BanksPhotos / GettyImages
Czy chcesz oszczędzać energię i oszczędzać na ogrzewaniu i chłodzeniu domu? Odpowiedź brzmi nie tylko pod nosem, ale może być pod stopami!
Poniżej linii mrozu kilka stóp zobaczysz, że ziemia ma średnią temperaturę około 55 stopni F. Ciepło pochodzi z warstwy gorącej stopionej skały głęboko w skorupie ziemskiej zwanej magmą. Magma może osiągać temperaturę 2400 stopni F, a ponieważ to ciepło promieniuje w górę, w zależności od szerokości geograficznej, temperatury gruntu mogą wahać się od 45 ° F do 75 ° F. Tworzy to niezawodny, niezawodny i zrównoważony źródło ciepła, które można wykorzystać na potrzeby ogrzewania i chłodzenia domu.
Ta stała temperatura ziemi jest wykorzystywana w geotermii lub gruntowa pompa ciepła. W przeciwieństwie do pieca, który spala gaz ziemny lub olej, aby wytwarzać ciepło w zimie, geotermalna pompa ciepła koncentruje ciepło, które jest w ziemi tuż pod powierzchnią. Energia geotermalna może służyć nie tylko do ogrzewania i chłodzenia naszego domu, ale także do podgrzewania wody użytkowej.
Jak działa system geotermalny
Jak więc dzieje się ta magia? To naprawdę bardzo proste. System geotermalny to pompa ciepła, która wykorzystuje ziemię jako radiator (lato) lub źródło ciepła (zima).
System geotermalny będzie wykorzystywał szereg rur (zakopanych poniżej linii mrozu w ziemi), który nazywa się pętlą. Rury w pętli są najczęściej wykonane z tworzywa sztucznego i wypełnione wodą i roztworem zapobiegającym zamarzaniu. Pompa cyrkuluje roztwór wodny do pompy ciepła w domu. Tam sprężarka i wymiennik ciepła wykorzystują nominalną 55-stopniową wodę do ogrzewania lub chłodzenia domu.
Zimą powietrze (np. 10 stopni F) jest zimniejsze niż temperatura ziemi pod ziemią (np. 55 stopni F). System geotermalny cyrkuluje roztwór wodny przez pętlę uziemienia i absorbuje ciepło z ziemi. Nominalna woda o temperaturze 55 stopni jest doprowadzana do pompy ciepła lub pieca w celu dalszego podgrzewania w razie potrzeby, a następnie rozprowadzana kanałami w całym domu.
Latem powietrze (np. 90 stopni F) jest cieplejsze niż 55 stopni F pod ziemią. Tutaj geotermalny wymiennik ciepła pochłania ciepło w domu, a system cyrkuluje roztwór wodny przez pętlę uziemienia, aby go ochłodzić, wyrzucając ciepło do ziemi. Chłodna woda jest następnie wykorzystywana przez wymiennik ciepła i rozprowadzana kanałami w całym domu do chłodzenia domu.
Koszty i charakterystyka systemów geotermalnych
- Geotermia jest bardzo energooszczędnym systemem gruntowych pomp ciepła z chłodzeniem i chłodzeniem, z oszczędnościami w porównaniu do konwencjonalnych gazowych systemów powietrznych z wymuszonym przepływem powietrza i pomp ciepła z powietrzem od 25 do 50 procent. Zwrot wynosi od 5 do 10 lat, ale jest znacznie krótszy w porównaniu z całkowicie elektryczna opcja ogrzewania i chłodzenia rezystancyjnego, w której energia geotermalna może zużywać do 75 procent mniej energii elektrycznej. 1 stycznia 2017 r. energia geotermalna kwalifikuje się do federalnej ulgi podatkowej w wysokości 300 USD, jeśli system pompy ciepła spełnia normy DOE Energy Star SEER i COP. Poprzednie ulgi podatkowe zakończyły się 31 grudnia 2016 r. Geotermia może w niektórych przypadkach zostać zmodernizowana w istniejącym piecu z centralą wentylacyjną. Można również znaleźć geotermalne pompy ciepła, które mają własną zintegrowaną klimatyzację. Jeśli w domu jest ciepło z płyty grzewczej z ciepłą wodą, można go również doposażyć w system geotermalny.
Rodzaje systemów geotermalnych
Systemy geotermalnych pomp ciepła z pętlą uziemiającą są najczęściej instalowane jako układ z zamkniętą pętlą. Oznacza to, że płyn w pętli jest stale zawracany do obiegu. Systemy z otwartą pętlą są mniej powszechne i wykorzystują studnię gruntową, jezioro, rzekę lub inną wodę powierzchniową jako płyn do wymiennika ciepła. Po użyciu woda jest zrzucana z powrotem do ziemi lub do akwenu.
Systemy z zamkniętą pętlą są zwykle instalowane jako systemy z poziomą pętlą, z pętlą pionową lub w zbiornikach wodnych. Systemy zbiorników wodnych wykorzystują jednolite części wód jako stałe źródło ciepła w przeciwieństwie do gruntu. Przejrzyjmy te trzy różne metody.
Pętla pozioma: Systemy z pętlą poziomą są najbardziej ekonomiczne w instalacji, ale jedną z ich wad jest ilość gruntu potrzebna do zainstalowania poziomych pętli uziemienia. System geotermalny może wymagać od 1500 do 3000 stóp liniowych rury lub więcej, w zależności od wielkości domu i obciążeń. Jeśli masz dostępną wymaganą ziemię, najczęstszą metodą mieszkaniową jest albo zainstalowanie dwóch rur obok siebie w pięcio metrowym wykopie głębokości lub jednej rury w sześcio metrowym wykopie, a drugiej w cztero stopowym wykopie.
Trzecią metodę można zastosować, gdy wymagany grunt pod dłuższe odcinki rury nie jest łatwo dostępny. Ta metoda zapętla lub zwija rurę w głębszych krótkich wykopach. Umożliwia to wymagany kontakt powierzchni z glebą, ale przy mniejszej długości poziomego wykopu.
Pętla pionowa: system z zapętleniem pionowym jest stosowany w sytuacjach, gdy wymagany grunt jest ciasny lub gleby nie sprzyjają wykopowi. Droższy do instalacji niż system poziomy, system pionowy wykorzystuje serię wywierconych otworów. Otwory mają nominalnie średnicę 4 cali i są rozmieszczone w odległości około 20. Głębokości zależą od projektu systemu i gleby, ale mogą wynosić od 100 do 400 stóp głębokości. Rury są doprowadzane i odprowadzane z powrotem do każdego wywierconego otworu i łączone za pomocą rowkowanej rury rozgałęźnej na górze, która łączy system z pompą ciepła w domu.
Zbiornik wodny: Inną rzadziej stosowaną metodą wychwytywania ciepła gruntowego jest użycie pobliskiego zbiornika wodnego, takiego jak staw lub jezioro. W tej metodzie plastikowa rura biegnie od pompy ciepła do akwenu i jest umieszczana w cewkach od 8 do 10 stóp pod powierzchnią wody. Zbiornik wodny musi mieć odpowiedni rozmiar, aby utrzymać geotermalne obciążenia cieplne i mieć odpowiednią głębokość. Często wymagana jest koordynacja i zatwierdzenie przez agencje lokalne i stanowe.
Koszty systemu geotermalnego
Koszt instalacji systemu geotermalnego będzie się różnić w zależności od rodzaju zastosowanego systemu pętlowego i wielkości samego systemu geotermalnego. Koszty systemu geotermalnego z poziomą pętlą uziemienia wynoszą około 2700, 00 USD za tonę w 2017 roku. Jeśli zdecydujesz się na system z pętlą pionową, koszt znacznie wzrośnie, ponieważ koszty wiercenia mogą wynosić od 30 000 do 40 000 USD lub więcej, w zależności od gleby, dostępu do terenu i wielkości systemu.
Przy odpowiednim zastosowaniu energia geotermalna może być opłacalnym i przyjaznym dla środowiska rozwiązaniem do ogrzewania i chłodzenia domów. Warto spojrzeć, zwłaszcza gdy odpowiedź jest pod twoimi stopami.
