Geotermalna toplotna črpalka: kako deluje

Glede na vso pozornost, ki se v teh dneh posveča sončni energiji, boste morda presenečeni, če boste to izvedeli Najbolj obetavna rešitev visokih stroškov energije ni na nebu, ampak globoko pod vami travnik.

Preberite, če želite razumeti, kako delujejo geotermalne toplotne črpalke, koliko stanejo in ali so pametna naložba.

Ali so geotermalne toplotne črpalke vredne denarja?

Izjemno učinkovite geotermalne toplotne črpalke zagotavljajo čisto, tiho ogrevanje in hlajenje, hkrati pa znižajo račune za do 70 odstotkov. "S to tehnologijo bi lahko vsi sedeli nad življenjsko oskrbo z energijo," pravi strokovnjak za vodovod in ogrevanje TOH Richard Trethewey.

Geotermalni sistem toplotne črpalke

Načeloma geotermalna toplotna črpalka deluje kot običajna toplotna črpalka z uporabo visokotlačnega hladilnega sredstva za zajemanje in premikanje toplote med notranjimi prostori in zunaj. Razlika je v tem, da običajni sistemi zbirajo toploto - in se je znebijo - skozi zunanji zrak. Geotermalni sistemi pa toploto prenašajo skozi dolge zanke cevi, napolnjene s tekočino, zakopane v zemljo.

Geotermalno ogrevanje in hlajenje

Kot so že zdavnaj odkrili naši predniki, ki živijo v jamah, se zemlja, če greš dovolj daleč pod zemljo, ohrani pri stalnih 50 stopinjah, ne glede na to, kako vroče ali hladno je zunaj. Torej, medtem ko se običajna toplotna črpalka z zračnim virom trudi odvzeti toploto zaradi zmrzovanja zimskega zraka ali jo odvreči v poletno blato, kolega "zemlja-vir" ima razmeroma enostavno delo pri pridobivanju in izločanju toplote skozi 50-stopinjsko tekočino, ki kroži po tleh zanka.

Učinkovitost

Zato geotermalna toplotna črpalka potrebuje le eno kilovatno uro električne energije, da proizvede skoraj 12.000 Btu hlajenja ali ogrevanja. (Za proizvodnjo enakega števila Btus standardna toplotna črpalka na 95-stopinjski dan porabi 2,2 kilovatne ure.) Geotermalni sistemi so dvakrat učinkovitejši od vrhunskih klimatskih naprav in skoraj 50 odstotkov učinkovitejši od najboljših plinskih peči, vse leto okrogel.

Druga prednost je, da ni potrebe po hrupnem zunanjem ventilatorju za premikanje zraka skozi tuljave kompresorja. Geotermalne enote preprosto črpajo tekočino, zato jih lahko parkiramo v zaprtih prostorih, zaščitenih pred vremenskimi vplivi. Večina ima 10-letno garancijo, vendar lahko traja veliko dlje. V 29 letih, odkar je Jim Partin, eden prvih uporabnikov tehnologije, enega namestil v svojo hišo v Stillwaterju v Oklahomi, je zamenjal le dve stikalni stikali.

Stroški in davčne spodbude

Kljub tem prednostim je bilo lani v ZDA nameščenih le 47.000 geotermalnih enot. To je le majhen udarec v primerjavi z v istem obdobju je bilo prodanih približno milijon konvencionalnih toplotnih črpalk, čeprav stanejo približno enako kupiti.

Tukaj je rub: Morate zakopati veliko cevi-približno 1500 do 1800 čevljev za tipičen dom s površino 2000 kvadratnih čevljev. (Dejansko dolžino mora izračunati strokovnjak na podlagi optimalnih ogrevalnih in hladilnih obremenitev hiše.) Nastavitev namestitev te velikosti bi lahko stala kar 20.000 USD, odvisno od stanja tal in količine kopanja in vrtanja vpleten.

Hiša na veliki parceli bi na primer lahko uporabila vodoravno položene cevi v dolge jarke, globoke 4 čevlje. Hiše na majhnih parcelah ali skalnatih policah bi lahko zahtevale tri ali štiri luknje, izvrtane približno 300 čevljev naravnost navzdol, kar je veliko dražji postopek.

Tudi s to pomembno vloženo naložbo so geotermalni sistemi tako energetsko skopi, da je obdobje vračila izjemno kratko. Študija Tehnološkega inštituta letalskih sil je izračunala, da v povprečju traja le sedem do osem let, da se povrnejo stroški.

Vaša dejanska točka preloma je odvisna od lokalnih komunalnih cen, stroškov izkopa/vrtanja in od tega, kako dobro ste hiša je izolirana, učinkovitost izbranega modela in kaj spodbuja vašo državo ali gospodarske javne službe zagotoviti. Dober monter, ki dobro pozna ogrevanje in hlajenje ter vašo lokalno geologijo, vam bo lahko naredil te izračune.

Sedanja zvezna spodbuda je omejena na standardno davčno olajšavo v višini 300 USD za instalacije HVAC Energy Star. (Kanadčani, ki obnavljajo obstoječi dom z geotermalno energijo, so upravičeni do zvezne podpore v višini 3.500 USD.)

Nekatera podjetja, ki razmišljajo naprej, so lastnikom stanovanj, ki so pripravljena sprejeti tehnologijo, ponudila posojila z nizkimi obrestmi. "Gre za sporazum, ki je obojestranski," pravi Steve Rosenstock, vodja energetskih rešitev na Edison Electric Institute, združenju javnih služb. "Komunalne službe zmanjšujejo največje povpraševanje po ogrevanju in hlajenju, saj njihove stranke dramatično znižajo račune za elektriko."

In ker naj bi plastične zanke trajale 50 let ali več, se lahko lastnikom stanovanj in okolju izplača več generacij.

Osnove

Kaj je to: Ogrevalni in hladilni sistem z električnim pogonom, ki prenaša toploto med vašo hišo in zemljo z uporabo tekočine, ki kroži po dolgih zankah podzemnih cevi.

Kako deluje: Notranja toplotna črpalka uporablja osnovni hladilni cikel - izhlapevanje, stiskanje, kondenzacijo in širitev - za zajemanje in odvajanje toplote iz tal v zemljo, da pozimi ogreje hišo in jo ohladi poletje.

Prednosti: Račune za ogrevanje in hlajenje doma zmanjša za 30 do 70 odstotkov. Odpravlja hrupne zunanje kompresorje in ventilatorje. Zmanjša emisije toplogrednih plinov za enakovredno zasaditev 750 dreves ali dva avtomobila s ceste.

Kaj iskati: Za zvezne davčne olajšave morajo črpalke izpolnjevati standarde učinkovitosti Energy Star. Za sisteme z zaprto zanko potrebujete EER 14,1 in COP (koeficient učinkovitosti) 3,3.

Kje ga dobiti: Če želite poiskati proizvajalce, obiščite Konzorcij za geotermalne toplotne črpalke Spletna stran. Če želite poiskati usposobljene inštalaterje in oblikovalce, ki poznajo lokalno geologijo in kako prilagoditi sisteme za največjo učinkovitost, pojdite na Mednarodno združenje toplotnih črpalk z zemeljskim virom Spletna stran.

Koliko stane: 15.000 do 20.000 dolarjev za sistem, vključno z ozemljitvenimi zankami, toplotno črpalko in krmilniki. The Podatkovna zbirka državnih spodbud za obnovljivo energijo ponuja najnovejše informacije o državnih spodbujevalnih programih.

Ali lahko enega dopolnim? Prenova talnega sistema ni težavna, če je možno zakopati zemeljsko zanko. Hiša bo potrebovala kanale za distribucijo hladnega zraka v vročih dneh. Ti isti kanali lahko pozimi zagotavljajo topel zrak.

Nekatere geotermalne toplotne črpalke se lahko priklopijo na obstoječi prezračevalnik zraka, druge enote imajo svoj integriran dovod zraka. Hiše s ogrevanjem sanitarne vode lahko uporabljajo tudi geotermalne sisteme, čeprav bodo morda potrebni dodatni radiatorji, ker ti sistemi ne dosegajo višjih temperatur kotlov na kurilno gorivo. (To ni problem za sevalno talno toploto, ki deluje pri nižjih temperaturah.)