Geotermálne tepelné čerpadlá: Sprievodca pre začiatočníkov

Geotermálne tepelné čerpadlá sú energeticky najefektívnejšou a k životnému prostrediu najpriaznivejšou metódou vykurovania a chladenia - teda niet divu, že každý rok sa v Spojených štátoch nainštaluje 50 000 nových geotermálnych tepelných čerpadiel, uvádza ministerstvo Energie. Zatiaľ čo geotermálne tepelné čerpadlá (známe tiež ako tepelné čerpadlá zo zeme) môžu dramaticky znížiť náklady na vykurovanie a chladenie nákladná inštalácia - od 10 000 do 30 000 dolárov - čo je pravdepodobne hlavný dôvod, prečo ich nie je viac ich. Geotermálne tepelné čerpadlá stoja toľko, pretože vyžadujú zakopaný potrubný systém na výmenu tepla so zemou, ktorá je na a konštantná teplota 57 stupňov Fahrenheita niekoľko stôp pod povrchom bez ohľadu na to, kde ste a aká je teplota vzduchu stane sa.

Majitelia domov, ktorí žijú v blízkosti veľkej vodnej plochy, majú výhodu, pretože ako zdroj tepla môže slúžiť jazierko alebo jazero v zime a chladič v lete a inštalácia tepelných čerpadiel so zdrojom vody je lacnejšia ako so zemným zdrojom tie. Či už inštalujete systém zemného alebo vodného zdroja, využívate geotermálnu energiu - čo je obnoviteľná energia - a konzumácia iba dostatočného množstva fosílnych palív na zabezpečenie elektriny pre chladivo kompresor, a

Ako fungujú geotermálne tepelné čerpadlá

Všeobecne platí, že a tepelné čerpadlo funguje ako chladnička alebo klimatizácia. Chladiace médium cirkuluje potrubným systémom formovaným do dvoch odlišných špirál. V jednej súprave - kondenzátorové špirály - je chladivo natlakované a kondenzuje na kvapalinu. V druhej súprave - špirálach výparníka - sa môže odparovať. Kondenzácia je proces, pri ktorom sa uvoľňuje teplo, zatiaľ čo odparovanie absorbuje teplo. Tepelné čerpadlo to využíva tak, že podľa potreby prepína prúdenie vzduchu medzi dvoma sadami špirál a odvádza vzduch z druhej sady špirál. Týmto spôsobom tepelné čerpadlo vymieňa tepelnú energiu s prostredím.

Tepelné čerpadlá typu vzduch, ktoré sú najbežnejším typom, vymieňajú teplo s vonkajším vzduchom a nefungujú dobre v chladnom podnebí, pretože vzduch nemá veľa tepla na výmenu. Asi 5 stôp pod zemským povrchom je však teplota konštantná, takže tepelné čerpadlo zo zeme môže pracovať takmer kdekoľvek. Problém pre inžinierov je, ako preniknúť do tohto zásobníka tepelnej energie a riešením je spustiť sa systém rúrok v podzemí, cirkulujte cez ne kvapalinou a extrahujte zemné teplo z tekutý.

Hadičky sú vyrobené z PEX alebo HDPE, čo sú oba typy polyetylénového plastu, a je buď naplnený zmesou vody a nemrznúca zmes (typický je 25-percentný roztok), s vodou z neďalekej vodnej plochy alebo s podzemnou vodou. Cirkulačné čerpadlo ho udržuje v pohybe a je schopné prenášať teplo na chladiace špirály prostredníctvom výmenníka tepla vo vzduchovom ovládači tepelného čerpadla. Teplo potom cirkuluje cez potrubný systém dúchadlom.

Typy slučkových systémov

Smyčkové systémy pre geotermálne tepelné čerpadlá môžu byť otvorené alebo uzavreté a systémy s uzavretým okruhom sú najbežnejšie. Inštalatéri systému naplnia potrubie zmesou voda / nemrznúca zmes, keď je nainštalovaný geotermálny systém, a okrem prípadných netesností nemusí byť nikdy znovu naplnený. Existujú tri typy systémov s uzavretou slučkou:

• ​Horizontálne slučky, ktoré sú pre väčšinu aplikácií najefektívnejšie z hľadiska nákladov, sú usporiadané ako potrubie septického odtokového poľa. Dve potrubia sú zakopané 5 stôp hlboko v konfigurácii vedľa seba, alebo jedno potrubie je zakopané 6 stôp hlboko a druhá je zakopaná nad ním v hĺbke 4 stopy.

• ​Vertikálne slučkysú alternatívou, keď je pôda pre vodorovné slučky príliš kamenistá, alebo nie je dostatok miesta. Jeden alebo dva otvory sú vyvŕtané do hĺbky niekoľkých stôp stôp, aby sa do nich zmestila dvojica rúr spojených dole.

• ​Slučky zdroja vodysú umiestnené pod niekoľkými stopami vody v neďalekom jazere alebo rybníku a čerpajú teplo z vody, ktorá je v hĺbke 5 až 10 stôp približne rovnaká teplota ako okolitá zem. Podzemné potrubia sa tiež môžu rozširovať cez zvodnené vrstvy a vymieňať si teplo s podzemnou vodou.

Ano​​systém perovej slučkymôžu byť použité, keď je k dispozícii vhodná vodná plocha. Namiesto zmesi voda / nemrznúca zmes prijíma vodu priamo z vodného zdroja a cirkuluje ju cez výmenník tepla a odloží ho späť do vodného útvaru alebo do odtokového žľabu v závislosti od miestnych predpisov. Ktorýkoľvek z týchto systémov je možné použiť v spojení s konvenčným vykurovacím systémom, ako je plynová alebo elektrická pec, na výrobuhybridný systémktorý využíva tepelné čerpadlo na dodatočné teplo na udržanie nízkych nákladov na energiu.

Výhody a nevýhody geotermálnych tepelných čerpadiel

Inštalácia geotermálneho tepelného čerpadla s horizontálnou slučkou mení krajinu a nie je uskutočniteľná na niektorých druhoch terénu alebo ak je pôda silne zalesnená, pretože, rovnako ako septikové pole, je geotermálna slučka citlivá na vpád koreňov stromu. Inštalácia zvislej slučky môže byť liekom, keď vodorovná slučka nebude fungovať, ale je to nákladnejšie, pretože to vyžaduje vyvŕtanie otvorov stovky metrov hlbokých, často cez podložie. Inštalácia systému zdroja vody je najmenej nákladná, ale je to voľba iba pre nehnuteľnosti, ktoré sú dostatočne blízko vhodnej vodnej ploche.

Ak sa rozhodnete pre inštaláciu systému geotermálneho tepelného čerpadla, získate nasledujúce výhody:

• ​Nízke prevádzkové nákladyktoré môžu vyrovnať vysoké inštalačné náklady už za niekoľko rokov. Po uvedení do prevádzky stojí geotermálne tepelné čerpadlo o 65 percent menej ako bežné vykurovacie systémy. Aj keď tepelné čerpadlo spotrebuje viac elektriny ako a konvenčný plynový vykurovací systém, celkovo spotrebuje oveľa menej paliva.

• ​Dlhovekosť.Samotné tepelné čerpadlá vydržia zhruba rovnako dlho ako pece alebo od 15 do 20 rokov a dajú sa ľahko vymeniť. Geotermálne slučky sa nahrádzajú ťažšie, ale nikdy by ste to nemali robiť, pretože trvajú 50 až 100 rokov.

• ​Čisté teplo bez emisií. Geotermálne tepelné čerpadlá sú bezpečné pre životné prostredie a nepredstavujú žiadne nebezpečenstvo oxid uhoľnatý otravy vo vnútri domu. Emisie sú v podstate nulové (okrem emisií súvisiacich s výrobou elektriny).

• ​Mimoriadna úspora energie.K vášmu ohrievaču vody môžete pripojiť tepelné čerpadlo a použiť ho na ohrev vody. Okrem toho, že ide o stratégiu úspory energie, je to čistejšie ako ohrievanie vody pomocou plynu alebo elektriny.

Dve najdôležitejšie nevýhody sú počiatočné náklady na inštaláciu a závislosť od umiestnenia.

Tri otázky, ktoré si musíte položiť

Ak vás zaujíma, či by ste mali uvažovať o geotermálnom tepelnom čerpadle pre váš dom, položte si otázky ako:

​1. Je môj dom v dobrej polohe?​

Ak je to v preplnenom mestskom prostredí s komunálnymi vodnými a odpadovými systémami, pravdepodobne nemáte priestor na veľa kopania a je nepravdepodobné, že získate potrebné povolenia. Ak je zariadenie v veľmi svahovitom alebo silne zalesnenom prostredí, môže byť jeho inštalácia tiež nepraktická.

​2. Milujem svoje terénne úpravy také, aké sú?​

Požadované kopanie je rušivé, takže musíte byť pripravení na zmeny. To je jeden z dôvodov, prečo sa geotermálne tepelné čerpadlá najlepšie inštalujú ako súčasť novej výstavby, keď ešte nie je potrebné rozvinúť terénne úpravy.

​3. Je môj dom dostatočne tesný?​

Tepelné čerpadlá neposkytujú toľko tepla ako pece a veľa z nich stratíte netesnenými oknami a medzerami v zle izolovaných podlahách a stropoch. Možnosťou je aj utesnenie medzier a modernizácia izolácie, ktorá však zvyšuje už aj tak vysoké počiatočné náklady na inštaláciu geotermálneho tepelného čerpadla.