Sådan fungerer geotermiske varmepumper

BankerBilleder / GettyImages

Vil du spare energi og spare penge på både at varme og køle dit hjem? Nå, svaret er ikke kun lige under din næse, det kan være lige under dine fødder!

Under frostlinjen et par meter finder du, at jorden er en gennemsnitstemperatur på cirka 55 grader F. Varmen kommer fra et lag varm smeltet klippe dybt i jordskorpen kaldet magma. Magma kan nå temperaturer på 2400 grader F, og da denne varme udstråler afhængigt af den geografiske breddegrad, kan jordtemperaturerne variere mellem 45 ° F til 75 ° F. Dette skaber en dejlig pålidelig og bæredygtig varmekilde, der kan udnyttes til vores behov for opvarmning og hjemmekøling.

Denne konstante temperatur på jorden bruges i en geotermisk eller jordvarmepumpe. I modsætning til en ovn, der brænder naturgas eller olie til at producere varme om vinteren, koncentrerer den geotermiske varmepumpe varmen, der er i jorden lige under overfladen. Geotermisk kan ikke kun bruges til at opvarme og afkøle vores hjem, men også til at varme vores husholdningsvand.

Sådan fungerer et geotermisk system

Så hvordan sker denne magi? Det er virkelig ret simpelt. Det geotermiske system er en varmepumpe, der bruger jorden som et kølelegeme (sommer) eller en varmekilde (vinter).

Et geotermisk system bruger en række rør (begravet under frostlinjen i jorden), der kaldes en løkke. Rør i løkken er oftest lavet af plast og fyldt med en vand- og frostvæskeopløsning. En pumpe cirkulerer vandopløsningen til varmepumpen inde i huset. Der bruger en kompressor og varmeveksler det nominelle 55-graders vand til enten at varme eller afkøle huset.

Om vinteren er luften (f.eks. 10 grader F) koldere end jordens temperatur under jorden (f.eks. 55 grader F). Det geotermiske system cirkulerer vandopløsningen gennem jordsløjfen og absorberer varmen fra jorden. Det nominelle 55-graders vand bringes til varmepumpen eller ovnen for at blive opvarmet yderligere efter behov og derefter distribueret med kanalarbejde i hele hjemmet.

Om sommeren er luften (f.eks. 90 grader F) varmere end 55 graden under jorden. Her absorberer den geotermiske varmeveksler varme i hjemmet, og systemet cirkulerer vandopløsningen gennem jordsløjfen for at afkøle den og dumpe varmen i jorden. Det kølige vand bruges derefter af varmeveksleren og distribueres med kanalarbejde i hele huset for at afkøle huset.

Omkostninger og egenskaber ved geotermiske systemer

• Geotermisk er et meget energieffektivt varmepumpesystem til opvarmning og afkøling af jordkilde med besparelsesværktøj i forhold til konventionelle gasforsyningssystemer og luftvarmepumper på mellem 25 og 50 procent. Tilbagebetaling er mellem 5 og 10 år, men meget kortere, hvis man sammenligner med en altelektrisk modstand til opvarmning og afkøling, hvor geotermisk kan bruge op til 75 procent mindre elektrisk energi. Fra 1. januar 2017 er geotermisk kun berettiget til en føderal skattekredit på $ 300, hvis varmepumpesystemet opfylder DOE Energy Star SEER- og COP-standarder. Tidligere skattekreditter sluttede den 31. december 2016. Gøtermal kan i nogle tilfælde eftermonteres til en eksisterende ovn med en luftfartsselskab. Du kan også finde geotermiske varmepumper, der har deres egen integrerede luftbehandler. Hvis dit hus har varmt vand baseboardvarme, kan det også eftermonteres med et geotermisk system.

Typer af geotermiske systemer

Jordsløjfe geotermiske varmepumpesystemer er oftest installeret som et lukket kredsløbssystem. Det betyder, at væsken i sløjfen konstant recirkuleres. Open-loop-systemer er mindre almindelige og bruger en grundbrønd, sø, flod eller andet overfladevand som væske til varmeveksleren. Vandet dumpes derefter tilbage i jorden eller i vandforekomsten efter brug.

Lukkede sløjfe-systemer er typisk installeret som en vandret sløjfe, vertikal sløjfe eller vandlegemsystemer. Vandkropssystemer bruger overfladevandforekomster som den konstante varmekilde i modsætning til jorden. Lad os gennemgå disse tre forskellige metoder.

Horisontal sløjfe: Horisontale sløjfe-systemer er de mest økonomiske at installere, men en af ​​deres ulemper er den mængde jord, der kræves for at installere de vandrette jordsløjfer. Et geotermisk system kan kræve 1.500 til 3.000 lineære fødder rør eller mere afhængigt af husets størrelse og belastninger. Hvis du har den nødvendige jord til rådighed, er den mest almindelige boligmetode enten at installere to rør side om side i en fem fods dyb grøft eller et rør køre i en seks fod dyb grøft og det andet i en fire fod dyb grøft.

En tredje metode kan anvendes, hvor det krævede land til længere rørløb ikke er let tilgængeligt. Denne metode løkker eller spoler røret i dybere korte skyttegrave. Dette tillader den nødvendige overfladekontakt med jorden, men i mindre vandret grøftlængde.

Lodret sløjfe: Det lodrette sløjfe-system bruges i situationer, hvor det krævede land er tæt, eller jord ikke er befordrende for grøft. Dyrere end det vandrette system at installere bruger det lodrette system en række borede huller. Hullerne er nominelt 4 ”i diameter og har en afstand på omkring 20 fra hinanden. Dybder afhænger af systemdesign og jord, men kan variere fra 100 til 400 fod dyb. Rørene føres ned og sikkerhedskopieres hvert boret hul og forbindes med et nedgravet manifoldrør på tværs af toppen, der forbinder systemet med varmepumpen i huset.

Vandforekomst: En anden mindre almindelig metode til at opsamle jordvarme er at bruge en nærliggende vandmasse som en dam eller sø. Med denne metode løber plastrøret fra varmepumpen til vandområdet og placeres i spoler 8 til 10 fod under vandoverfladen. Vandforekomsten skal være af en passende størrelse til at understøtte de geotermiske varmebelastninger og have den rette dybde. Koordinering med og godkendelse af lokale og statslige agenturer er ofte påkrævet.

Omkostninger ved et geotermisk system

Omkostningerne ved installation af et geotermisk system vil variere afhængigt af den anvendte sløjfesystem og størrelsen på selve det geotermiske system. Omkostningerne til et vandret geotermisk jordsløjfe er ca. $ 2.700, 00 pr. Ton i 2017 dollars. Hvis du vælger et lodret sløjfesystem, vil omkostningerne stige markant, da boreomkostningerne kan være $ 30.000 til $ 40.000 eller mere afhængigt af jordbund, adgang til webstedet og størrelsen på systemet.

I den rigtige anvendelse kan geotermisk energi være en omkostningseffektiv og miljøfølsom løsning til opvarmning og afkøling af hjemmet. Det er værd at se, især når svaret er lige under dine fødder.