Geoterminen lämpöpumppu: miten se toimii

Parhaan mukavuuden ja energiansäästön saavuttamiseksi aloita kaivamalla reikä

Kuva:

Sähkökäyttöinen, geoterminen lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmä siirtää lämpöä talosi ja maan välillä käyttäen nestettä, joka kiertää maanalaisten putkien pitkien silmukoiden läpi.

Kuinka se toimii

Kun otetaan huomioon aurinkoenergian huomion kiinnittäminen näihin päiviin, saatat olla hämmästynyt siitä, että yksi lupaavimmista ratkaisuista korkean energian kustannuksiin ei ole taivaalla vaan haudattu syvälle nurmikon alle. Tehokkaat geotermiset lämpöpumput tarjoavat puhtaan, hiljaisen lämmityksen ja jäähdytyksen, mutta vähentävät hyötylaskuja jopa 70 prosentilla. "Tämän tekniikan avulla kaikki voisivat istua eliniän energiansaannin päällä", sanoo TOH-LVI- ja lämmitysasiantuntija Richard Trethewey.

Periaatteessa geoterminen lämpöpumppu toimii kuin tavallinen lämpöpumppu käyttämällä korkeapainepesuaineita lämmön talteenottoon ja siirtämiseen sisätiloissa ja ulkona. Erona on, että tavanomaiset järjestelmät keräävät lämmönsä - ja pääsevät eroon siitä - ulkoilman kautta. Geotermiset järjestelmät puolestaan ​​siirtävät lämpöä maanpintaan haudattujen nestemäisten putkien pitkien silmukoiden läpi.

Kuten luola-asumisten esivanhempamme löysivät jo kauan sitten, jos mennä riittävän pitkälle maan alle, maan lämpötila pysyy vakiona 50 astetta tai niin, ei väliä kuinka kuuma tai kylmä se tulee ulos. Joten kun tavanomainen "ilma-lähde" ​​-lämpöpumppu pyrkii poistamaan lämpöä talvilämpötilan pakastamisesta tai kaatamaan sen kesän karvaan, sen "maanlähteen" vastineella on verrattain helppo tehtävä lämmön poisto ja maksaminen 50 asteen läpi maakaasussa kiertävä neste. Siksi geotermiseen lämpöpumppuun tarvitaan vain yksi kilowattituntia sähköä, joka tuottaa lähes 12 000 Btu jäähdytystä tai lämmitystä. (Jotta tuotettaisiin sama määrä Btusia, vakiolämpöpumppu 95 asteen päivässä kuluttaa 2, 2 kilowattituntia.) Geotermiset järjestelmät ovat kaksi kertaa tehokkaampia kuin huippuluokan ilmastointilaitteet ja lähes 50 prosenttia tehokkaampia kuin parhaat kaasuuunit, ympäri vuoden.

Toinen etu on se, että ilman ääntä kompressorikelojen läpi ei tarvita meluisaa ulkoharjoitinta. Geotermiset yksiköt pumppaavat vain nestettä, joten ne voidaan pysäköidä sisätiloissa, turvallisina elementeiltä. Useimmilla on 10 vuoden takuu, mutta ne voivat kestää paljon kauemmin. 29-vuotiaana Jim Partinista, joka on yksi tekniikan aikaisimmista käyttöönottajista, asensi yhden Stillwateriin, Oklahomaan, taloon, ja hän korvasi vain kaksi kosketinkytkintä.

Kuva:

Lämpöpumpun osat

Kuten tavallisissa lämpöpumpuissa, geotermisen lämpöpumpun kylmäaine toimii silmukassa kompressorin, lauhduttimen, paisuntaventtiilin ja höyrystimen läpi, keräämällä lämpöä toisessa päässä ja antamalla sen toiselle. Jäähdytysnestevirtauksen suunta, joka ohjataan peruutusventtiilillä, määrittää, siirtyykö lämpö taloon talvella (esitetty) tai vedetään ulos siitä kesällä. Lisäyksellä höyrystin, järjestelmän jäännöslämpötila voi myös täydentää tavanomaista vedenlämmitintä, mikä vähentää energialaskuja.

Kustannukset ja verokannustimet

Näistä eduista huolimatta Yhdysvalloissa asennettiin viime vuonna vain 47 000 geotermistä yksikköä. Tämä on vain pieni blip verrattuna samaan aikaan myytyyn noin miljoonaan tavanomaiseen lämpöpumppuun, vaikka maanlähteiset lämpöpumput maksavat samalta. Tässä on hieroa: sinun täytyy haudata paljon putkea - noin 1500 - 1800 jalkaa tyypilliselle 2000 neliön jalkaiselle kotiin. (Asiantuntijan on laskettava todellinen pituus, joka perustuu talon optimaaliseen lämmitys- ja jäähdytyskuormitukseen.) Asennus, jonka koko voisi maksaa jopa 20 000 dollaria asentaa, riippuen maaperän olosuhteista ja kuinka paljon kaivamista ja poraus on mukana. Esimerkiksi suurella erällä oleva talo voisi käyttää vaakasuorassa olevia putkia pitkiä, 4-jalkaisia ​​syviä kaivoja. Pienten erien talot tai kiviset reunat saattavat vaatia kolmesta tai neljästä reikää, jotka on porattu noin 300 jalkaa suoraan alaspäin, paljon kalliimpaa prosessia.

Jopa tällä merkittävällä etupääteisellä investoinnilla geotermiset järjestelmät ovat niin energisiä, että takaisinmaksuaika on huomattavan lyhyt. Ilmavoimien teknologiainstituutin tutkimuksessa laskettiin, että kustannusten palauttamiseksi kuluu keskimäärin vain seitsemän - kahdeksan vuotta. Varsinainen katkaisupiste riippuu paikallisista hyödyllisyydestä, kaivamis- / porausmenoista, kuinka hyvin talo on eristetty, valitsemasi mallin tehokkuus ja mitä kannustimia, joita valtio tai apuohjelmat tarjoavat. Hyvä asentaja, joka on perehtynyt lämmitykseen ja jäähdytykseen sekä paikalliseen geologiaan, pystyy tekemään nämä laskelmat sinulle.

Nykyinen liittovaltion kannustin rajoittuu Energy Star HVAC -laitosten tavalliseen 300 dollarin verohyvitykseen. (Kanadalaiset, jotka asentavat nykyisen kodin geotermisellä energialla, voivat saada $ 3500: n liittovaltion apurahan.) Jotkut tulevaisuutta ajattelevat apuohjelmat ovat tarjonneet matalakorkoisia lainoja asunnon omistajille, jotka ovat halukkaita ottamaan teknologian käyttöön. "Se on win-win-järjestely", sanoo Steve Rosenstock, energiaratkaisujen johtaja Edison Electric Instituteissa, joka on apuohjelmien yhdistys. "Laitokset vähentävät lämmityksen ja jäähdytyksen huippukysyntää, koska heidän asiakkaansa laskevat huomattavasti sähkölaskujaan." Ja koska muoviset maasilmukat kestävät 50 vuotta tai enemmän, asunnon omistajille ja ympäristölle koituva voitto voi kestää sukupolvia.

Perusteet

Mikä se on

Sähkökäyttöinen lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmä, joka siirtää lämpöä talosi ja maapallon välillä käyttäen nestettä, joka kiertää maanalaisten putkien pitkiä silmukoita.

Kuinka se toimii

Lämpöpumppu sisätiloissa käyttää perusjäähdytyssykliä - haihtumista, puristusta, tiivistymistä ja laajennusta - lämmön talteenottoon ja talteenottoon talon lämmittämiseksi talvella ja sen jäähdyttämiseksi kesällä.

Miksi haluat

Leikkaa kotitalouksien lämmitys- ja jäähdytyslaskuja 30–70 prosentilla. Poistaa meluisat ulkokompressorit ja tuulettimet. Vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 750 puun istutuksella tai ottaa kaksi autoa pois tieltä.

Mitä etsiä?

Liittovaltion verohyvitysten osalta pumppujen on täytettävä Energy Star -tehokkuusstandardit. Suljetun järjestelmän järjestelmissä tarvitset EER: n 14, 1 ja COP (suorituskyvyn kerroin) 3, 3.

Mistä se saadaan

Valmistajien löytämiseksi käy Geotermisen lämpöpumppukonsortion verkkosivuilla. Jotta voit löytää koulutettuja asentajia ja suunnittelijoita, jotka tuntevat paikallisen geologian ja miten järjestelmien koko on mahdollisimman tehokas, siirry International Ground Source Heat Pump Associationin verkkosivuille.

Mitä se maksaa

Järjestelmään on asennettu 15 000 dollaria - 20 000 dollaria, mukaan lukien maasilmukat, lämpöpumppu ja säätimet. Uusiutuvan energian valtion kannustimien tietokanta (dsireusa.org) tarjoaa ajantasaista tietoa valtion kannustinohjelmista.

Voinko uudistaa yhden?

Maalähdejärjestelmän jälkiasennus ei ole vaikeaa, kunhan maasilmukan hautaaminen on mahdollista. Talo tarvitsee kanavia viileän ilman jakamiseksi kuumina päivinä. Samat kanavat voivat tarjota lämpimän ilman talvella. Jotkut geotermiset lämpöpumput voivat kytkeytyä olemassa olevaan ilmankäsittelylaitteeseen, muut yksiköt ovat oma integroitu ilmankäsittelylaite. Kuumavesilämmityksellä varustetut talot voivat käyttää myös geotermisiä järjestelmiä, vaikka lisäpatterit saattavat olla tarpeen, koska nämä järjestelmät eivät saavuta polttoainekattiloiden korkeampia lämpötiloja. (Tämä ei ole ongelma lattialämmön säteilyltä, joka toimii alhaisemmissa lämpötiloissa.)