Geotermiska värmepumpar: En nybörjarguide

Geotermiska värmepumpar är den mest energieffektiva och miljövänliga metoden för uppvärmning och kylning som finns - så Det är inte konstigt att 50.000 nya geotermiska värmepumpar installeras i USA varje år, enligt Department of Energi. Medan geotermiska värmepumpar (även känd som markvärmepumpar) kan dramatiskt sänka kostnaderna för uppvärmning och kylning dyrt att installera - från 10 000 dollar till 30 000 dollar - vilket förmodligen är den främsta anledningen till att det inte finns mer dem. Geotermiska värmepumpar kostar så mycket eftersom de kräver ett nedgrävt rörsystem för att utbyta värme med marken, som ligger vid ett konstant temperatur på 57 grader Fahrenheit några meter under ytan oavsett var du är och vad lufttemperaturen är råkar vara.

Husägare som bor nära en stor vattenkälla har en fördel eftersom en damm eller sjö kan fungera som värmekälla på vintern och en kylfläns på sommaren, och vattenvärmepumpar är billigare att installera än markkällan de. Oavsett om du installerar ett mark- eller vattensystem använder du geotermisk energi - vilket är förnybar energi - och förbrukar bara tillräckligt med fossila bränslen för att ge köldmediet el kompressor, en

Hur geotermiska värmepumpar fungerar

I allmänhet, a värmepump fungerar som ett kylskåp eller en luftkonditionering. Ett köldmedium cirkulerar genom ett slangsystem bildat i två distinkta spolar. I en uppsättning - kondensorspolarna - trycksätts kylmediet och kondenseras till en vätska. I den andra uppsättningen - förångarens spolar - får den förångas. Kondens är en process som frigör värme, medan avdunstning är en som absorberar värme. En värmepump utnyttjar detta genom att byta luftflöde mellan de två uppsättningarna av spolar efter behov och avta luft från den andra uppsättningen spolar. På detta sätt utbyter en värmepump värmeenergi med miljön.

Luftkällvärmepumpar, som är den vanligaste typen, byter värme med uteluft och fungerar inte bra i kalla klimat eftersom luften inte har mycket värme att byta ut. Cirka 5 meter under jordytan är temperaturen dock konstant, så en markvärmepump kan fungera nästan var som helst. Problemet för ingenjörer är hur man utnyttjar denna behållare av värmeenergi, och lösningen är att köra ett system av rör under jorden, cirkulera en vätska genom det och extrahera markvärmen från flytande.

Slangen är gjord av PEX eller HDPE, som båda är typer av polyetenplast, och den är antingen fylld med en blandning av vatten och frostskyddsmedel (en lösning på 25 procent är typisk), med vatten från en närliggande vattenmassa eller med grundvatten. En cirkulationspump håller den i rörelse och kan överföra värme till kylbatterierna genom en värmeväxlare inuti värmepumpens luftbehandlare. Värmen cirkuleras sedan genom ett kanalsystem av en fläkt.

Typer av loopsystem

Slingesystem för geotermiska värmepumpar kan vara öppna eller stängda och slutna slingor är de vanligaste. Systeminstallatörer fyller slangen med en vatten- / frostskyddsblandning när det geotermiska systemet installeras och, om inga läckage hindras, behöver det aldrig fyllas på igen. Det finns tre typer av system med slutna slingor:

• ​Horisontella öglor, som är de mest kostnadseffektiva för de flesta applikationer, är utformade som septiska avloppsrör. Två rör är begravda 5 fot djupa i en sida-vid-sida-konfiguration, eller ett rör är begravt 6 fot djupt, och det andra är begravt ovanför det på ett djup av 4 fot.

• ​Vertikala öglorär ett alternativ när marken är för stenig för horisontella öglor, eller om det inte finns tillräckligt med utrymme. Ett eller två hål borras till ett djup av flera hundra fot för att rymma ett par rör anslutna längst ner.

• ​Slingor med vattenkällaplaceras under flera meter vatten i en närliggande sjö eller damm och hämtar värmen från vattnet, som på ett djup av 5 till 10 fot är ungefär samma temperatur som den omgivande jorden. Underjordiska rör kan också sträcka sig genom akviferer och utbyta värme med grundvatten.

Etto​​pennslingesystemkan användas när en lämplig vattenmassa är tillgänglig. I stället för en blandning av vatten / frostskydd tar det in vatten direkt från vattenkällan, cirkulerar vattnet genom vattnet värmeväxlare och tappar den tillbaka i vattendraget eller i ett dräneringsdike beroende på lokala bestämmelser. Vilket som helst av dessa system kan användas i kombination med ett konventionellt värmesystem, såsom en gas- eller elektrisk ugn, för att framställa enhybridsystemsom använder värmepumpen för extra värme för att hålla energikostnaderna nere.

För- och nackdelar med geotermiska värmepumpar

Installation av en horisontell slinga geotermisk värmepump förändrar landskapet och är inte genomförbar på vissa typer av terräng eller om marken är kraftigt skogbevuxen, precis som en septiskt dräneringsfält, är en geotermisk slinga sårbar för trädrotintrång. Att installera en vertikal slinga kan vara ett botemedel när en horisontell slinga inte fungerar, men det är dyrare eftersom det handlar om att borra hål hundratals meter djupt, ofta genom berggrunden. Ett vattensystem är det billigaste att installera, men det är bara ett alternativ för egenskaper som är tillräckligt nära en lämplig vattenmassa.

Om du väljer att installera ett geotermiskt värmepumpsystem tjänar du följande förmåner:

• ​Låga driftskostnadersom kan kompensera för de höga installationskostnaderna på bara några år. När de är igång kostar geotermiska värmepumpar 65 procent mindre än konventionella värmesystem. Även om en värmepump förbrukar mer el än en konventionellt gasuppvärmningssystem, det använder mycket mindre bränsle totalt sett.

• ​Livslängd.Värmepumparna själva håller ungefär lika länge som ugnar, eller från 15 till 20 år, och de är lätta att byta ut. Geotermiska slingor är svårare att byta ut, men du borde aldrig behöva göra det eftersom de varar från 50 till 100 år.

• ​Ren, utsläppsfri värme. Geotermiska värmepumpar är säkra för miljön och utgör ingen risk för kolmonoxid förgiftning i hemmet. Utsläppen är i princip noll (förutom utsläpp relaterade till elproduktionen).

• ​Extra energibesparingar.Du kan ansluta en värmepump till din varmvattenberedare och använda den för att värma upp vatten. Förutom att vara en energibesparingsstrategi är det renare än att värma vatten med gas eller elektricitet.

De två viktigaste nackdelarna är kostnader för installation och platsberoende.

Tre frågor att ställa dig själv

Om du undrar om du bör överväga en geotermisk värmepump för ditt hus, ställ dig själv frågor som:

​1. Är mitt hus ett bra läge?​

Om det är i en överbelastad stadsmiljö med kommunala vatten- och avfallssystem har du förmodligen inte utrymme att gräva mycket, och det är osannolikt att du får nödvändiga tillstånd. Om det är i en mycket sluttande eller kraftigt trädbevuxen miljö kan installationen också vara opraktisk.

​2. Älskar jag min landskapsarkitektur precis som den är?​

Grävningen som krävs är störande, så du måste vara redo för förändring. Det är en anledning till att geotermiska värmepumpar bäst installeras som en del av nybyggnaden när landskapsarkitekturen ännu inte har utvecklats.

​3. Är mitt hus tätt nog?​

Värmepumpar ger inte så mycket värme som ugnar, och du kommer att förlora mycket av det genom otäta fönster och luckor i dåligt isolerade golv och tak. Att täta luckor och uppgradera isoleringen är ett alternativ, men det bidrar till de redan höga kostnaderna för installation av en geotermisk värmepump.