Geoterminė šiluma sudaro apie du procentus visos šildymo rinkos JAV, įdiegta daugiau nei 1,3 milijono sistemų. Geoterminė sistema nedegina iškastinio kuro šilumai sukurti. Jis perduoda šilumą. Ir tai yra jo žavesys: šilumos perdavimui reikia mažiau energijos nei šilumai gaminti.
Kaip veikia geoterminės sistemos
Norint panaudoti žemėje sukauptą šilumą, geoterminė sistema surenka ir paverčia tą šilumą naudojimui namuose. Sistemos komponentus sudaro vamzdžio kilpa, skystis, skirtas absorbuoti ir perduoti šilumą, ir šilumos siurblio įrenginys, skirtas šilumai apdoroti. Norint sulaikyti šilumą, skystis cirkuliuoja pro žemėje įkastą vamzdį. Cirkuliuodamas jis sugeria žemėje sukauptą šilumą, kuri išlieka pastovi 50–60 laipsnių Fahrenheito 10 pėdų žemiau žemės lygio.
Šildomas skystis patenka į šilumos siurblio įrenginį. Šiame įrenginyje šilumą iš vamzdyno skysčio sugeria skystas šaldymo agentas, uždarytas vienete. Tas šaltnešis išgaruoja ir suspaudžiamas, todėl jo temperatūra pakyla iki maždaug 100 laipsnių pagal Celsijų.
Dabar dujos, šaltnešis praeina per šilumokaitį, kur šiluma pašalinama ir pumpuojama į namus. Pašalinus šilumą, šaltnešis atvėsta. Jis grįžta į skystą būseną ir toliau cirkuliuoja, nuolat absorbuodamas ir naudodamas iš vamzdžio skystį iš žemės perduotą šilumą.
Efektyvus, mažai priežiūros reikalaujantis šildymas
Geoterminiai šilumos siurbliai tapo gana efektyvūs. Jų šildymo efektyvumą rodo efektyvumo koeficientas arba COP, šilumos, tenkančios vienam Britanijos šilumos vienetui (Btu), suvartojamos energijos santykis.
„Energy Star“ klasės šilumos siurblių šildymo COP prasideda nuo 2,8, tai reiškia, kad kiekvienam energijos vienetui, naudojamam sistemai maitinti, tiekiama 2,8 šilumos vieneto.
Geotermines sistemas paprasta prižiūrėti. Tinkamai sumontuota ir užkasta kilpa gali trukti beveik 50 metų. Mechaniniai mechanizmai montuojami patalpose ir paprastai reikalauja tik periodiškų patikrinimų ir filtrų keitimo.
Uždarojo ciklo sistemos
Geoterminio šildymo sistemos veikia kaip uždaros arba atviros grandinės. Nustatyti, kurią kilpą naudoti, priklauso nuo vietos veiksnių, tokių kaip dirvožemio sudėtis, apželdinimas ir požeminės komunalinės paslaugos.
Uždaroje kilpoje skystas tirpalas naudojamas uždaroje vamzdynų kilpoje, įrengtoje horizontaliai arba vertikaliai po žeme.
Horizontalios kilpos naudojamos, kai yra pakankamai naudingos žemės. Vamzdžiai montuojami tranšėjose, iškastose maždaug šešių pėdų gylyje ir 100–600 pėdų ilgio, atsižvelgiant į sistemos dydį.
Vertikalios kilpos yra vienintelis pasirinkimas, kai yra nedaug vietos, jei namo savininkas nenori, kad kraštovaizdis būtų sutrikdytas, arba kai kasant susidurtų su daugybe uolų. Norint sumontuoti vamzdį, reikia išgręžti 100–400 pėdų gylio mažo skersmens skylutes, naudojant gręžinių gręžimo įrangą. Vertikalios kilpos yra sujungtos su namu horizontaliu požeminiu vamzdžiu. Kai nuobodu vertikalios kilpos, taikomi gręžimo kodai.
Užplombuotą sistemą taip pat galima pastatyti tvenkinio apačioje, jei nuosavybėje yra tvenkinys. Tvenkinio kilpos gali būti ekonomiškiausias pasirinkimas, nes galima išvengti daug kasimo išlaidų.
Atvirojo ciklo sistemos
Atvirojo ciklo sistema naudoja šulinio vandens šilumą, o ne žemės šilumą. Požeminis vanduo, kuris taip pat išlieka santykinai pastovioje temperatūroje ištisus metus, patenka į šilumos siurblio įrenginį, o šiluma išgaunama panašiu būdu kaip uždarojo ciklo sistema.
Vanduo nėra cirkuliuojantis, bet praleidžia vieną kartą ir pašalinamas. Jis gali būti išleistas į griovį, drenažo plyteles ar tvenkinį. Jis taip pat gali būti grąžintas į vandens dugną per gręžinį gręžinį. Tačiau nerimaujant dėl mažėjančių ir užterštų vandeningųjų sluoksnių, prieš priimant sprendimą dėl tokio tipo sistemos, svarbu patikrinti vietines sąlygas ir kodus.
Išlaidos ir atsipirkimas
Pradinės geoterminių šilumos siurblių montavimo ir įrangos sąnaudos skiriasi atsižvelgiant į vietos rinkos brandą, sistemos tipą ir dydį bei vietą. Neabejotina, kad pradžioje sistema kainuos brangiau nei įprasta iškastinio kuro krosnis.
Jei namuose nėra kanalų, namo savininkui gali tekti tai pridėti prie išlaidų. Tačiau nedidelis namas, kuriame naudojama grindjuosčių šiluma, gali atsisakyti ortakių įrengimo.
Apytiksliais skaičiavimais, geoterminė žemės šaltinio sistema siekia 1 000–2 500 USD už toną pajėgumų. Pagal toną pajėgumų, pagal Energetikos departamento federalinę energijos valdymo programą, paverčiama 12 000 BTu per valandą. Apskaičiuota, kad šildant klimatui reikia tonos talpos kiekvienam 550 kvadratiniam metrui.
Geoterminės šilumos patrauklumas priklauso nuo veiklos atsipirkimo. Sistema suteikia daugiau energijos vienam suvartotam vienetui nei įprastos sistemos - iki 400 procentų efektyvumo, palyginti su iškastinio kuro krosnių efektyvumu - nuo 75 iki 90 procentų.
Pasak Jimo Bose'o, Oklahomos valstijos universiteto Stillwater, Tarptautinės žemės šaltinio šilumos siurblių asociacijos vykdomojo direktoriaus, OK, esamas namas su senesne krosnimi galėtų tikėtis maždaug 50 procentų efektyvumo pagerėjimo pereidamas prie geoterminės. Naujuose namuose su geriausia iškastinio kuro krosnimi tikimasi pagerinti 30 proc.
Išnaudokite visas savo geoterminės sistemos galimybes
Nesitikėkite, kad nauja sistema išspręs jūsų šildymo problemas, nebent sumažinsite šildymo apkrovą. Užklijuokite visus nuotėkius. Patikrinkite, ar oro sąlygos yra geros formos ir ar kanalų sistema nėra sandari. Pašalinkite juodraščius. Apsvarstykite galimybę atlikti šilumos nuostolių / šilumos padidėjimo / nuotėkio įvertinimą namuose.
Raskite atestuotą įmonę, kurios žmonės mokomi specialiai geoterminės technologijos, ir gaukite daugiau nei siūlykite. Paprašykite nuorodų ir paskambinkite tiems namų savininkams. Paprašykite pamatyti įmonės baigtus įrengimus.
Aptarkite hibridinės sistemos pranašumus. Į esamą priverstinio oro krosnį galima įdėti žemės šilumos siurblį ir naudoti jo orapūtę. Dviejų šaltinių šilumos siurblių montavimas yra pigesnis ir efektyvesnis nei vien tik oro šaltinio įrenginys. Paklauskite apie sistemos kintamo greičio pūstuvus ir kelių greičių kompresorius, kad pagerintumėte komfortą ir efektyvumą.
Apsvarstykite sistemos galimybę gaminti karštą vandenį. Įrenginys, vadinamas „kaitinimo šildytuvu“, gali papildyti karšto buitinio vandens gamybą naudodamas šilumos perteklių, kai sistema veikia. Tiems, kurie nori, kad sistema patenkintų visus karšto vandens poreikius, yra keletas visiškai paklausių sistemų, kurios naudoja atskirą įrenginį buitinio karšto vandens naudojimui.