Геотермальне тепло представляє близько двох відсотків від загального ринку опалення в США, встановивши понад 1,3 мільйона систем. Геотермальна система не спалює викопне паливо для створення тепла. Він передає тепло. І в цьому його принадність: для передачі тепла потрібно менше енергії, ніж для виробництва тепла.
Як працюють геотермальні системи
Для використання тепла, що зберігається в землі, геотермальна система захоплює і перетворює це тепло для використання в побуті. Компоненти системи включають петлю труби, рідину для поглинання та передачі тепла та блок теплового насоса для обробки тепла для використання. Для захоплення тепла рідина циркулює по трубі, закопаній у землю. Циркулюючи, він поглинає накопичене на землі тепло, яке залишається незмінним на рівні 50-60 градусів за Фаренгейтом на 10 футів нижче рівня землі.
Нагріта рідина надходить у блок теплового насоса. У цьому агрегаті тепло від трубопровідної рідини поглинається рідким холодоагентом, ущільненим у блоці. Цей холодоагент випаровується і стискається, що підвищує його температуру приблизно до 100 градусів за Фаренгейтом.
Тепер газ, холодоагент проходить через теплообмінник, де тепло відводиться і перекачується в будинок. При відведенні тепла холодоагент охолоджується. Він повертається до рідкого стану і продовжує циркулювати, постійно поглинаючи та використовуючи тепло, передане від землі через трубопровідну рідину.
Ефективне, малообслуговуване опалення
Геотермальні теплові насоси стали досить ефективними. Ефективність їх опалення позначається коефіцієнтом продуктивності, або коефіцієнтом коефіцієнта корисного співвідношення, коефіцієнтом теплової енергії, що надається на британську теплову одиницю (Btu) введеної енергії.
Теплові насоси Energy Star мають коефіцієнт обігріву, починаючи з 2,8, тобто на кожну одиницю енергії, що використовується для живлення системи, подається 2,8 одиниці тепла.
Геотермальні системи прості в обслуговуванні. Правильно встановлена та закопана петля може прослужити майже 50 років. Механічні елементи встановлюються всередині приміщення і зазвичай вимагають лише періодичних перевірок та заміни фільтра.
Замкнуті петлі системи
Геотермальні системи опалення працюють як із замкнутою, так і з відкритою конфігурацією. Визначення, яку петлю використовувати, залежить від таких факторів, як склад грунту, озеленення та підземні комунікації.
У замкнутому контурі використовується рідкий розчин у герметичній контурі трубопроводів, встановленій горизонтально або вертикально під землею.
Горизонтальні петлі використовуються, коли є достатньо корисної землі. Труби встановлюються в траншеях, які викопуються глибиною близько шести футів і довжиною від 100 до 600 футів, залежно від розміру системи.
Вертикальні петлі є єдиним вибором, коли доступний простір обмежений, якщо власник будинку не хоче порушувати ландшафт або коли при копанні трапляється багато гірських порід. Для встановлення труби свердловини для свердління свердловин свердловин мають отвори невеликого діаметру від 100 до 400 футів. Вертикальні петлі з’єднуються з будинком за допомогою горизонтальної підземної труби. При розточуванні вертикальних петель застосовуються коди буріння свердловин.
Герметичну систему можна також розмістити на дні водойми, якщо на території є ставок. Петлі водойм можуть бути найбільш економічним варіантом, оскільки більшу частину витрат на виїмку можна уникнути.
Системи з відкритим циклом
Система з відкритим циклом використовує тепло від колодязної води, а не тепло від землі. Грунтові води, які також залишаються при відносно постійній температурі протягом усього року, подаються в блок теплового насоса, і тепло відбирається способом, подібним до системи із замкнутим циклом.
Вода не циркулює, але робить один прохід і виводиться. Він може потрапити в канаву, дренажну плитку або ставок. Його також можна повернути на поверхню води через зворотну свердловину, пробурену в землі. Однак, маючи занепокоєння щодо занепаду та забрудненості водоносних горизонтів, важливо перевірити місцеві умови та коди, перш ніж приймати рішення про такий тип системи.
Витрати та окупність
Початкові витрати на встановлення та обладнання геотермальних теплових насосів залежать від зрілості місцевого ринку, типу та розміру системи та ділянки. Немає сумнівів, що система на початку буде коштувати дорожче, ніж звичайна піч на викопному паливі.
Якщо в будинку немає повітропроводів, власнику будинку, можливо, доведеться це додати до вартості. Однак невеликий будинок, який використовує тепло плінтуса, може відмовитись від монтажу воздуховода.
За приблизними підрахунками, геотермальна система наземних джерел становить від 1000 до 2500 доларів за тонну потужності. Тонна потужність, згідно з Федеральною програмою управління енергетикою Міністерства енергетики, перетворюється на 12000 Btu на годину. За кліматичним кліматом, за оцінками, на кожні 550 квадратних футів потрібна тонна потужності.
Привабливість витрат геотермального тепла полягає в операційній окупності. Система забезпечує більше енергії на споживану одиницю, ніж звичайні системи, ефективність до 400 відсотків порівняно з ефективністю від 75 до 90 відсотків для печей на викопному паливі.
За словами Джима Боуза, виконавчого директора Міжнародної асоціації теплових насосів наземного джерела в Університеті штату Оклахома в місті Стілвотер, штат Оклахома, існуючий будинок зі старою піччю може очікувати підвищення ефективності приблизно на 50 відсотків шляхом переходу на геотермальну. Новий дім з найкращою піччю на викопному паливі очікував би покращення на 30 відсотків.
Отримайте максимум від своєї геотермальної системи
Не очікуйте, що нова система вирішить ваші проблеми з опаленням, якщо ви не зменшите нагрівальне навантаження. Загерметизуйте всі витоки. Переконайтесь, що погодова обробка в хорошій формі, а система воздуховодів не протікає. Виключіть протяги. Подумайте про те, щоб зробити оцінку втрат тепла / виграшу тепла / витоків будинку.
Знайдіть сертифіковану компанію із людьми, спеціально навченими геотермальним технологіям, і отримайте більше, ніж пропозиція. Запитайте довідки та зателефонуйте тим власникам будинків. Попросіть ознайомитися з установками, які компанія завершила.
Обговоріть переваги гібридної системи. Тепловий насос із землею може бути доданий до існуючої печі з примусовим повітрям та використовувати його повітродувку. Теплові насоси з двома джерелами дешевші у встановленні та ефективніші, ніж сам блок джерела повітря. Запитайте про повітродувки зі змінною швидкістю та багатошвидкісні компресори в системі для підвищення комфорту та ефективності.
Враховуйте здатність системи виробляти гарячу воду. Пристрій під назвою «пароперегрівач» може доповнити виробництво гарячої води для побутового використання, використовуючи надлишок тепла під час роботи системи. Для тих, хто хоче, щоб система забезпечила всі потреби у гарячій воді, пропонується кілька систем із повним попитом, які використовують окремий пристрій для гарячого водопостачання.