BankeFotografije / GettyImages
Želite li uštedjeti energiju i uštedjeti novac i na grijanju i hlađenju vašeg doma? Pa, odgovor nije samo pravo pod nosom, može biti i točno pod nogama!
Ispod linije smrzavanja nekoliko metara uvidjet ćete da je tlo prosječna temperatura od oko 55 stupnjeva F. Toplina dolazi od sloja vruće rastopljene stijene duboko u zemljinoj kori zvanoj magma. Magma može doseći temperature od 2400 stupnjeva F, a kako se ta toplina zrači, ovisno o zemljopisnoj širini, temperature tla mogu varirati između 45 ° F i 75 ° F. To stvara lijep pouzdan i održiv izvor topline koji se može iskoristiti za naše potrebe grijanja i hlađenja.
Ova konstantna temperatura zemlje koristi se u geotermalnom ili toplinska pumpa izvora tla. Za razliku od peći koja sagorijeva prirodni plin ili ulje za proizvodnju topline zimi, geotermalna toplinska pumpa koncentrira toplinu koja je u tlu odmah ispod površine. Geotermalni se ne mogu koristiti samo za zagrijavanje i hlađenje našeg doma, već i za zagrijavanje naše kućne vode.
Kako djeluje geotermalni sustav
Pa kako se događa ova magija? Pa, stvarno je prilično jednostavno. Geotermalni sustav je toplinska pumpa koja zemlju koristi kao toplotni hladnjak (ljeto) ili kao izvor topline (zimi).
Geotermalni sustav upotrijebit će niz cijevi (zakopanih ispod linije smrzavanja u zemlji) koje se nazivaju petlja. Cijevi u petlji najčešće su izrađene od plastike i napunjene su otopinom vode i antifriza. Crpka cirkulira vodenu otopinu u toplinskoj pumpi unutar kuće. Kompresor i izmjenjivač topline koriste nazivnu vodu od 55 stupnjeva za zagrijavanje ili hlađenje kuće.
Zimi je zrak (npr. 10 stupnjeva F) hladniji od temperature zemlje pod zemljom (npr. 55 stupnjeva F). Geotermalni sustav cirkulira vodenu otopinu kroz podzemnu petlju i apsorbira toplinu iz zemlje. Nominalna voda od 55 stupnjeva dovodi se u toplinsku pumpu ili peć da se dodatno zagrijava, a zatim distribuira kanalizacijskim sustavom po cijelom domu.
Ljeti je zrak (npr. 90 stupnjeva F) topliji od 55 stupnjeva pod zemljom. Ovdje geotermalni izmjenjivač topline apsorbira toplinu u kući, a sustav cirkulira vodenu otopinu kroz podzemnu petlju kako bi se ohladila, ispuštajući toplinu u zemlju. Hladnu vodu zatim koristi izmjenjivač topline i distribuira kanalizacijski sustav u cijelom domu za hlađenje kuće.
Troškovi i karakteristike geotermalnih sustava
- Geothermal je energetski najučinkovitiji sustav toplinske pumpe za grijanje i hlađenje zemaljskog izvora s uštedom troškova u odnosu na konvencionalne plinske sustave i toplinske pumpe proizvedene iz zraka između 25 i 50 posto. Povrat je između 5 i 10 godina, ali mnogo je kraći ako se usporedi opcija grijanja i hlađenja sa svim električnim otporom, gdje geotermalni mogu koristiti do 75 posto manje električne energije. Od 1. siječnja 2017. geotermalni toplinski prihvatljivi su samo u iznosu od 300 američkih dolara ako sustav toplinske pumpe ispunjava DOE Energy Star SEER i COP standarde, Ranije porezne olakšice završile su 31. prosinca 2016. Getermalni se mogu u nekim slučajevima naknadno prilagoditi postojećoj peći s uređajem za upravljanje zrakom. Također možete pronaći geotermalne toplinske pumpe koje imaju vlastiti integrirani uređaj za rukovanje zrakom. Ako vaša kuća ima toplu vodu u podnožju, to se također može naknadno opremiti geotermalnim sustavom.
Vrste geotermalnih sustava
Geotermalni sustavi toplinske crpke za uzemljenje najčešće se ugrađuju kao sustav zatvorene petlje. To znači da se tekućina u petlji stalno recirkulira. Sustavi s otvorenom petljom rjeđe su i koriste podzemni bunar, jezero, rijeku ili drugu površinsku vodu kao tekućinu za izmjenjivač topline. Voda se nakon uporabe izbacuje natrag u zemlju ili u vodno tijelo.
Sustavi zatvorene petlje obično se ugrađuju kao vodoravni krug, sustavi vertikalne petlje ili vodenog tijela. Sustavi vodnih tijela koriste tijela površinskih voda kao konstantan izvor topline za razliku od tla. Pregledajmo ove tri različite metode.
Vodoravna petlja: Horizontalni petlji sustavi su najekonomičniji za ugradnju, ali jedan od njihovih nedostataka je količina zemlje koja je potrebna za postavljanje vodoravnih petlji. Geotermalni sustav može zahtijevati 1.500 do 3.000 linearnih stopa cijevi ili više, ovisno o veličini kuće i opterećenju. Ako imate na raspolaganju potrebnu zemlju, najčešća stambena metoda je ili instalirati dvije cijevi jedna pored druge u dubok rov s pet metara ili jednu cijev provesti u dubok rov duboku šest metara, a drugu u dubok rov dubok četiri metra.
Treća metoda može se koristiti tamo gdje potrebna zemlja za dulje staze cijevi nije lako dostupna. Ta metoda petlja ili zavojnice cijevi u dubljim kratkim rovovima. To omogućava potrebni kontakt površine s tlom, ali s manje vodoravne duljine rova.
Okomita petlja: sustav vertikalne petlje koristi se u situacijama kada je potrebna zemlja tijesna ili tla ne pogoduju rovovanju. Skuplji od vodoravnog sustava za instaliranje, vertikalni sustav koristi niz izbušenih rupa. Rupe su promjera nominalno 4 ”i međusobno su udaljene oko 20. Dubine ovise o dizajnu sustava i tlima, ali mogu se kretati od 100 do 400 stopa dubine. Cijevi se dovode i podupiru svaku izbušenu rupu i spajaju je preko cijevi za iskopavanje kroz cijev koja povezuje sustav s toplinskom pumpom u kući.
Vodelo tijelo: Još jedna manje uobičajena metoda hvatanja podzemne topline je upotreba vodenog tijela u blizini poput ribnjaka ili jezera. Ovom metodom plastična cijev ide od toplinske pumpe do vodnog tijela i postavlja se u zavojnice od 8 do 10 stopa ispod vodene površine. Vodno tijelo mora biti odgovarajuće veličine da podupire geotermalna toplotna opterećenja i imati odgovarajuću dubinu. Često je potrebna koordinacija i odobrenje lokalnih i državnih agencija.
Troškovi geotermalnog sustava
Trošak instaliranja geotermalnog sustava razlikuje se ovisno o vrsti korištenog petlje i veličini samog geotermalnog sustava. Troškovi za horizontalni geotermalni sustav uzemljenja iznose oko 2700, 00 dolara po toni u 2017. godini. Ako se odlučite za sustav vertikalne petlje, trošak će se značajno povećati jer troškovi bušenja mogu biti od 30 000 do 40 000 dolara ili više, ovisno o tlima, pristupu mjestu i veličini sustava.
U pravoj primjeni geotermalno može biti isplativo i ekološki osjetljivo rješenje za grijanje i hlađenje kuće. Vrijedno je pogledati, pogotovo kad je odgovor točno pod nogama.
