Geotermalna toplina predstavlja oko dva posto ukupnog tržišta grijanja u SAD-u, s instaliranih više od 1,3 milijuna sustava. Geotermalni sustav ne sagorijeva fosilna goriva da bi stvorio toplinu. Prenosi toplinu. I to je njegova čar: za prijenos topline potrebno je manje energije nego za proizvodnju topline.
Kako funkcioniraju geotermalni sustavi
Da bi iskoristio toplinu pohranjenu u zemlji, geotermalni sustav hvata i pretvara tu toplinu za upotrebu u kući. Komponente sustava uključuju petlju cijevi, tekućinu za apsorpciju i prijenos topline i jedinicu toplinske pumpe za obradu topline za upotrebu. Da bi zahvatila toplinu, tekućina cirkulira cijevi zakopanom u zemlju. Dok cirkulira, apsorbira akumuliranu toplinu zemlje, koja ostaje konstantna na 50 do 60 stupnjeva Fahrenheita 10 stopa ispod razine tla.
Zagrijana tekućina ulazi u jedinicu toplinske pumpe. U ovoj jedinici toplina iz cijevi tekućine apsorbira tekuće rashladno sredstvo zapečaćeno u jedinici. To rashladno sredstvo isparava i komprimira se, što mu povisuje temperaturu na oko 100 stupnjeva Fahrenheita.
Sada plin, rashladno sredstvo prolazi kroz izmjenjivač topline gdje se toplina uklanja i pumpa u kuću. Nakon uklanjanja topline, rashladno sredstvo se hladi. Vraća se u svoje tekuće stanje i nastavlja cirkulirati, kontinuirano upijajući i koristeći toplinu prenesenu iz zemlje kroz cjevovodnu tekućinu.
Učinkovito grijanje s niskim održavanjem
Geotermalne dizalice topline postale su prilično učinkovite. Njihova učinkovitost grijanja naznačena je koeficijentom učinka ili COP, omjerom topline koja se pruža po britanskoj toplinskoj jedinici (Btu) uložene energije.
Toplinske pumpe s oznakom Energy Star imaju COP za grijanje počevši od 2,8, što znači da se za svaku jedinicu energije koja se koristi za napajanje sustava isporučuje 2,8 jedinice topline.
Geotermalni sustavi jednostavni su za održavanje. Ispravno instalirana i zakopana petlja može trajati gotovo 50 godina. Mehaničari se ugrađuju u zatvorenom prostoru i obično zahtijevaju samo povremene provjere i izmjene filtra.
Sustavi zatvorene petlje
Geotermalni sustavi grijanja rade u konfiguraciji zatvorene ili otvorene petlje. Utvrđivanje koje petlje koristiti ovisi o čimbenicima mjesta kao što su sastav tla, uređenje okoliša i podzemne komunalne usluge.
Zatvorena petlja koristi tekuću otopinu u zatvorenoj petlji cjevovoda instaliranoj vodoravno ili okomito ispod zemlje.
Vodoravne petlje koriste se kada je na raspolaganju dovoljno korisnog zemljišta. Cijevi se ugrađuju u rovove oko šest stopa duboke i duge od 100 do 600 stopa, ovisno o veličini sustava.
Okomite petlje jedini su izbor kada je na raspolaganju ograničen prostor ako vlasnik kuće ne želi da se remeti krajolik ili ako bi se prilikom kopanja moglo naići na puno stijena. Za ugradnju cijevi buše se rupe malog promjera dubine od 100 do 400 stopa pomoću opreme za bušenje bunara. Okomite petlje povezane su s kućom vodoravnom podzemnom cijevi. Kada su dosadne za vertikalne petlje, primjenjuju se kodovi za bušenje.
Zatvoreni sustav također se može postaviti na dno ribnjaka ako je na imanju dostupan ribnjak. Petlje ribnjaka mogu biti najekonomičnija opcija jer se velik dio troškova iskopa može eliminirati.
Sustavi otvorene petlje
Sustav otvorene petlje koristi toplinu iz bunarske vode, a ne toplinu iz zemlje. Podzemna voda, koja također ostaje na relativno konstantnoj temperaturi tijekom cijele godine, uvodi se u jedinicu toplinske pumpe i toplina se izvlači na način sličan sustavu zatvorene petlje.
Voda ne cirkulira već prođe jedan put i eliminira se. Može se pustiti u jarak, drenažne pločice ili ribnjak. Također bi se mogao vratiti u podzemni sloj kroz povratni bunar izbušen u zemlju. Međutim, s obzirom na zabrinutost zbog opadanja i onečišćenja vodonosnika, važno je provjeriti lokalne uvjete i kodove prije nego što se odlučite za ovu vrstu sustava.
Troškovi i povrat
Početni troškovi instalacije i opreme za geotermalne dizalice topline razlikuju se prema zrelosti lokalnog tržišta, vrsti i veličini sustava i mjestu. Nema sumnje da će sustav u startu koštati više od uobičajene peći na fosilna goriva.
Ako dom nema kanalizacijski sustav, vlasnik kuće možda će to morati dodati u cijenu. Međutim, mali dom koji koristi podnu toplinu možda će se moći odreći instalacije kanala.
Grube procjene procjenjuju da geotermalni sustav zemaljskih izvora iznosi od 1000 do 2500 dolara po toni kapaciteta. Tona kapaciteta, prema Federalnom programu gospodarenja energijom Odjela za energetiku, znači 12.000 Btu na sat. U klimatskim uvjetima, procjenjuje se da je tona kapaciteta potrebna na svakih 550 četvornih metara.
Privlačnost troškova geotermalne topline je u operativnoj isplati. Sustav daje više energije po jedinici potrošnje od konvencionalnih sustava, do 400 posto učinkovitosti u usporedbi sa 75 do 90 posto učinkovitosti za peći na fosilna goriva.
Prema riječima Jima Bosea, izvršnog direktora Međunarodne asocijacije toplotnih pumpi s kopnom na Državnom sveučilištu Oklahoma u Stillwateru, u redu, postojeći dom sa starijom peći mogao bi očekivati poboljšanje učinkovitosti od oko 50 posto prelaskom na geotermalnu energiju. Novi dom s najboljom peći na fosilna goriva očekivao bi poboljšanje od 30 posto.
Iskoristite maksimum od svog geotermalnog sustava
Ne očekujte da će novi sustav riješiti vaše probleme s grijanjem, osim ako ne smanjite grijanje. Zatvorite sve curenje. Provjerite je li uklanjanje vremenskih prilika u dobrom stanju i da sustav kanala ne curi. Uklonite propuh. Razmislite o tome da se kod kuće izvrši procjena gubitka topline / dobitka topline / propuštanja.
Pronađite tvrtku koja je certificirana, s ljudima koji su posebno obučeni za geotermalnu tehnologiju, i ostvarite više od ponude. Zatražite reference i nazovite te vlasnike kuća. Zamolite da pogledate instalacije koje je tvrtka dovršila.
Razgovarajte o prednostima hibridnog sustava. Toplinska pumpa izvora tla može se dodati postojećoj peći s prisilnim zrakom i koristiti njezinu puhalicu. Toplinske pumpe s dvostrukim izvorom jeftinije su instalirati i učinkovitije su od same jedinice izvora zraka. Pitajte o puhalicama s promjenjivom brzinom i višebrzinskim kompresorima na sustavu kako biste poboljšali udobnost i učinkovitost.
Razmotrite sposobnost sustava za proizvodnju tople vode. Uređaj nazvan "desuperheater" može nadopuniti proizvodnju potrošne tople vode korištenjem viška topline dok sustav radi. Za one koji žele da sustav osigura sve potrebe za toplom vodom, postoje neki sustavi s punom potražnjom koji koriste zasebnu jedinicu za potrošnju potrošne tople vode.