Геотермальное тепло составляет около двух процентов от общего рынка отопления в США, где установлено более 1,3 миллиона систем. Геотермальная система не сжигает ископаемое топливо для производства тепла. Передает тепло. И в этом его прелесть: для передачи тепла требуется меньше энергии, чем для производства тепла.
Как работают геотермальные системы
Чтобы использовать тепло, накопленное в земле, геотермальная система улавливает и преобразует это тепло для использования в домашних условиях. Компоненты системы включают петлю из трубы, жидкость для поглощения и передачи тепла и тепловой насос для обработки тепла для использования. Для улавливания тепла жидкость циркулирует по трубе, закопанной в земле. По мере того, как он циркулирует, он поглощает накопленное землей тепло, которое остается постоянным на уровне от 50 до 60 градусов по Фаренгейту на 10 футов ниже уровня земли.
Нагретая жидкость поступает в тепловой насос. В этом блоке тепло от жидкости по трубопроводу поглощается жидким хладагентом, запечатанным в блоке. Этот хладагент испаряется и сжимается, что повышает его температуру примерно до 100 градусов по Фаренгейту.
Теперь газ, хладагент проходит через теплообменник, где тепло отводится и закачивается в дом. После отвода тепла хладагент охлаждается. Он возвращается в жидкое состояние и продолжает циркулировать, непрерывно поглощая и используя тепло, передаваемое от земли через жидкость по трубопроводу.
Эффективное отопление, не требующее особого ухода
Геотермальные тепловые насосы стали довольно эффективными. Их тепловая эффективность указывается коэффициентом полезного действия, или COP, соотношением количества тепла, выделяемого на британскую тепловую единицу (британские тепловые единицы) потребляемой энергии.
Тепловые насосы, соответствующие стандарту Energy Star, имеют КПД нагрева, начиная с 2,8, что означает, что на каждую единицу энергии, используемую для питания системы, подается 2,8 единицы тепла.
Геотермальные системы просты в обслуживании. Правильно установленная и заглубленная петля может прослужить почти 50 лет. Механические элементы устанавливаются в помещении и обычно требуют только периодических проверок и замен фильтров.
Замкнутые системы
Геотермальные системы отопления работают как по замкнутому, так и по разомкнутому контуру. Выбор используемого контура зависит от факторов участка, таких как состав почвы, ландшафтный дизайн и подземные коммуникации.
В замкнутом контуре жидкий раствор используется в герметичном трубопроводе, установленном горизонтально или вертикально под землей.
Горизонтальные петли используются, когда имеется достаточно полезной земли. Трубы устанавливаются в траншеях, вырытых примерно на шесть футов глубиной и от 100 до 600 футов длиной, в зависимости от размера системы.
Вертикальные петли - единственный выбор, когда доступное пространство ограничено, если домовладелец не хочет, чтобы ландшафт нарушался или где при рытье можно встретить много камней. Для установки трубы с помощью бурового оборудования просверливаются скважины малого диаметра глубиной от 100 до 400 футов. Вертикальные петли соединяются с домом через горизонтальную подземную трубу. При бурении вертикальных петель применяются нормы бурения скважин.
Герметичная система также может быть размещена на дне пруда, если на территории есть пруд. Петли для прудов могут быть наиболее экономичным вариантом, поскольку можно исключить большую часть затрат на земляные работы.
Системы с открытым контуром
В системе с открытым контуром используется тепло колодезной воды, а не тепло земли. Подземные воды, температура которых также остается относительно постоянной круглый год, переносятся в блок теплового насоса, а тепло извлекается способом, аналогичным системе с замкнутым контуром.
Вода не циркулирует, но проходит один проход и удаляется. Его можно выбросить в канаву, дренажную плитку или пруд. Его также можно вернуть на уровень грунтовых вод через обратную скважину, пробуренную в земле. Однако, учитывая опасения по поводу истощения и загрязнения водоносных горизонтов, важно проверить местные условия и нормы, прежде чем выбирать этот тип системы.
Затраты и окупаемость
Первоначальные затраты на установку и оборудование геотермальных тепловых насосов меняются в зависимости от зрелости местного рынка, типа и размера системы, а также места расположения. Нет сомнений в том, что вначале система будет стоить больше, чем обычная печь на ископаемом топливе.
Если в доме нет воздуховодов, домовладельцу, возможно, придется добавить это в стоимость. Однако в небольшом доме, в котором используется тепло плинтуса, можно отказаться от установки воздуховодов.
По приблизительным оценкам стоимость геотермальной наземной системы составляет от 1000 до 2500 долларов за тонну мощности. Согласно Федеральной программе управления энергетикой Министерства энергетики, тонна мощности соответствует 12 000 британских тепловых единиц в час. По оценкам, в условиях жаркого климата на каждые 550 квадратных футов требуется тонна мощности.
Стоимость геотермального тепла заключается в его окупаемости. Система обеспечивает больше энергии на единицу потребляемой энергии, чем обычные системы, с КПД до 400% по сравнению с КПД от 75 до 90% для печей, работающих на ископаемом топливе.
По словам Джима Боса, исполнительного директора Международной ассоциации наземных тепловых насосов при Университете штата Оклахома в Стиллуотере, штат Оклахома, в существующем доме со старой печью можно ожидать повышения эффективности примерно на 50 процентов за счет перехода на геотермальную энергию. От нового дома с лучшей печью на ископаемом топливе можно ожидать улучшения на 30 процентов.
Получите максимум от своей геотермальной системы
Не ждите, что новая система решит ваши проблемы с отоплением, если вы не уменьшите тепловую нагрузку. Закройте все утечки. Убедитесь, что уплотнитель в хорошем состоянии и система воздуховодов не протекает. Устраните сквозняки. Подумайте о том, чтобы провести оценку потери тепла / притока тепла / утечки в доме.
Найдите сертифицированную компанию с людьми, специально обученными геотермальным технологиям, и получите больше, чем предложите. Спросите рекомендации и позвоните этим домовладельцам. Попросите показать установки, выполненные компанией.
Обсудите преимущества гибридной системы. Тепловой насос с грунтовым источником можно добавить к существующей печи с принудительной подачей воздуха и использовать ее нагнетатель. Тепловые насосы с двумя источниками тепла менее затратны в установке и более эффективны, чем установка только с воздушным источником. Спросите о нагнетателях с регулируемой скоростью и многоскоростных компрессорах в системе, чтобы повысить комфорт и эффективность.
Учитывайте способность системы производить горячую воду. Устройство, называемое «пароохладитель», может дополнять производство горячей воды для бытового потребления за счет использования избыточного тепла во время работы системы. Для тех, кто хочет, чтобы система обеспечивала все потребности в горячей воде, есть несколько систем полного спроса, в которых используется отдельный блок для горячего водоснабжения.