BanksPhotos / GettyImages
Chcete ušetřit energii a ušetřit peníze na vytápění i chlazení vašeho domu? Odpověď není jen přímo pod nosem, ale může být přímo pod nohama!
Pod linií mrazu několik stop zjistíte, že země má průměrnou teplotu asi 55 stupňů F. Teplo přichází z vrstvy horké roztavené horniny hluboko v zemské kůře zvané magma. Magma může dosáhnout teploty 2400 ° F a jak toto teplo vyzařuje, v závislosti na zeměpisné šířce se teploty půdy mohou lišit od 45 ° F do 75 ° F. To vytváří pěkný spolehlivý a udržitelný zdroj tepla, který lze využít pro naše potřeby vytápění a chlazení domů.
Tato konstantní teplota Země se používá v geotermální energii nebo zemní tepelné čerpadlo. Na rozdíl od pece, která spaluje zemní plyn nebo olej, aby v zimě produkoval teplo, geotermální tepelné čerpadlo koncentruje teplo, které je v zemi těsně pod povrchem. Geotermální lze použít nejen k vytápění a chlazení našeho domu, ale také k ohřevu naší domácí vody.
Jak funguje geotermální systém
Jak se tedy tato magie děje? No, je to opravdu docela jednoduché. Geotermální systém je tepelné čerpadlo, které využívá Zemi jako chladič (léto) nebo jako zdroj tepla (zima).
Geotermální systém bude používat řadu potrubí (zakopaných pod linií mrazu v zemi), která se nazývá smyčka. Trubky ve smyčce jsou nejčastěji vyrobeny z plastu a naplněné vodou a nemrznoucím roztokem. Čerpadlo cirkuluje vodní roztok do tepelného čerpadla uvnitř domácnosti. Tam kompresor a výměník tepla používají jmenovitou vodu o teplotě 55 stupňů k vytápění nebo chlazení domu.
V zimě je vzduch (např. 10 ° F) chladnější než zemská teplota v podzemí (např. 55 ° F). Geotermální systém cirkuluje vodní roztok zemní smyčkou a absorbuje teplo ze Země. Nominální voda o teplotě 55 ° C se přivádí do tepelného čerpadla nebo pece, aby se podle potřeby dále ohřála, a poté se distribuuje potrubím po celém domě.
V létě je vzduch (např. 90 ° F) teplejší než 55 ° F pod zemí. Zde geotermální tepelný výměník pohlcuje teplo v domácnosti a systém cirkuluje vodní roztok skrz zemní smyčku, aby jej ochladil, a odvádí teplo do země. Chladná voda je potom využívána výměníkem tepla a distribuována potrubím po celém domě k chlazení domu.
Náklady a vlastnosti geotermálních systémů
- Geotermal je energeticky velmi efektivní systém tepelného čerpadla pro vytápění a chlazení pozemních zdrojů s úsporami energie oproti konvenčním plynovým systémům s nuceným oběhem vzduchu a tepelným čerpadlům získávaným vzduchem mezi 25 a 50 procenty. Zpětná návratnost je mezi 5 až 10 lety, ale v porovnání s možnost elektrického odporového vytápění a chlazení, kde geotermální energie může spotřebovat až o 75 procent méně elektrické energie. Od 1. ledna 2017 má geotermální energie nárok na federální daňový kredit ve výši 300 USD, pokud systém tepelného čerpadla splňuje standardy DOE Energy Star SEER a COP. Předchozí daňové úlevy skončily 31. prosince 2016. Geotermální palivo může být v některých případech dovybaveno do stávající pece s obsluhou vzduchu. Najdete zde také geotermální tepelná čerpadla, která mají vlastní integrovaný ovladač vzduchu. Pokud má váš dům teplovodní podlahové teplo, lze jej také vybavit geotermálním systémem.
Druhy geotermálních systémů
Systémy geotermálního tepelného čerpadla zemní smyčky jsou nejčastěji instalovány jako systém uzavřené smyčky. To znamená, že tekutina ve smyčce je neustále recirkulována. Systémy s otevřenou smyčkou jsou méně běžné a používají jako tekutinu pro výměník tepla zemní studnu, jezero, řeku nebo jinou povrchovou vodu. Voda je poté po použití vypuštěna zpět do země nebo do vodního útvaru.
Systémy s uzavřenou smyčkou se obvykle instalují jako systémy horizontální smyčky, vertikální smyčky nebo vodní útvary. Vodní systémy používají útvary povrchové vody jako stálý zdroj tepla na rozdíl od země. Podívejme se na tyto tři různé metody.
Horizontální smyčka: Systémy horizontální smyčky jsou nejúspornější při instalaci, ale jednou z jejich nevýhod je množství půdy potřebné k instalaci vodorovných zemních smyček. Geotermální systém může vyžadovat 1 500 až 3 000 lineárních stop potrubí nebo více v závislosti na velikosti domu a zatížení. Pokud máte k dispozici požadovaný pozemek, nejobvyklejší obytnou metodou je instalace dvou trubek vedle sebe do pětimetrového hlubokého příkopu nebo jedna trubka vedená do šestimetrového hlubokého příkopu a druhá do čtyřmetrového hlubokého příkopu.
Třetí způsob lze použít tam, kde požadovaná plocha pro delší cykly potrubí není snadno dostupná. Tato metoda smyčky nebo svitky potrubí v hlubších krátkých zákopech. To umožňuje požadovaný povrchový kontakt s půdou, ale v menší horizontální délce výkopu.
Svislá smyčka: Svislá smyčka se používá v situacích, kdy je požadovaná půda těsná nebo půda nevede k příkopu. Pro instalaci je vertikální systém nákladnější než horizontální systém a používá řadu vyvrtaných otvorů. Otvory mají průměr 4 "v průměru a jsou rozmístěny kolem 20 od sebe. Hloubky závisí na konstrukci systému a půdách, ale mohou se pohybovat v hloubce 100 až 400 stop. Trubky jsou přiváděny dolů a zpět nahoru do každého vyvrtaného otvoru a jsou spojeny trubkou se zkráceným potrubím přes vrchol, která spojuje systém s tepelným čerpadlem v domě.
Vodní útvar: Další méně běžnou metodou zachycování zemního tepla je použití blízkého vodního útvaru, jako je rybník nebo jezero. Při tomto způsobu vede plastová trubka z tepelného čerpadla do vodního útvaru a je umístěna ve svitcích 8 až 10 stop pod vodní hladinou. Vodní útvar musí mít dostatečnou velikost, aby podporoval geotermální tepelné zatížení a měl správnou hloubku. Často je nutná koordinace s místními a státními agenturami a jejich schválení.
Náklady na geotermální systém
Náklady na instalaci geotermálního systému se budou lišit v závislosti na typu použitého smyčkového systému a velikosti samotného geotermálního systému. Náklady na horizontální geotermální systém zemní smyčky jsou asi 2 700, 00 USD za tunu v dolarech 2017. Pokud se rozhodnete pro systém s vertikální smyčkou, náklady se výrazně zvýší, protože náklady na vrtání by mohly být 30 000 až 40 000 $ nebo více v závislosti na půdě, přístupu k webu a velikosti systému.
Při správné aplikaci může být geotermální zdroj nákladově efektivním a ekologicky citlivým řešením pro vytápění a chlazení domů. Vyplatí se podívat, zvláště když je odpověď přímo pod nohama.
