Kuidas kodu geotermilised soojuspumbad töötavad

Kas soovite säästa energiat ja säästa raha nii oma kodu kütmiseks kui ka jahutamiseks? Noh, vastus pole ainult teie nina all, see võib olla ka otse teie jalgade all!

Mõne jalga külmakraadi allpool on maapinna keskmine temperatuur umbes 55 kraadi F. Kuumus tuleb maapõues sügaval asuva kuuma sulatatud kivimi kihist, mida nimetatakse magmaks. Magma temperatuur võib ulatuda 2400 kraadini F ja kuna see kuumus kiirgab üles, sõltuvalt geograafilisest laiusest võib maapinna temperatuur varieeruda vahemikus 45 ° F kuni 75 ° F. See loob kena usaldusväärse ja jätkusuutliku soojusallika, mida saab kasutada meie kütte ja kodu jahutamise vajaduste jaoks.

Maakera temperatuuris kasutatakse seda konstantset temperatuuri või maasoojuspump. Erinevalt ahjust, mis põletab talvel soojuse tootmiseks maagaasi või õli, kontsentreerib maasoojuspump maapinnas oleva soojuse vahetult pinna alla. Geotermikat ei saa kasutada mitte ainult meie kodu soojendamiseks ja jahutamiseks, vaid ka meie tarbevee soojendamiseks.

Kuidas töötab geotermiline süsteem?

Kuidas see maagia juhtub? Noh, see on tõesti üsna lihtne. Geotermiline süsteem on soojuspump, mis kasutab maad jahutusradiaatorina (suvel) või soojusallikana (talvel).

Geotermilises süsteemis kasutatakse torusid (maapinna külmumisjoone alla), mida nimetatakse silmuseks. Silmuses olevad torud on kõige sagedamini valmistatud plastikust ja täidetud vee ja antifriisi lahusega. Pumbaga veelahus ringleb kodus asuvasse soojuspumpa. Seal kasutavad kompressor ja soojusvaheti kodu soojendamiseks või jahutamiseks nominaalset 55-kraadist vett.

Talvel on õhk (nt 10 kraadi F) külmem kui maa temperatuur maa all (nt 55 kraadi F). Geotermiline süsteem tsirkuleerib vesilahuse läbi maasilmuse ja neelab maapinnast tulevat soojust. Nominaalne 55-kraadine vesi juhitakse soojuspumba või ahju, et seda vastavalt vajadusele täiendavalt kuumutada, ja jaotatakse seejärel kanalite kaudu kogu kodus.

Suvel on õhk (nt 90 kraadi F) kuumem kui 55 kraadi kraadi maa all. Siin neelab geotermiline soojusvaheti kodus soojust ja süsteem tsirkuleerib vesilahuse läbi maasilmuse, et see maha jahutada, suunates soojuse maasse. Seejärel kasutab soojusvaheti jahedat vett ja jaotatakse kanalite kaudu kogu kodus maja jahutamiseks.

Geotermiliste süsteemide kulud ja omadused

• Geotermiline on väga energiasäästlik kütte- ja jahutusmaasoojuspumba süsteem, mille kasulikkuse kokkuhoid on võrreldes tavapäraste gaasiga sundõhusüsteemide ja õhust saadavate soojuspumpadega vahemikus 25–50 protsenti.
• Tasuvusaeg on 5–10 aastat, kuid palju lühem, kui võrrelda seda täiesti elektritakistuse kütte- ja jahutusvõimalusega, kus geotermiline energia võib tarbida kuni 75 protsenti vähem energiat.
• Alates 01. jaanuarist 2017 on geotermilise soojuse maksusoodustuseks 300 dollarit ainult juhul, kui soojuspumba süsteem vastab DOE Energy Star SEER ja COP standarditele. Varasemad maksukrediidid lõppesid 31. detsembril 2016.
• Geotermilist soojust võib mõnel juhul modifitseerida olemasoleva õhukäitlejaga ahju jaoks. Samuti võite leida geotermilised soojuspumbad, millel on oma integreeritud õhukäsitlus. Kui teie majas on sooja veega põrandakütet, saab seda ka geotermilise süsteemiga moderniseerida.

Geotermiliste süsteemide tüübid

Maasilmusega maasoojuspumba süsteemid paigaldatakse kõige sagedamini suletud ahelaga süsteemidena. See tähendab, et ahelas olev vedelik tsirkuleeritakse pidevalt. Avatud ahelaga süsteemid on vähem levinud ja kasutavad soojusvaheti vedelikuna põhjakaevu, järve, jõge või muud pinnavett. Seejärel lastakse vesi pärast kasutamist tagasi maasse või veekogusse.

Suletud ahelaga süsteemid paigaldatakse tavaliselt horisontaalse, vertikaalse või veekogu süsteemidena. Veekogude süsteemid kasutavad pinnaveekogudes pideva soojusallikana, mitte maapinda. Vaatame need kolm erinevat meetodit üle.

Horisontaalne silmus: horisontaalse silmuse süsteemid on kõige ökonoomsemad paigaldada, kuid nende üks puudusi on horisontaalsete maasilmuste paigaldamiseks vajalik maa suurus. Geotermiline süsteem võib vajada sõltuvalt maja suurusest ja koormustest 1500–3000 sirget jalga toru või rohkem. Kui teil on olemas vajalik maa, on kõige levinum elamuviis paigaldada kaks toru kõrvuti viie jala sügavasse kraavi või üks toru juhtida kuue jala sügavasse kraavi ja teine ​​nelja jalga sügavasse kraavi.

Kolmandat meetodit saab kasutada juhul, kui pikemaks torude läbimiseks vajalik maa pole hõlpsasti kättesaadav. Selle meetodi abil toimub toru silmus või rullimine sügavamates lühikestes kaevikutes. See võimaldab vajalikku pinnakontakti pinnasega, kuid kaeviku pikkus on vähem horisontaalne.

Vertikaalne silmus: vertikaalse silmusega süsteemi kasutatakse olukordades, kus nõutav maa on kitsas või kui pinnas ei soodusta kaevamist. Horisontaalsüsteemi paigaldamiseks kallim on vertikaalsüsteemis puuritud aukude seeria. Avad on tavaliselt 4 ”läbimõõduga ja paigutatud üksteisest umbes 20 kaugusele. Sügavus sõltub süsteemi konstruktsioonist ja pinnasest, kuid võib ulatuda 100-400 jalga sügavusele. Torud juhitakse alla ja tagatakse iga puuritud augu külge ja ühendatakse üle selle kaevatud kollektoritoruga, mis ühendab süsteemi maja soojuspumbaga.

Veekogu: Teine vähem levinud meetod maasoojuse hõivamiseks on läheduses asuva veekogu kasutamine nagu tiik või järv. Selle meetodi abil jookseb plasttoru soojuspumbast veekogu juurde ja asetatakse veepinna alla 8 kuni 10 jalga mähistesse. Veekogu peab olema piisava suurusega, et toetada geotermilisi soojuskoormusi, ja sellel peab olema sobiv sügavus. Sageli on vaja kooskõlastamist kohalike ja riigiasutustega.

Geotermilise süsteemi kulud

Geotermilise süsteemi paigaldamise maksumus sõltub kasutatava silmusüsteemi tüübist ja geotermilise süsteemi enda suurusest. Horisontaalse maasilmuse geotermilise süsteemi kulud on umbes 2700, 00 dollarit tonni kohta 2017. aasta dollarites. Vertikaalse silmussüsteemi valimisel suurenevad kulud märkimisväärselt, kuna puurimiskulud võivad sõltuvalt pinnasest, saidi kasutamisest ja süsteemi suurusest olla 30 000–40 000 dollarit või rohkem.

Õige rakenduse korral võib maasoojus olla tasuv ja keskkonnasõbralik lahendus kodu kütmiseks ja jahutamiseks. Tasub vaadata, eriti kui vastus on otse teie jalgade all.