БанкиФото / GettyImages
Хотите сэкономить энергию и сэкономить на отоплении и охлаждении дома? Ну, ответ не только прямо под вашим носом, он может быть прямо под вашими ногами!
Ниже линии замерзания на несколько футов вы найдете среднюю температуру земли около 55 градусов по Фаренгейту. Тепло исходит от слоя раскаленной породы глубоко в земной коре, называемой магмой. Магма может достигать температуры 2400 градусов по Фаренгейту, и, поскольку это тепло излучается, в зависимости от географической широты, температура грунта может варьироваться от 45 до 75 градусов по Фаренгейту. Это создает хороший надежный и устойчивый источник тепла, который можно использовать для наших нужд отопления и охлаждения дома.
Эта постоянная температура Земли используется в геотермальной или наземный тепловой насос. В отличие от печи, которая сжигает природный газ или нефть для производства тепла зимой, геотермальный тепловой насос концентрирует тепло, которое находится в земле чуть ниже поверхности. Геотермальная энергия может использоваться не только для обогрева и охлаждения нашего дома, но и для нагрева воды для бытового потребления.
Как работает геотермальная система
Так как же происходит это волшебство? Ну, это действительно довольно просто. Геотермальная система представляет собой тепловой насос, который использует землю в качестве радиатора (лето) или источника тепла (зима).
Геотермальная система будет использовать серию труб (скрытых ниже линии замерзания в земле), которая называется петлей. Трубы в петле чаще всего сделаны из пластика и заполнены раствором воды и антифриза. Насос циркулирует водный раствор к тепловому насосу внутри дома. Там компрессор и теплообменник используют номинальную 55-градусную воду для отопления или охлаждения дома.
Зимой воздух (например, на 10 градусов F) холоднее, чем температура земли под землей (например, на 55 градусов F). Геотермальная система циркулирует водный раствор через контур заземления и поглощает тепло от земли. Номинальная 55-градусная вода подается в тепловой насос или печь для дальнейшего нагрева по мере необходимости, а затем распределяется по воздуховоду по всему дому.
Летом воздух (например, 90 градусов по Фаренгейту) теплее, чем 55 градусов по Фаренгейту под землей. Здесь геотермальный теплообменник поглощает тепло в доме, и система циркулирует водный раствор через контур заземления, чтобы охладить его, отводя тепло в землю. Холодная вода затем используется теплообменником и распределяется по воздуховоду по всему дому для охлаждения дома.
Затраты и характеристики геотермальных систем
- Geothermal - это очень энергоэффективная система тепловых насосов, работающих на основе тепла и охлаждения, с экономией коммунальных услуг по сравнению с обычными газовыми системами с принудительной подачей воздуха и тепловыми насосами с воздушным источником от 25 до 50 процентов. Срок окупаемости составляет от 5 до 10 лет, но намного короче по сравнению с полностью электрический резистивный нагрев и охлаждение, при котором геотермальная энергия может потреблять на 75 процентов меньше электроэнергии. По состоянию на 1 января 2017 года геотермальная энергия имеет право на получение федерального налогового кредита только в размере 300 долларов США, если система теплового насоса соответствует стандартам DOE Energy Star SEER и COP, Предыдущие налоговые льготы закончились 31 декабря 2016 года. В некоторых случаях геотермальная установка может быть переоборудована в существующую печь с воздушным манипулятором. Вы также можете найти геотермальные тепловые насосы, которые имеют свой собственный встроенный воздухоочиститель. Если в вашем доме есть горячая вода из плинтуса, его также можно оборудовать геотермальной системой.
Типы геотермальных систем
Геотермальные тепловые насосы с заземляющим контуром чаще всего устанавливаются как замкнутые. Это означает, что жидкость в контуре постоянно рециркулируется. Системы с разомкнутым контуром встречаются реже и используют грунтовую скважину, озерную, речную или другую поверхностную воду в качестве жидкости для теплообменника. Затем вода сбрасывается обратно в землю или в водоем после использования.
Замкнутые системы обычно устанавливаются в виде горизонтальной, вертикальной или водоемной систем. Системы водоемов используют поверхностные водоемы в качестве постоянного источника тепла, а не земли. Давайте рассмотрим эти три различных метода.
Горизонтальная петля: Горизонтальные петлевые системы являются наиболее экономичными в установке, но одним из их недостатков является количество земли, необходимое для установки горизонтальных петель заземления. Геотермальная система может потребовать от 1500 до 3000 линейных футов трубы или более в зависимости от размера дома и нагрузки. Если у вас есть требуемая земля, наиболее распространенный способ жилой застройки - это либо установить две трубы рядом друг с другом в канаву глубиной 5 футов, либо одну трубу в канаву глубиной 6 футов, а другую - в канаву глубиной 4 фута.
Третий метод может быть использован, когда требуемая земля для более длинных участков трубы недоступна. Этот метод делает петлю или наматывает трубу в более глубокие короткие траншеи. Это обеспечивает необходимый поверхностный контакт с почвой, но с меньшей горизонтальной длиной траншеи.
Вертикальная петля: система с вертикальной петлей используется в ситуациях, когда необходимая земля плотная или почвы не способствуют рытью траншей. Дороже, чем установка горизонтальной системы, вертикальная система использует ряд просверленных отверстий. Отверстия номинально 4 ”в диаметре и расположены на расстоянии около 20 друг от друга. Глубина зависит от конструкции системы и почвы, но может варьироваться от 100 до 400 футов. Трубы подаются вниз и обратно в каждую пробуренную скважину и соединяются траншейным трубопроводом через верх, который соединяет систему с тепловым насосом в доме.
Водоем. Еще один менее распространенный метод сбора тепла от грунта - использование водоема, расположенного рядом, например водоема или озера. При этом методе пластиковая труба проходит от теплового насоса к водоему и размещается в бухтах от 8 до 10 футов под поверхностью воды. Водный объект должен быть достаточного размера, чтобы выдерживать геотермальные тепловые нагрузки, и иметь необходимую глубину. Часто требуется согласование с местными и государственными органами и их одобрение.
Затраты на геотермальную систему
Стоимость установки геотермальной системы будет зависеть от типа используемой петлевой системы и размера самой геотермальной системы. Затраты на геотермальную систему с горизонтальным контуром заземления составляют около 2700 долларов США за тонну в долларах 2017 года. Если вы выберете систему с вертикальным контуром, ее стоимость значительно возрастет, поскольку затраты на бурение могут составлять от 30 000 до 40 000 долл. США или более в зависимости от типа почвы, доступа к площадке и размера системы.
При правильном применении геотермальная энергия может стать экономически эффективным и экологически безопасным решением для отопления и охлаждения дома. Это стоит посмотреть, особенно когда ответ прямо у вас под ногами.
