BanksPhotos / GettyImages
Chcete šetriť energiu a šetriť peniaze na vykurovanie a chladenie domu? Odpoveď nie je len priamo pod nosom, ale môže byť aj priamo pod nohami!
Pod čiarou mrazu niekoľko stôp zistíte, že priemerná teplota zeme je okolo 55 stupňov F. Teplo prichádza z vrstvy horúcej horniny hlboko v zemskej kôre zvanej magma. Magma môže dosiahnuť teploty 2400 ° F a ako toto teplo vyžaruje, v závislosti od zemepisnej šírky sa môžu teploty zeme meniť od 45 ° F do 75 ° F. Vytvára sa tak pekný spoľahlivý a udržateľný zdroj tepla, ktorý je možné využiť pre potreby vykurovania a chladenia domácnosti.
Táto konštantná teplota Zeme sa používa v geotermálnej energii alebo tepelné čerpadlo pozemného zdroja. Na rozdiel od pece, ktorá spaľuje zemný plyn alebo olej na výrobu tepla v zime, geotermálne tepelné čerpadlo koncentruje teplo, ktoré je v zemi tesne pod povrchom. Geotermálna energia sa dá použiť nielen na vykurovanie a chladenie nášho domu, ale aj na ohrev vody pre domácnosť.
Ako funguje geotermálny systém
Ako sa to teda deje? Je to skutočne dosť jednoduché. Geotermálny systém je tepelné čerpadlo, ktoré využíva zem ako chladič (leto) alebo ako zdroj tepla (zima).
Geotermálny systém bude používať rad potrubí (uložených pod čiarou mrazu v zemi), ktorá sa nazýva slučka. Rúry v slučke sú najčastejšie vyrobené z plastu a sú naplnené vodou a nemrznúcim roztokom. Čerpadlo cirkuluje vodný roztok do tepelného čerpadla vo vnútri domu. Tam kompresor a výmenník tepla používajú nominálnu 55-stupňovú vodu na vykurovanie alebo chladenie domu.
V zime je vzduch (napr. 10 stupňov F) chladnejší ako teplota zeme v podzemí (napr. 55 stupňov F). Geotermálny systém cirkuluje vodný roztok cez zemnú slučku a absorbuje teplo zo zeme. Nominálna 55-stupňová voda sa privádza do tepelného čerpadla alebo pece, aby sa podľa potreby ďalej ohrievala, a potom sa distribuovala potrubím po celom dome.
V lete je vzduch (napr. 90 stupňov F) teplejší ako pod zemou 55 stupňov F. Geotermálny tepelný výmenník tu absorbuje teplo v domácnosti a systém cirkuluje vodný roztok cez zemnú slučku, aby ho ochladil a teplo odviedol do zeme. Chladná voda sa potom používa vo výmenníku tepla a distribuuje sa potrubím po celom dome na chladenie domu.
Náklady a vlastnosti geotermálnych systémov
- Geotermálna energia je vysoko energeticky efektívny systém tepelného čerpadla s tepelným čerpadlom na vykurovanie a chladenie s úsporami energie oproti konvenčným plynovým núteným vzduchovým systémom a tepelným čerpadlám so zdrojom vzduchu medzi 25 a 50 percentami. Návratnosť je medzi 5 až 10 rokmi, ale v porovnaní s možnosť elektrického odporového vykurovania a chladenia, pri ktorej môže geotermálna energia spotrebovať až o 75 percent menej elektrickej energie. Od 1. januára 2017 má geotermálna energia nárok na federálny daňový úver vo výške 300 dolárov, ak systém tepelného čerpadla spĺňa štandardy DOE Energy Star SEER a COP, Predchádzajúce daňové úľavy končiace sa 31. decembra 2016.Geotermálna energia môže byť v niektorých prípadoch dovybavená v existujúcej peci pomocou zariadenia na úpravu vzduchu. Nájdete tiež geotermálne tepelné čerpadlá, ktoré majú vlastný integrovaný ovládač vzduchu. Ak má váš dom horúcu horúcu podlahu, je možné ho dodatočne vybaviť geotermálnym systémom.
Druhy geotermálnych systémov
Systémy geotermálneho tepelného čerpadla v zemi sú najčastejšie inštalované ako systém s uzavretou slučkou. To znamená, že tekutina v slučke sa neustále recirkuluje. Systémy s otvorenou slučkou sú menej bežné a používajú ako tekutinu do výmenníka tepla podzemnú studňu, jazero, rieku alebo inú povrchovú vodu. Voda sa potom po použití vypustí späť do zeme alebo do vodného útvaru.
Systémy s uzavretou slučkou sa zvyčajne inštalujú ako systémy s vodorovnou slučkou, zvislou slučkou alebo vodné útvary. Systémy vodných tokov využívajú útvary povrchovej vody ako konštantný zdroj tepla na rozdiel od zeme. Pozrime sa na tieto tri rôzne metódy.
Horizontálna slučka: Systémy horizontálnej slučky sa inštalujú najúspornejšie, ale jednou z ich nevýhod je množstvo pôdy potrebné na inštaláciu vodorovných zemných slučiek. Geotermálny systém môže vyžadovať 1 500 až 3 000 lineárnych stôp rúry alebo viac v závislosti od veľkosti domu a zaťaženia. Ak máte k dispozícii požadovanú pôdu, najbežnejšou obytnou metódou je inštalácia dvoch potrubí vedľa seba do priekopy s hĺbkou päť stôp alebo jedna rúrka prechádzajúca do priekopy s hĺbkou šesť stôp a druhá do hĺbky so štyrmi nohami.
Tretia metóda sa môže použiť, ak nie je ľahko dostupná požadovaná pôda pre dlhší chod potrubia. Táto metóda slučky alebo zvitky potrubia v hlbších krátkych priekopov. To umožňuje požadovaný povrchový kontakt s pôdou, ale v menšej horizontálnej dĺžke výkopu.
Vertikálna slučka: Vertikálna slučka sa používa v situáciách, keď je požadovaná pevnosť pôdy alebo pôda neprispieva k výkopovým výkopom. Inštalácia, ktorá je nákladnejšia ako inštalácia horizontálneho systému, využíva rad vyvŕtaných otvorov. Otvory majú priemer 4 "a sú od seba vzdialené asi 20. Hĺbky závisia od konštrukcie systému a pôdy, ale môžu mať hĺbku 100 až 400 stôp. Potrubia sa privádzajú a vracajú späť každý vyvŕtaný otvor do horného potrubia, ktoré je spojené hornou časťou, ktorá spája systém s tepelným čerpadlom v dome.
Vodné teleso: Ďalším menej obvyklým spôsobom zachytávania prízemného tepla je použitie blízkeho vodného útvaru, ako je rybník alebo jazero. Pri tomto spôsobe vedie plastová rúra z tepelného čerpadla do vodného telesa a je umiestnená vo zvitkoch 8 až 10 stôp pod hladinou vody. Vodný útvar musí mať primeranú veľkosť, aby uniesol geotermálne tepelné zaťaženie a mal správnu hĺbku. Často sa vyžaduje koordinácia a schválenie miestnymi a štátnymi agentúrami.
Náklady na geotermálny systém
Náklady na inštaláciu geotermálneho systému sa budú líšiť v závislosti od typu použitého slučkového systému a veľkosti samotného geotermálneho systému. Náklady na horizontálny geotermálny systém pozemnej slučky sú okolo 2 700, 00 USD za tonu v USD 2017. Ak sa rozhodnete pre systém s vertikálnou slučkou, náklady sa výrazne zvýšia, pretože náklady na vŕtanie by mohli byť 30 000 až 40 000 dolárov alebo viac v závislosti od pôdy, prístupu na miesto a veľkosti systému.
Pri správnej aplikácii môže byť geotermálna energia nákladovo efektívnym a environmentálne citlivým riešením pre vykurovanie a chladenie domácnosti. Stojí za to sa pozrieť, najmä ak je odpoveď priamo pod vašimi nohami.
