompă de căldură geotermală pentru casa dvs., puneți-vă întrebări precum:

​1. Casa mea este într-o locație bună?​

Dacă se află într-un cadru urban aglomerat, cu sisteme municipale de apă și de deșeuri, probabil că nu aveți loc pentru a face prea multe săpături și este puțin probabil să obțineți permisele necesare. Dacă este într-un cadru puternic înclinat sau puternic împădurit, instalarea poate fi, de asemenea, impracticabilă.

​2. Îmi place peisagistica mea așa cum este?​

Săparea necesară este perturbatoare, deci trebuie să fiți pregătit pentru schimbare. Acesta este un motiv pentru care pompele de căldură geotermale sunt cel mai bine instalate ca parte a unei noi construcții, atunci când amenajarea teritoriului nu a fost încă dezvoltată.

​3. Casa mea este destul de strâmtă?​

Pompele de căldură nu furnizează la fel de multă căldură ca și cuptoarele și veți pierde mult din ea prin ferestrele nesigilate și golurile din pardoselile și tavanele slab izolate. Etanșarea golurilor și modernizarea izolației este o opțiune, dar se adaugă la costurile inițiale deja ridicate ale instalării unei pompe de căldură geotermale.