BanksPhotos / GettyImages
Haluatko säästää energiaa ja säästää rahaa kodin lämmitykseen ja jäähdytykseen? No, vastaus ei ole vain suoraan nenän alla, se voi olla aivan jalkojen alla!
Muutaman metrin pakkanteen alapuolella, maan pinnan keskilämpötila on noin 55 astetta F. Lämpö tulee maapallonkuoressa olevasta kuumasulatetun kiven kerroksesta, nimeltään magma. Magma voi saavuttaa lämpötilan 2400 astetta F ja kun tämä lämpö säteilee ylöspäin, maantieteellisestä leveysasteesta riippuen, maan lämpötila voi vaihdella välillä 45 ° F - 75 ° F. Tämä luo mukavan luotettavan ja kestävän lämmönlähteen, jota voidaan käyttää lämmitys- ja kodin jäähdytystarpeisiin.
Tätä maan vakiolämpötilaa käytetään geotermisessä lämpötilassa tai maanlämpöpumppu. Toisin kuin uunissa, joka polttaa maakaasua tai öljyä lämmön tuottamiseksi talvella, geoterminen lämpöpumppu keskittää maanpinnan lämmön juuri pinnan alapuolelle. Geotermistä lämpöä ei voida käyttää vain kodin lämmittämiseen ja jäähdyttämiseen, vaan myös kotimaisen veden lämmittämiseen.
Kuinka geoterminen järjestelmä toimii
Joten miten tämä taikuus tapahtuu? No, se on todella melko yksinkertaista. Geoterminen järjestelmä on lämpöpumppu, joka käyttää maata jäähdytyselementtinä (kesä) tai lämmönlähteenä (talvi).
Geotermisessä järjestelmässä käytetään putkisarjaa (haudattu maahan pakkasviivan alapuolelle), jota kutsutaan silmukkaksi. Silmukan putket on valmistettu yleisimmin muovista ja täytetty vedellä ja pakkasnesteellä. Pumppu kiertää vesiliuosta kodin lämpöpumppuun. Siellä kompressori ja lämmönvaihdin käyttävät nimellistä 55 asteen vettä joko kodin lämmittämiseen tai jäähdyttämiseen.
Talvella ilma (esim. 10 astetta F) on kylmempi kuin maan lämpötila maan alla (esim. 55 astetta F). Geoterminen järjestelmä kiertää vesiliuosta maasilmukan läpi ja imee lämpöä maasta. Nimellinen 55 asteen vesi johdetaan lämpöpumppuun tai uuniin lämmitettäväksi edelleen tarpeen mukaan ja jaetaan sitten kanaviston kautta koko kodin.
Kesällä ilma (esim. 90 astetta F) on kuumempi kuin 55 astetta maanalaista. Tässä geoterminen lämmönvaihdin absorboi kodin lämpöä ja järjestelmä kiertää vesiliuosta maasilmukan läpi sen jäähdyttämiseksi ja polttaa lämpöä maahan. Lämmönvaihdin käyttää sitten viileää vettä ja jakaa kanaviston kautta koko kodin talon jäähdyttämiseen.
Geotermisten järjestelmien kustannukset ja ominaisuudet
- Geoterminen lämpöenergia on erittäin energiatehokas lämmitys- ja jäähdytysmaalämpöpumppujärjestelmä, jonka hyödyllisyys säästää verrattuna tavanomaisiin kaasuilmajärjestelmiin ja ilmanlähteisiin lämpöpumppuihin välillä 25-50 prosenttia. Takaisinostoaika on 5–10 vuotta, mutta paljon lyhyempi, jos sitä verrataan täysin sähköinen vastuslämmitys- ja -jäähdytysvaihtoehto, jossa geoterminen lämpö voi käyttää jopa 75 prosenttia vähemmän sähköenergiaa. Kuten tammikuun 1. päivästä 2017, geotermiselle alueelle voidaan myöntää 300 dollarin verohyvitys vain, jos lämpöpumppujärjestelmä täyttää DOE Energy Star SEER- ja COP -standardit. Aiemmat verohyvitykset päättyivät 31. joulukuuta 2016.Geoterminen lämpö voidaan joissain tapauksissa jälkiasentaa olemassa olevaan uuniin ilmankäsittelylaitteella. Löydät myös geotermisiä lämpöpumppuja, joilla on oma integroitu ilmankäsittelylaite. Jos talossasi on lämminvesivaraavaa lämpöä, se voidaan myös jälkiasentaa geotermisellä järjestelmällä.
Geotermisten järjestelmien tyypit
Maasilmukka geotermiset lämpöpumppujärjestelmät asennetaan yleisimmin suljetun piirin järjestelmiksi. Tämä tarkoittaa, että silmukkanestettä kierrätetään jatkuvasti. Avoimen piirin järjestelmät ovat vähemmän yleisiä ja ne käyttävät maanalaista kaivoa, järveä, jokea tai muuta pintavettä lämmönvaihtimen nesteenä. Vesi lasketaan käytön jälkeen takaisin maahan tai vesimuodostumaan.
Suljetun silmukan järjestelmät asennetaan tyypillisesti vaaka-, pystysilmukka- tai vesimuodostussysteemeinä. Vesikiertojärjestelmät käyttävät pintavesimuodostumia jatkuvana lämmönlähteenä maahan nähden. Katsotaanpa näitä kolmea eri tapaa.
Vaakasilmukka: Vaakasilmukkajärjestelmät ovat taloudellisimpia asentaa, mutta yksi niiden haitoista on vaakatason silmukoiden asentamiseen vaadittava maa-ala. Geoterminen järjestelmä voi vaatia vähintään 1 500–3 000 lineaarista putkea jalkaa talon koosta ja kuormituksesta riippuen. Jos sinulla on vaadittua maata käytettävissä, yleisin asuinmenetelmä on asentaa kaksi putkea vierekkäin viiden jalan syvään kaivoon tai toinen putki ajaa kuuden jalkan syvässä kaivoon ja toinen nelijalkaiseen syvään kaivoon.
Kolmatta menetelmää voidaan käyttää, jos vaadittua maata pidemmille putken kulkuille ei ole helposti saatavissa. Tämä menetelmä silmukoi tai kelaa putken syvemmille lyhyille kaivoille. Tämä mahdollistaa vaaditun pintakosketuksen maaperään, mutta vähemmän vaakasuorassa kaivannon pituudessa.
Pystysilmukka: Pystysilmukkajärjestelmää käytetään tilanteissa, joissa vaadittu maa on tiukkaa tai maaperä ei edistä kaivamista. Kalliimpi kuin vaakajärjestelmä asennettava, pystysuora järjestelmä käyttää sarjaa porattuja reikiä. Reikien halkaisija on nimellisesti 4 ”, ja niiden etäisyys toisistaan on noin 20. Syvyydet riippuvat järjestelmän suunnittelusta ja maaperästä, mutta voivat olla 100 - 400 jalkaa syviä. Putket syötetään alaspäin ja varmuuskopioidaan jokainen porattu reikä kohokuvioituun putkiin, joka yhdistää järjestelmän yläosaan ja joka yhdistää järjestelmän talon lämpöpumppuun.
Vesistö: Toinen vähemmän yleinen menetelmä maapallon lämmön sieppaamiseksi on käyttää lähellä olevaa vesistöä, kuten lampi tai järvi. Tällä menetelmällä muoviputki kulkee lämpöpumpusta vesimuodostumaan ja sijoitetaan keloihin 8-10 jalkaa vedenpinnan alle. Vesimuodostuman tulee olla kooltaan riittävän suuri geotermisen lämpökuormituksen tukemiseksi ja riittävän syvän. Usein tarvitaan koordinointia paikallisten ja valtion virastojen kanssa.
Geotermisen järjestelmän kustannukset
Geotermisen järjestelmän asentamisen kustannukset vaihtelevat käytetyn silmukkajärjestelmän tyypin ja geotermisen järjestelmän koon mukaan. Maakaasun vaakasuoran geotermisen järjestelmän kustannukset ovat noin 2 700, 00 dollaria tonnilta vuoden 2017 dollareina. Jos valitset pystysuoran silmukkajärjestelmän, kustannukset kasvavat huomattavasti, koska porauskustannukset voivat olla 30 000–40 000 dollaria tai enemmän riippuen maaperästä, käyttömahdollisuuksista ja järjestelmän koosta.
Oikeassa sovelluksessa geoterminen lämpötila voi olla kustannustehokas ja ympäristöystävällinen ratkaisu kodin lämmitykseen ja jäähdytykseen. Se kannattaa katsoa, varsinkin kun vastaus on heti jalkojesi alla.
