Ciepło geotermalne stanowi około dwóch procent całego rynku ogrzewania w USA, z ponad 1,3 miliona zainstalowanych systemów. System geotermalny nie spala paliw kopalnych w celu wytworzenia ciepła. Przenosi ciepło. I to jest jego urok: przekazywanie ciepła wymaga mniej energii niż wytwarzanie ciepła.
Jak działają systemy geotermalne
Aby wykorzystać ciepło zmagazynowane w ziemi, system geotermalny wychwytuje i przetwarza to ciepło do użytku w domu. Komponenty systemu obejmują pętlę rur, ciecz do pochłaniania i przenoszenia ciepła oraz pompę ciepła do przetwarzania ciepła do użytku. Aby wychwycić ciepło, ciecz krąży w rurze zakopanej w ziemi. Gdy krąży, pochłania ciepło zmagazynowane w ziemi, które pozostaje na stałym poziomie od 50 do 60 stopni Fahrenheita 10 stóp poniżej poziomu gruntu.
Ogrzana ciecz wpływa do jednostki pompy ciepła. W tym urządzeniu ciepło z rurociągu jest pochłaniane przez ciekły czynnik chłodniczy zamknięty w urządzeniu. Ten czynnik chłodniczy paruje i jest sprężany, co podnosi jego temperaturę do około 100 stopni Fahrenheita.
Teraz gaz, czynnik chłodniczy przechodzi przez wymiennik ciepła, gdzie ciepło jest usuwane i pompowane do domu. Po usunięciu ciepła czynnik chłodniczy ochładza się. Wraca do stanu płynnego i nadal krąży, nieustannie pochłaniając i wykorzystując ciepło przekazywane z ziemi przez płyn w rurze.
Wydajne, nie wymagające konserwacji ogrzewanie
Geotermalne pompy ciepła stały się dość wydajne. Ich efektywność grzewcza jest wskazywana przez współczynnik wydajności lub COP, stosunek ciepła dostarczonego na brytyjską jednostkę cieplną (Btu) włożonej energii.
Pompy ciepła z oceną Energy Star mają współczynnik COP ogrzewania od 2,8, co oznacza, że na każdą jednostkę energii użytej do zasilania systemu dostarczane jest 2,8 jednostki ciepła.
Systemy geotermalne są proste w utrzymaniu. Prawidłowo zainstalowana i zakopana pętla może przetrwać prawie 50 lat. Elementy mechaniczne są instalowane w pomieszczeniach i zazwyczaj wymagają jedynie okresowych kontroli i wymiany filtrów.
Systemy z zamkniętą pętlą
Systemy ogrzewania geotermalnego działają w konfiguracji z pętlą zamkniętą lub pętlą otwartą. Określenie, którą pętlę użyć, zależy od czynników terenu, takich jak skład gleby, ukształtowanie terenu i uzbrojenie podziemne.
Zamknięta pętla wykorzystuje płynny roztwór w zamkniętej pętli rurowej zainstalowanej poziomo lub pionowo pod ziemią.
Pętle poziome stosuje się, gdy dostępna jest wystarczająca ilość powierzchni użytkowej. Rury są instalowane w wykopach wykopanych na głębokość około sześciu stóp i długości od 100 do 600 stóp, w zależności od wielkości systemu.
Pętle pionowe są jedynym wyborem, gdy dostępna jest ograniczona przestrzeń, jeśli właściciel domu nie chce zakłócać krajobrazu lub gdy podczas kopania napotkano by wiele kamieni. Aby zainstalować rurę, wiercone są otwory o małej średnicy od 100 do 400 stóp za pomocą sprzętu wiertniczego. Pionowe pętle są połączone z domem za pomocą poziomej rury podziemnej. Podczas wytaczania pionowych pętli obowiązują przepisy dotyczące dobrego wiercenia.
Zamknięty system można również umieścić na dnie stawu, jeśli na posesji jest dostępny staw. Pętle stawu mogą być najbardziej ekonomiczną opcją, ponieważ można wyeliminować większość kosztów wykopu.
Systemy otwartej pętli
System z otwartą pętlą wykorzystuje ciepło wody ze studni zamiast ciepła z ziemi. Wody gruntowe, które również utrzymują względnie stałą temperaturę przez cały rok, są doprowadzane do pompy ciepła, a ciepło jest pozyskiwane w sposób podobny do systemu obiegu zamkniętego.
Woda nie krąży, ale robi jedno przejście i jest eliminowana. Może zostać wypuszczony do rowu, płytek drenażowych lub stawu. Może również zostać zwrócony do lustra wody przez studnię powrotną wywierconą w ziemi. Jednak ze względu na obawy związane z zanikającymi i zanieczyszczonymi warstwami wodonośnymi ważne jest, aby przed podjęciem decyzji o wyborze tego typu systemu sprawdzić lokalne warunki i przepisy.
Koszty i zwrot pieniędzy
Koszty początkowej instalacji i wyposażenia geotermalnych pomp ciepła różnią się w zależności od dojrzałości lokalnego rynku, typu i wielkości systemu oraz lokalizacji. Nie ma wątpliwości, że na początku system będzie kosztował więcej niż konwencjonalny piec na paliwa kopalne.
Jeśli dom nie ma kanałów, właściciel domu może być zmuszony do dodania tego do kosztów. Jednak mały dom, który korzysta z ogrzewania listwy przypodłogowej, może zrezygnować z instalacji kanałów.
Zgrubne szacunki wskazują, że geotermalny system geotermalny wynosi od 1000 do 2500 USD za tonę pojemności. Tona pojemności, według Federalnego Programu Zarządzania Energią Departamentu Energii, przekłada się na 12 000 Btu na godzinę. Szacuje się, że w klimacie grzewczym na każde 550 stóp kwadratowych potrzebna jest tona wydajności.
Atrakcyjność kosztowa ciepła geotermalnego to zwrot z eksploatacji. System dostarcza więcej energii na zużytą jednostkę niż systemy konwencjonalne, do 400 procent wydajności w porównaniu z 75 do 90 procent wydajnością w przypadku pieców na paliwa kopalne.
Według Jima Bose, dyrektora wykonawczego Międzynarodowego Stowarzyszenia Gruntowych Pomp Ciepła na Uniwersytecie Stanowym Oklahoma w Stillwater, w OK, istniejący dom ze starszym piecem może oczekiwać poprawy wydajności o około 50 procent po przejściu na energię geotermalną. Nowy dom z najlepszym piecem na paliwo kopalne oczekiwałby poprawy o 30 procent.
Wykorzystaj w pełni swój system geotermalny
Nie oczekuj, że nowy system rozwiąże Twoje problemy z ogrzewaniem, chyba że zmniejszysz obciążenie grzewcze. Uszczelnij wszystkie przecieki. Sprawdź, czy uszczelnienie pogodowe jest w dobrym stanie, a system kanałów nie przecieka. Wyeliminuj przeciągi. Rozważ przeprowadzenie oceny strat/zysku ciepła/przecieku w domu.
Znajdź certyfikowaną firmę, zatrudniającą osoby przeszkolone specjalnie w zakresie technologii geotermalnych i uzyskaj więcej niż tylko ofertę. Poproś o referencje i zadzwoń do tych właścicieli domów. Poproś o obejrzenie instalacji wykonanych przez firmę.
Omów zalety systemu hybrydowego. Gruntową pompę ciepła można dołączyć do istniejącego pieca z wymuszonym obiegiem powietrza i wykorzystać jego dmuchawę. Pompy ciepła z podwójnym źródłem są tańsze w instalacji i bardziej wydajne niż sama jednostka powietrzna. Zapytaj o dmuchawy o zmiennej prędkości i sprężarki o wielu prędkościach w systemie, aby poprawić komfort i wydajność.
Rozważ zdolność systemu do wytwarzania ciepłej wody. Urządzenie zwane „schładzaczem” może uzupełniać produkcję ciepłej wody użytkowej wykorzystując nadmiar ciepła podczas pracy systemu. Dla tych, którzy chcą, aby system zaspokajał wszystkie potrzeby w zakresie ciepłej wody, istnieje kilka systemów pełnego zapotrzebowania, które wykorzystują oddzielne urządzenie do korzystania z ciepłej wody użytkowej.