Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας: Εδώ είναι πώς λειτουργούν

Η εξοικονόμηση ενέργειας βρίσκεται ακριβώς κάτω από τα πόδια σας

Η γεωθερμία αξίζει μια ματιά

Θέλετε να εξοικονομήσετε ενέργεια και να εξοικονομήσετε χρήματα τόσο για τη θέρμανση όσο και για την ψύξη του σπιτιού σας; Λοιπόν, η απάντηση δεν είναι μόνο κάτω από τη μύτη σας, μπορεί να είναι ακριβώς κάτω από τα πόδια σας!

Κάτω από τη γραμμή παγετού λίγα πόδια θα βρείτε το έδαφος είναι μια μέση θερμοκρασία περίπου 55 βαθμούς Φ. Η θερμότητα προέρχεται από ένα στρώμα θερμού λειωμένου βράχου βαθιά στο φλοιό της γης που ονομάζεται μάγματος. Το Magma μπορεί να φτάσει σε θερμοκρασίες 2400 βαθμών F και καθώς αυτή η θερμότητα ακτινοβολεί, ανάλογα με το γεωγραφικό γεωγραφικό πλάτος, οι θερμοκρασίες εδάφους μπορεί να κυμαίνονται μεταξύ 45 ° F και 75 ° F.

Αυτό δημιουργεί μια όμορφη αξιόπιστη και βιώσιμη πηγή θερμότητας που μπορεί να αξιοποιηθεί για τις ανάγκες θέρμανσης και οικιακής ψύξης .

Αυτή η σταθερή θερμοκρασία της γης χρησιμοποιείται σε γεωθερμική αντλία θερμότητας ή πηγής εδάφους. Σε αντίθεση με έναν κλίβανο που καίει φυσικό αέριο ή πετρέλαιο για να παράγει θερμότητα το χειμώνα, η γεωθερμική αντλία θερμότητας συγκεντρώνει τη θερμότητα που βρίσκεται στο έδαφος ακριβώς κάτω από την επιφάνεια. Η γεωθερμική ενέργεια δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για τη θέρμανση και την ψύξη του σπιτιού μας, αλλά και για τη θέρμανση του οικιακού μας νερού.


Πώς λειτουργεί ένα γεωθερμικό σύστημα:

Λοιπόν, πώς συμβαίνει αυτή η μαγεία; Λοιπόν είναι πολύ απλό. Το γεωθερμικό σύστημα είναι μια αντλία θερμότητας που χρησιμοποιεί τη γη ως ψύκτη θερμότητας (καλοκαίρι) ή μια πηγή θερμότητας (χειμώνας).

Ένα γεωθερμικό σύστημα θα χρησιμοποιήσει μια σειρά σωλήνων (θαμμένοι κάτω από τη γραμμή παγετού στο έδαφος) που ονομάζεται βρόχος. Οι σωλήνες στον βρόχο είναι συνήθως κατασκευασμένοι από πλαστικό και γεμίζονται με διάλυμα νερού και αντιψυκτικού. Μια αντλία κυκλοφορεί το διάλυμα νερού στην αντλία θερμότητας μέσα στο σπίτι.

Υπάρχει ένας συμπιεστής και εναλλάκτης θερμότητας χρησιμοποιούν το ονομαστικό νερό 55 βαθμούς για να θερμάνει ή να ψύξει το σπίτι.

Το χειμώνα ο αέρας (π.χ. 10 βαθμοί Φ) είναι ψυχρότερος από τη θερμοκρασία της γης κάτω από το έδαφος (π.χ. 55 βαθμοί F). Το γεωθερμικό σύστημα κυκλοφορεί το διάλυμα νερού μέσω του βρόχου γείωσης και απορροφά τη θερμότητα από τη γη.

Το ονομαστικό νερό των 55 μοιρών μεταφέρεται στην αντλία θερμότητας ή στον κλίβανο για να θερμανθεί περαιτέρω ανάλογα με τις ανάγκες και στη συνέχεια να διανεμηθεί με αγωγούς σε όλο το σπίτι.

Το καλοκαίρι ο αέρας (π.χ. 90 βαθμοί F) είναι θερμότερος από το υπόγειο 55 μοίρες F. Εδώ, ο γεωθερμικός εναλλάκτης θερμότητας απορροφά θερμότητα στο σπίτι και το σύστημα κυκλοφορεί το διάλυμα νερού μέσω του βρόχου γείωσης για να το δροσίσει, απορρίπτοντας τη θερμότητα στο έδαφος. Το δροσερό νερό χρησιμοποιείται στη συνέχεια από τον εναλλάκτη θερμότητας και διανέμεται μέσω αγωγών σε όλο το σπίτι για να κρυώσει το σπίτι.


Κόστος και χαρακτηριστικά των γεωθερμικών συστημάτων:


Τύποι γεωθερμικών συστημάτων:

Τα συστήματα γεωθερμικής αντλίας θερμότητας επίγειας βρόχου είναι συνήθως εγκατεστημένα ως σύστημα κλειστού βρόχου. Αυτό σημαίνει ότι το ρευστό στον βρόχο ανακυκλώνεται συνεχώς. Τα συστήματα ανοιχτού βρόχου είναι λιγότερο συνηθισμένα και χρησιμοποιούν το έδαφος για πηγάδι, λίμνη, ποτάμι ή άλλα επιφανειακά ύδατα ως υγρό για τον εναλλάκτη θερμότητας. Στη συνέχεια, το νερό απορρίπτεται στο έδαφος ή στο υδατικό σύστημα μετά τη χρήση.

Τα συστήματα κλειστού βρόχου τυπικά εγκαθίστανται ως συστήματα οριζόντιου βρόχου, κατακόρυφου βρόχου ή υδατικού συστήματος. Τα συστήματα υδάτινων σωμάτων χρησιμοποιούν επιφανειακά υδάτινα σώματα ως σταθερή πηγή θερμότητας σε αντίθεση με το έδαφος. Ας αναθεωρήσουμε αυτές τις τρεις διαφορετικές μεθόδους.

Οριζόντιος βρόχος: Τα συστήματα οριζόντιας θηλιάς είναι τα οικονομικότερα για εγκατάσταση, αλλά ένα από τα μειονεκτήματά τους είναι η ποσότητα γης που απαιτείται για την εγκατάσταση των οριζόντιων βρόχων γείωσης.

Ένα γεωθερμικό σύστημα μπορεί να απαιτεί 1.500 έως 3.000 γραμμικά πόδια σωλήνα ή περισσότερο ανάλογα με το μέγεθος του σπιτιού και τα φορτία. Αν έχετε την απαιτούμενη γη διαθέσιμη, η πιο συνηθισμένη οικιακή μέθοδος είναι να εγκαταστήσετε δύο σωλήνες δίπλα-δίπλα σε μια βαθιά τάφρο μήκους 5 ποδιών ή ένα σωλήνα που τρέχει σε μια βαθιά τάφρο 6 ποδιών και η άλλη τρέχει σε μια βαθιά τάφρο 4 ποδιών.

Μια τρίτη μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν η απαιτούμενη γη για μεγαλύτερες διαδρομές σωλήνα δεν είναι άμεσα διαθέσιμη. Αυτή η μέθοδος βγάζει ή σπείρει τον αγωγό σε βαθύτερα σύντομα χαρακώματα. Αυτό επιτρέπει την απαιτούμενη επιφάνεια επαφής με το έδαφος, αλλά σε λιγότερο οριζόντιο μήκος τομής.

Κάθετος βρόχος: Το σύστημα κάθετου βρόχου χρησιμοποιείται σε καταστάσεις όπου η απαιτούμενη γη είναι σφιχτή ή τα εδάφη δεν ευνοούν την εκσκαφή. Πιο ακριβό από το οριζόντιο σύστημα για εγκατάσταση, το κατακόρυφο σύστημα χρησιμοποιεί μια σειρά τρυπημένων οπών. Οι οπές έχουν ονομαστική διάμετρο 4 "και απέχουν μεταξύ τους 20 περίπου. Τα βάθη εξαρτώνται από το σχεδιασμό του συστήματος και τα εδάφη, αλλά μπορούν να κυμαίνονται από 100 έως 400 πόδια βάθος. Οι σωλήνες τροφοδοτούνται προς τα κάτω και στηρίζουν κάθε τρυπητή οπή και συνδέονται με ένα σωλήνα πολλαπλών σωλήνων που διαπερνά την κορυφή που συνδέει το σύστημα με την αντλία θερμότητας στο σπίτι.

Νερό Σώμα: Μια άλλη λιγότερο συνήθης μέθοδος καταγραφής της θερμότητας εδάφους είναι να χρησιμοποιήσετε ένα κοντά στο νερό σώμα όπως μια λίμνη ή μια λίμνη. Με αυτή τη μέθοδο ο πλαστικός σωλήνας τρέχει από την αντλία θερμότητας στο υδατικό σώμα και τοποθετείται σε πηνία 8 έως 10 πόδια κάτω από την επιφάνεια του νερού. Το υδατικό σύστημα πρέπει να είναι επαρκούς μεγέθους για να υποστηρίζει τα γεωθερμικά θερμικά φορτία και να έχει το σωστό βάθος. Απαιτείται συχνά συντονισμός και έγκριση από τοπικούς και κρατικούς φορείς.


Κόστος γεωθερμικού συστήματος:

Το κόστος εγκατάστασης ενός γεωθερμικού συστήματος θα ποικίλει ανάλογα με το είδος του χρησιμοποιούμενου συστήματος βρόχου και το μέγεθος του ίδιου του γεωθερμικού συστήματος. Το κόστος για ένα γεωθερμικό σύστημα οριζόντιας γείωσης στο έδαφος είναι περίπου 2.700,00 δολάρια ανά τόνο σε 2017 δολάρια. Εάν επιλέξετε ένα σύστημα κάθετου βρόχου, το κόστος θα αυξηθεί σημαντικά καθώς το κόστος διάτρησης θα μπορούσε να είναι $ 30.000 έως $ 40.000 ή περισσότερο ανάλογα με τα εδάφη, την πρόσβαση στο χώρο και το μέγεθος του συστήματος.

Στη σωστή εφαρμογή η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να είναι μια οικονομικά αποδοτική και περιβαλλοντικά ευαίσθητη λύση για θέρμανση και ψύξη στο σπίτι. Αξίζει να δούμε, ειδικά όταν η απάντηση είναι ακριβώς κάτω από τα πόδια σας.