Как работают геотермальные тепловые насосы

BanksPhotos / GettyImages

Geothermal стоит посмотреть

Вы хотите сохранить энергию и сэкономить деньги на обогрев и охлаждение вашего дома? Ну, ответ не только прямо под носом, он может быть прямо под ногами!

Ниже линии замерзания на несколько футов вы найдете, что земля представляет собой среднюю температуру около 55 градусов по Фаренгейту. Тепло поступает из слоя горячего расплавленного камня, глубоко в земной коре, называемого магмой. Магма может достигать температуры 2400 градусов по Фаренгейту, и по мере того, как это излучение нагревается, в зависимости от географической широты температура в грунте может варьироваться от 45 ° F до 75 ° F.

Это создает хороший надежный и устойчивый источник тепла, который можно использовать для отопления и домашнего охлаждения.

Эта постоянная температура земли используется в геотермальном тепловом насосе или земном источнике. В отличие от печи, которая сжигает природный газ или масло для производства тепла зимой, геотермальный тепловой насос концентрирует тепло, которое находится в земле чуть ниже поверхности. Geothermal может использоваться не только для обогрева и охлаждения нашего дома, но и для нагрева нашей домашней воды. Как работает геотермальная система:

Итак, как происходит эта магия? Ну, это действительно очень просто. Геотермальная система - это тепловой насос, который использует землю как теплоотвод (лето) или источник тепла (зима).

Геотермальная система будет использовать серию труб (погребенных ниже линии замерзания в земле), которая называется петлей. Трубы в петле чаще всего изготавливаются из пластмассы и заполняются раствором воды и антифриза. Насос циркулирует водным раствором к тепловому насосу внутри дома.

Там компрессор и теплообменник используют номинальную 55-градусную воду для нагрева или охлаждения дома.

Зимой воздух (например, 10 градусов F) холоднее, чем земная температура под землей (например, 55 градусов F). Геотермальная система циркулирует водный раствор через контур заземления и поглощает тепло от земли.

Номинальная 55-градусная вода подается в тепловой насос или печь для дальнейшего нагрева, а затем распределяется по воздуху по всему дому.

Летом воздух (например, 90 градусов F) более горячий, чем подземный. Здесь геотермальный теплообменник поглощает тепло в доме, и система циркулирует водный раствор через контур заземления, чтобы охладить его, сбросив тепло в землю. Затем холодная вода используется теплообменником и распределяется по воздуху по всему дому, чтобы охладить дом.

Затраты и характеристики геотермальных систем:

Geothermal - это очень энергоэффективная система теплового насоса с подогревом и охлаждением с полезной экономией по сравнению с обычными системами принудительного воздуха для газа и воздушными источниками тепла от 25% до 50%.

• Окупаемость составляет от 5 до 10 лет, но намного короче, если сравнивать ее со всем вариантом нагрева и охлаждения с электрическим сопротивлением, где геотермальная энергия может потреблять до 75% меньше электроэнергии.
• По состоянию на 01 января 2017 года геотермальная компания имеет право на получение федерального налогового кредита в размере 300 долларов США, если система теплового насоса соответствует стандартам DOE Energy Star SEER и COP. Предыдущие налоговые кредиты, закончившиеся 31 декабря 2016 года.
• В некоторых случаях геотермальная модификация может быть модифицирована в существующую печь с воздушным устройством. Вы также можете найти геотермальные тепловые насосы, у которых есть собственный встроенный воздухоочиститель. Если в вашем доме есть тепловая плита с горячей водой, его также можно модифицировать с помощью геотермальной системы.
• 
  Типы геотермальных систем:

Системы геотермальных тепловых насосов с заземлением чаще всего устанавливаются как замкнутая система. Это означает, что жидкость в контуре постоянно рециркулируется. Системы с разомкнутыми контурами менее распространены и используют в качестве жидкости для теплообменника грунтовую скважину, озеро, реку или другие поверхностные воды. Затем воду отбрасывают обратно в грунт или в воду после использования.

Системы замкнутого контура обычно устанавливаются в виде горизонтальной петли, вертикальной петли или систем водоемов. Водные системы используют поверхностные водоемы как постоянный источник тепла в отличие от земли. Давайте рассмотрим эти три разных метода.

Горизонтальная петля:

Системы горизонтальной петли являются наиболее экономичными для установки, но одним из их недостатков является количество земли, необходимое для установки горизонтальных контуров заземления. Геотермальная система может требовать от 1, 500 до 3 000 линейных футов трубы или более в зависимости от размера и нагрузки на дом. Если у вас есть необходимая земля, наиболее распространенный метод проживания - либо установить две трубы бок о бок в траншеи глубиной 5 футов, либо одну трубу в углублении с глубиной 6 футов, а другую - в траншею глубиной 4 фута.

Можно использовать третий метод, когда требуемая земля для более длинных прогонов трубы недоступна. Этот метод петли или обматывает трубу в более глубоких траншеях. Это позволяет использовать поверхностный контакт с почвой, но при меньшей горизонтальной длине траншеи.

Вертикальная петля:

Система с вертикальной петлей используется в ситуациях, когда требуемая земля плотная, или почвы не способствуют траншеи. Более дорогая, чем горизонтальная система для установки, вертикальная система использует серию просверленных отверстий. Отверстия номинально 4 дюйма в диаметре и разнесены на 20 друг от друга. Глубины зависят от дизайна системы и грунтов, но могут варьироваться от 100 до 400 футов в глубину. Трубы подаются вниз и поддерживают каждое просверленное отверстие и соединяются трубой траншейного коллектора сверху, которая соединяет систему с тепловым насосом в доме. Водное тело:

Другим менее распространенным методом захвата тепла на земле является использование вблизи водоема, например, пруда или озера. Благодаря этому способу пластиковая труба проходит от теплового насоса к водоему и помещается в катушки на 8-10 футов под поверхностью воды. Водяное тело должно иметь достаточный размер, чтобы поддерживать геотермальные тепловые нагрузки и иметь надлежащую глубину.Часто требуется координация и утверждение местными и государственными органами. Затраты геотермальной системы:

Стоимость установки геотермальной системы зависит от типа используемой системы циклов и от размера самой геотермальной системы. Затраты на геотермальную систему горизонтального наземного контура составляют около 2 700 долл. США за тонну в 2017 году. Если вы выберете систему с вертикальным контуром, стоимость значительно возрастет, так как затраты на бурение могут составлять от 30 000 до 40 000 долларов США или более в зависимости от почв, доступа к площадке и размера системы.

В правильном применении геотермальная среда может быть экономически эффективным и экологически чувствительным решением для домашнего отопления и охлаждения. Это стоит посмотреть, особенно когда ответ прямо под ногами.