БанкиФото / GettyImages
Ви хочете заощадити енергію та заощадити гроші як на опаленні, так і на охолодженні будинку? Ну, відповідь не тільки прямо під носом, це може бути прямо під ногами!
Внизу лінії морозу в декількох футах ви знайдете землю середньою температурою близько 55 градусів F. Тепло надходить від шару розплавленої гірської породи глибоко в земній корі під назвою магма. Магма може досягати температури 2400 градусів Цельсія, і коли ця тепло випромінюється, залежно від географічної широти, температура ґрунту може змінюватись від 45 ° F до 75 ° F. Це створює приємне надійне та стійке джерело тепла, яке можна використовувати для наших потреб в опаленні та охолодженні будинку.
Ця постійна температура землі використовується в геотермалі або наземний тепловий насос. На відміну від печі, яка спалює природний газ або нафту для отримання тепла взимку, геотермальний тепловий насос концентрує тепло, яке знаходиться в землі трохи нижче поверхні. Геотермальні можна не тільки використовувати для обігріву та охолодження нашого будинку, але і для обігріву нашої побутової води.
Як працює геотермальна система
То як же ця магія відбувається? Ну, це справді досить просто. Геотермальна система - це тепловий насос, який використовує землю як тепловідвід (літо) або джерело тепла (взимку).
Геотермальна система використовуватиме ряд труб (закопаних нижче лінії морозу в землі), які називаються петлею. Труби в петлі найчастіше виготовляються з пластику і заповнюються розчином води та антифризу. Насос циркулює водний розчин до теплового насоса всередині будинку. Там компресор і теплообмінник використовують номінальну 55-градусну воду для нагрівання або охолодження будинку.
Взимку повітря (наприклад, 10 градусів F) холодніше за земну температуру під землею (наприклад, 55 градусів F). Геотермальна система циркулює водний розчин через грунтовий контур і поглинає тепло з землі. Номінальна 55-градусна вода подається до теплового насоса чи печі для подальшого нагрівання за необхідності, а потім розподіляється повітропроводами по всьому будинку.
Влітку повітря (наприклад, 90 ° F) гарячіше, ніж 55 градусів F під землею. Тут геотермальний теплообмінник поглинає тепло в оселі, і система циркулює водний розчин через контур ґрунту для його охолодження, скидаючи тепло в землю. Потім прохолодну воду використовують теплообмінник і розподіляють каналізацією по всьому будинку для охолодження будинку.
Витрати та характеристики геотермальних систем
- Геотермальна - це дуже енергоефективна система теплового насосу з нагріванням та охолодженням наземного джерела, що забезпечує економію коштів на звичайних системах з примусовим повітрям та тепловими насосами з повітряним джерелом від 25 до 50 відсотків. Окупність становить від 5 до 10 років, але набагато коротше, якщо порівнювати з опція нагрівання та охолодження електричного опору, в якій геотермальна може використовувати до 75 відсотків менше електричної енергії. З 01 січня 2017 року геотермальний придатний до федерального податкового кредиту в розмірі 300 доларів США, якщо система теплового насоса відповідає стандартам DOE Energy Star SEER та COP. Попередні податкові кредити закінчилися 31 грудня 2016 р. Геотермальна може бути в деяких випадках переоснащена до існуючої печі з повітронавантажувачем. Ви також можете знайти геотермальні теплові насоси, які мають власний інтегрований обробник повітря. Якщо у вашому будинку є тепло на плінтусі з гарячою водою, це також може бути дооснащено геотермальною системою.
Типи геотермальних систем
Геотермальні теплонасосні системи наземного циклу найчастіше встановлюються як система із замкнутим циклом. Це означає, що рідина в циклі постійно рециркулює. Системи з відкритим контуром зустрічаються рідше і використовують ґрунтовий колодязь, озеро, річку чи інші поверхневі води як рідину для теплообмінника. Потім воду скидають назад у землю або у водойму після використання.
Системи із закритим циклом зазвичай встановлюються у вигляді горизонтальної петлі, вертикальної або водяної системи. Водні тіла використовують поверхневі водойми як постійне джерело тепла на відміну від землі. Давайте розглянемо ці три різні методи.
Горизонтальна петля: горизонтальні петлеві системи найбільш економічні для встановлення, але одним з їх недоліків є кількість землі, необхідної для встановлення горизонтальних петель заземлення. Геотермальна система може вимагати від 1500 до 3000 лінійних футів труби або більше, залежно від розміру будинку та навантажень. Якщо у вас є необхідна земля, найпоширенішим житловим методом є або встановити дві труби поруч у п’ятифутовій глибокій траншеї, або одну трубу прокласти в глибокій траншеї за шість футів, а іншу в глибокій траншеї в чотири фути.
Третій метод може бути використаний, коли необхідна земля для триваліших пробігів труби недоступна. Цей метод замикає або згортає трубу в більш глибокі короткі траншеї. Це дозволяє забезпечити необхідний контакт поверхні з грунтом, але менше горизонтальної довжини траншеї.
Вертикальна петля: система вертикальної петлі застосовується в ситуаціях, коли потрібна земля є щільною або ґрунти не сприяють викопуванню траншей. Дорожче, ніж горизонтальна система для установки, вертикальна система використовує ряд просвердлених отворів. Отвори номінально 4 ”в діаметрі і розташовані близько 20 один від одного. Глибини залежать від конструкції системи та ґрунтів, але можуть становити від 100 до 400 футів у глибину. Труби подаються і резервуються до кожного пробуреного отвору до і з'єднуються трубою з траншеєю колектора вгорі, яка з'єднує систему з тепловим насосом в будинку.
Водойма: Ще один менш поширений метод уловлювання ґрунтового тепла - використання водойми поблизу, як ставок чи озеро. За допомогою цього методу пластикова труба проходить від теплового насоса до водойми і розміщується в котушках на відстані 8 - 10 футів під поверхнею води. Водойма має бути відповідного розміру, щоб підтримувати геотермальні теплові навантаження і мати належну глибину. Часто потрібна координація та затвердження місцевих та державних органів.
Витрати геотермальної системи
Вартість установки геотермальної системи буде залежати від типу використовуваної петлевої системи та розміру самої геотермальної системи. Витрати на геотермальну систему горизонтальної петлі становлять близько 2700, 00 доларів за тонну в 2017 році доларів. Якщо ви вибрали систему вертикальної петлі, вартість істотно зросте, оскільки витрати на буріння можуть становити від 30 000 до 40 000 доларів або більше залежно від ґрунтів, доступу на ділянку та розміру системи.
У правильному застосуванні геотермальна може бути рентабельним та екологічно чужим рішенням для опалення та охолодження будинку. Це варто подивитися, особливо коли відповідь знаходиться прямо під ногами.
