Geotermalna toplota predstavlja približno dva odstotka celotnega ogrevalnega trga v ZDA z nameščenimi več kot 1,3 milijona sistemov. Geotermalni sistem ne gori fosilnih goriv za ustvarjanje toplote. Prenaša toploto. In to je njen čar: za prenos toplote je treba manj energije kot za proizvodnjo toplote.
Kako delujejo geotermalni sistemi
Za izkoriščanje toplote, shranjene v zemlji, geotermalni sistem zajame in pretvori to toploto za uporabo v domu. Sistemske komponente vključujejo zanko cevi, tekočino za absorpcijo in prenos toplote ter enoto toplotne črpalke za obdelavo toplote za uporabo. Za zajem toplote tekočina kroži po cevi, zakopani v zemljo. Ko kroži, absorbira zemeljsko shranjeno toploto, ki ostaja nespremenjena na 50 do 60 stopinjah Fahrenheita 10 metrov pod nivojem tal.
Ogrevana tekočina vstopi v enoto toplotne črpalke. V tej enoti toploto iz napeljane tekočine absorbira tekoče hladilno sredstvo, zaprto v enoti. To hladilno sredstvo izhlapi in stisne, kar zviša njegovo temperaturo na približno 100 stopinj Celzija.
Zdaj plin, hladilno sredstvo gre skozi izmenjevalnik toplote, kjer se toplota odstrani in črpa v hišo. Z odstranjeno toploto se hladilno sredstvo ohladi. Vrne se v tekoče stanje in še naprej kroži, nenehno absorbira in uporablja toploto, preneseno iz zemlje skozi tekočino po ceveh.
Učinkovito, nizko vzdrževalno ogrevanje
Geotermalne toplotne črpalke so postale precej učinkovite. Njihova učinkovitost ogrevanja je označena s koeficientom učinkovitosti (COP), razmerjem med toploto, zagotovljeno na britansko toplotno enoto (Btu) vložene energije.
Toplotne črpalke z oznako Energy Star imajo ogrevalni koeficient ogrevanja od 2,8, kar pomeni, da je za vsako enoto energije, porabljene za napajanje sistema, dobavljeno 2,8 enote toplote.
Geotermalne sisteme je enostavno vzdrževati. Pravilno nameščena in zakopana zanka lahko traja skoraj 50 let. Mehanika je nameščena v zaprtih prostorih in običajno zahteva le redne preglede in menjavo filtra.
Sistemi z zaprto zanko
Geotermalni ogrevalni sistemi delujejo bodisi v zaprti kot v odprti zanki. Določitev, katero zanko uporabiti, je odvisna od dejavnikov na mestu, kot so sestava tal, urejanje krajine in podzemne komunalne storitve.
Zaprta zanka uporablja tekočo raztopino v zaprti cevni zanki, nameščeni vodoravno ali navpično pod zemljo.
Vodoravne zanke se uporabljajo, kadar je na voljo dovolj uporabne zemlje. Cevi so nameščene v jarkih, izkopanih približno šest metrov globoko in dolgimi od 100 do 600 metrov, odvisno od velikosti sistema.
Vertikalne zanke so edina izbira, kadar je na voljo omejen prostor, če lastnik stanovanja ne želi, da bi bila krajina motena ali če bi pri kopanju naleteli na veliko skal. Za namestitev cevi se z vrtalno opremo dobro izvrtajo luknje majhnega premera globine 100 do 400 čevljev. Navpične zanke so povezane s hišo prek vodoravne podzemne cevi. Pri vrtanju za navpične zanke veljajo kode za vrtanje vrtin.
Na dnu ribnika lahko namestite tudi zapečaten sistem, če je na posestvu na voljo ribnik. Ribniške zanke so lahko najbolj ekonomična možnost, ker je mogoče odpraviti velik del stroškov izkopavanja.
Sistemi z odprto zanko
Sistem z odprto zanko rabi toploto iz vodnjaka in ne toploto iz zemlje. V enoto toplotne črpalke se vnese podtalnica, ki tudi skozi celo leto ostane na razmeroma konstantni temperaturi, toplota pa se odvaja po metodi, podobni zaprtemu sistemu.
Voda ne kroži, ampak naredi en prehod in se izloči. Lahko se spusti v jarek, drenažne ploščice ali ribnik. Lahko se vrne v vodno gladino tudi skozi vrtalno vrtino, izvrtano v tla. Glede zaskrbljenosti zaradi upadajočih in onesnaženih vodonosnikov pa je pomembno, da preverite lokalne razmere in kode, preden se odločite za to vrsto sistema.
Stroški in povračilo
Začetni stroški namestitve in opreme za geotermalne toplotne črpalke so odvisni od zrelosti lokalnega trga, vrste in velikosti sistema ter lokacije. Nobenega dvoma ni, da bo sistem na začetku stal več kot običajna peč na fosilna goriva.
Če dom nima kanalizacijskega sistema, ga bo lastnik stanovanja morda moral dodati v stroške. Vendar pa se lahko majhen dom, ki uporablja podnožje toplote, odreče namestitvi kanala.
Grube ocene kažejo, da geotermalni sistem zemeljskih virov znaša od 1000 do 2500 dolarjev na tono zmogljivosti. Po podatkih Zveznega programa za upravljanje z energijo ministrstva za energijo tona zmogljivosti pomeni 12.000 Btu na uro. V ogrevalnih podnebjih se ocenjuje, da je na vsakih 550 kvadratnih metrov potrebna tona zmogljivosti.
Stroškovna privlačnost geotermalne toplote je v povračilu obratovanja. Sistem zagotavlja več energije na porabljeno enoto kot običajni sistemi, do 400-odstotni izkoristek v primerjavi s 75 do 90-odstotnim izkoristkom za peči na fosilna goriva.
Po besedah Jima Boseja, izvršnega direktorja Mednarodnega združenja toplotnih črpalk za zemeljske vire na Državni univerzi Oklahoma v Stillwaterju, OK, bi lahko obstoječi dom s starejšo pečjo s prehodom na geotermalno energijo izboljšal za približno 50 odstotkov. Nov dom z najboljšo pečjo na fosilna goriva bi pričakoval 30-odstotno izboljšanje.
Izkoristite svoj geotermalni sistem kar najbolje
Ne pričakujte, da bo nov sistem rešil vaše težave z ogrevanjem, razen če zmanjšate svojo ogrevalno obremenitev. Zaprite vse puščanje. Preverite, ali je vremensko odstranjevanje v dobrem stanju in da sistem kanalov ne pušča. Odpravite prepih. Razmislite o tem, da bi doma opravili oceno toplotnih izgub / povečanja toplote / uhajanja.
Poiščite certificirano podjetje z ljudmi, ki so posebej usposobljeni za geotermalno tehnologijo, in pridobite več kot le ponudbe. Vprašajte za reference in pokličite lastnike stanovanj. Prosite za ogled namestitev, ki jih je podjetje zaključilo.
Pogovorite se o prednostih hibridnega sistema. Toplotno črpalko zemeljskega vira lahko dodamo obstoječi peč s prisilnim zrakom in uporabimo njeno puhalo. Toplotne črpalke z dvojnim virom so cenejše za namestitev in učinkovitejše kot samo enota z virom zraka. Vprašajte o puhalih s spremenljivo hitrostjo in večhitrostnih kompresorjih v sistemu, da izboljšate udobje in učinkovitost.
Upoštevajte sposobnost sistema za proizvodnjo tople vode. Naprava, imenovana „grelec za gretje“, lahko dopolni proizvodnjo sanitarne vode s porabo odvečne toplote, ko sistem deluje. Za tiste, ki želijo, da sistem zagotavlja vse potrebe po vroči vodi, je na voljo nekaj sistemov s polnim povpraševanjem, ki uporabljajo ločeno enoto za uporabo sanitarne tople vode.