Geotermisk varmepumpe: hvordan den fungerer

Gitt all oppmerksomheten til solenergi i disse dager, kan du bli overrasket over å lære den av de mest lovende løsningene på høye energikostnader er ikke oppe på himmelen, men begravet dypt under deg plen.

Les videre for å forstå hvordan geotermiske varmepumper fungerer, hvor mye de koster og om de er en smart investering.

Er geotermiske varmepumper verdt pengene?

Supereffektive geotermiske varmepumper gir ren, stille oppvarming og nedkjøling mens du reduserer strømregningene med opptil 70 prosent. "Med denne teknologien kan alle sitte på toppen av sin energiforsyning i livet," sier TOH rørlegger- og oppvarmingsekspert Richard Trethewey.

Geotermisk varmepumpesystem

I prinsippet fungerer en geotermisk varmepumpe som en konvensjonell varmepumpe, ved å bruke høytrykks kjølemiddel for å fange og flytte varme mellom innendørs og ut. Forskjellen er at konvensjonelle systemer samler varmen - og blir kvitt den - gjennom luften utenfor. Geotermiske systemer, derimot, overfører varme gjennom lange sløyfer med væskefylt rør begravet i bakken.

Geotermisk oppvarming og kjøling

Som våre grotteboende forfedre oppdaget for lenge siden, hvis du går langt nok under jorden, holder jordens temperatur seg på konstant 50 grader eller så, uansett hvor varmt eller kaldt det blir ute. Så mens en konvensjonell "luftkilde" varmepumpe sliter med å fjerne varme fra frysende vinterluft eller å dumpe den ned i sommerhøsten, er den "bakkekilde" -motstykke har den relativt enkle jobben med å trekke ut og betale varme gjennom 50-graders væske som sirkulerer i bakken Løkke.

Effektivitet

Derfor tar det bare en kilowattime strøm for en geotermisk varmepumpe å produsere nesten 12 000 Btu kjøling eller oppvarming. (For å produsere samme antall Btus bruker en standard varmepumpe på en 95-graders dag 2,2 kilowattimer.) Geotermiske systemer er dobbelt så effektiv som de topprangerte klimaanleggene og nesten 50 prosent mer effektive enn de beste gassovnene, hele året rund.

En annen fordel er at det ikke er behov for en støyende utendørsvifte for å bevege luft gjennom kompressorbatteriene. Geotermiske enheter pumper ganske enkelt væske, slik at de kan parkeres innendørs, trygt for vær og vind. De fleste kommer med 10 års garanti, men de kan vare mye lenger. I de 29 årene siden Jim Partin, en av teknologiens tidligste adoptere, installerte en i huset hans i Stillwater, Oklahoma, har han bare byttet ut to kontaktbrytere.

Kostnader og skatteinsentiver

Til tross for disse fordelene ble bare 47 000 geotermiske enheter installert i fjor i USA. Det er bare et lite blips sammenlignet med omtrent en million konvensjonelle varmepumper solgt i samme periode, selv om grunnvarmepumper koster omtrent det samme å kjøpe.

Her er rubben: Du må begrave mye rør-omtrent 1500 til 1800 fot for et typisk 2000 kvadratmeter stort hjem. (Den faktiske lengden bør beregnes av en ekspert, basert på de optimale varme- og kjølebelastningene for huset.) Et oppsett den størrelsen kan koste så mye som $ 20 000 å installere, avhengig av jordforhold og hvor mye graving og boring er involvert.

Et hus på en stor tomt, for eksempel, kan kanskje bruke rør lagt horisontalt i lange, 4 fot dype grøfter. Hus på små tomter eller steinete avsatser kan kreve tre eller fire hull boret omtrent 300 fot rett ned, en mye mer kostbar prosess.

Selv med denne betydelige front-end-investeringen er geotermiske systemer så energisnær at tilbakebetalingstiden er bemerkelsesverdig kort. En studie av Air Force Institute of Technology beregnet at det i gjennomsnitt tar bare sju til åtte år å få tilbake kostnadene.

Det faktiske break-even-punktet avhenger av lokale nyttepriser, utgravnings-/borekostnader, hvor godt ditt huset er isolert, effektiviteten til modellen du velger, og hvilke insentiver staten eller verktøyene dine har gi. En god installatør som har kunnskap om oppvarming og kjøling, så vel som din lokale geologi, kan gjøre disse beregningene for deg.

Det nåværende føderale insentivet er begrenset til standard skattefradrag på $ 300 for Energy Star HVAC -installasjoner. (Kanadiere som ettermonterer et eksisterende hjem med geotermi kvalifiserer for et føderalt tilskudd på 3500 dollar.)

Noen fremtidsrettet verktøy har tilbudt lån med lav rente til huseiere som er villige til å ta i bruk teknologien. "Det er en vinn-vinn-ordning," sier Steve Rosenstock, leder for energiløsninger ved Edison Electric Institute, en sammenslutning av verktøy. "Verktøyene reduserer toppbehovet for oppvarming og kjøling ettersom kundene dramatisk senker strømregningen."

Og fordi jordsløyfene i plast skal vare 50 år eller mer, kan utbetalingen for huseiere og miljøet vare i generasjoner.

Det grunnleggende

Hva det er: Et elektrisk drevet varme- og kjølesystem som overfører varme mellom huset og jorden ved hjelp av væske som sirkuleres gjennom lange sløyfer med underjordiske rør.

Hvordan det fungerer: En innendørs varmepumpe bruker en grunnleggende kjølesyklus - fordampning, komprimering, kondens og utvidelse - for å fange og distribuere varme fra og til bakken for å varme huset om vinteren og kjøle det inn sommer.

Fordeler: Reduserer oppvarmings- og kjøleregninger for hjemmet med 30 til 70 prosent. Eliminerer støyende utendørs kompressorer og vifter. Reduserer klimagassutslipp med tilsvarende å plante 750 trær eller ta to biler av veien.

Hva du skal se etter: For føderale skattefradrag må pumper oppfylle Energy Star -effektivitetsstandarder. For lukkede systemer trenger du en EER på 14,1 og en COP (ytelseskoeffisient) på 3,3.

Hvor får du det: For å finne produsenter, besøk Geotermisk varmepumpekonsortium nettsted. For å finne utdannede installatører og designere som kjenner den lokale geologien og hvordan du skal størrelsessystemer for maksimal effektivitet, gå til International Ground Source Heat Pump Association's nettsted.

Hva det koster: $ 15 000– $ 20 000 installert for systemet, inkludert jordsløyfer, varmepumpe og kontroller. De Database over statlige insentiver for fornybar energi gir oppdatert informasjon om statlige insentivprogrammer.

Kan jeg ettermontere en? Ettermontering av et grunnkildesystem er ikke vanskelig, så lenge det er mulig å begrave jordsløyfen. Et hus trenger kanaler for å distribuere kjølig luft på varme dager. De samme kanalene kan gi varm luft om vinteren.

Noen geotermiske varmepumper kan koble til en eksisterende luftbehandler, andre enheter har sin egen integrerte luftbehandler. Hus med varmtvannsoppvarming kan også bruke geotermiske systemer, selv om ytterligere radiatorer kan være nødvendige fordi disse systemene ikke når de høyere temperaturene på drivstoffkjeler. (Det er ikke et problem for strålende gulvvarme, som opererer ved lavere temperaturer.)