Căldura geotermală reprezintă aproximativ două procente din totalul pieței de încălzire din SUA, cu peste 1,3 milioane de sisteme instalate. Un sistem geotermal nu arde combustibili fosili pentru a crea căldură. Transferă căldură. Și acesta este farmecul său: pentru a transfera căldură este nevoie de mai puțină energie decât pentru a produce căldură.
Cum funcționează sistemele geotermale
Pentru a valorifica căldura stocată în pământ, un sistem geotermal captează și transformă acea căldură pentru utilizare în casă. Componentele sistemului includ o buclă de țeavă, un lichid pentru a absorbi și transfera căldura și o unitate cu pompă de căldură pentru a procesa căldura pentru utilizare. Pentru a captura căldura, lichidul circulă printr-o conductă îngropată în pământ. Pe măsură ce circulă, absoarbe căldura stocată a pământului, care rămâne constantă la 50 până la 60 de grade Fahrenheit la 10 picioare sub nivelul solului.
Lichidul încălzit intră într-o unitate de pompă de căldură. În această unitate, căldura din lichidul conductat este absorbită de un agent frigorific lichid sigilat în unitate. Acel agent frigorific se evaporă și este comprimat, ceea ce își ridică temperatura la aproximativ 100 de grade Fahrenheit.
Acum, un gaz, agentul frigorific trece printr-un schimbător de căldură unde căldura este îndepărtată și pompată în casă. Cu căldura îndepărtată, agentul frigorific se răcește. Revine la starea sa lichidă și continuă să circule, absorbind continuu și folosind căldura transferată de pe pământ prin lichidul conductat.
Încălzire eficientă, cu întreținere redusă
Pompele de căldură geotermale au devenit destul de eficiente. Eficiența lor de încălzire este indicată de coeficientul de performanță, sau COP, raportul de căldură furnizat pe unitate termică britanică (Btu) de energie.
Pompele de căldură clasificate Energy Star au un COP de încălzire începând de la 2,8, ceea ce înseamnă că pentru fiecare unitate de energie utilizată pentru alimentarea sistemului sunt furnizate 2,8 unități de căldură.
Sistemele geotermale sunt ușor de întreținut. O buclă instalată și îngropată corespunzător poate dura aproape 50 de ani. Mecanicele sunt instalate în interior și necesită de obicei doar verificări periodice și modificări ale filtrelor.
Sisteme cu buclă închisă
Sistemele de încălzire geotermală funcționează ca configurații cu buclă închisă sau cu buclă deschisă. Determinarea buclei de utilizat depinde de factori ai amplasamentului, cum ar fi compoziția solului, amenajarea teritoriului și utilitățile subterane.
O buclă închisă utilizează soluția lichidă într-o buclă de conducte sigilată instalată orizontal sau vertical subteran.
Buclele orizontale sunt folosite atunci când există suficient teren util disponibil. Țevile sunt instalate în tranșee săpate de aproximativ 6 picioare adâncime și 100 până la 600 picioare lungime, în funcție de dimensiunea sistemului.
Buclele verticale sunt singura alegere atunci când există spațiu limitat, dacă proprietarul casei nu dorește ca peisajul să fie deranjat sau unde s-ar întâlni multe pietre atunci când sapă. Pentru a instala țeava, găurile cu diametru mic de 100 până la 400 de picioare sunt plictisite folosind echipamente de forare a puțurilor. Buclele verticale sunt conectate la casă printr-o conductă subterană orizontală. Atunci când se plictisesc pentru bucle verticale, se aplică coduri de găurire a puțului.
Un sistem etanș poate fi plasat și în partea de jos a unui iaz dacă există un iaz disponibil în proprietate. Buclele de iaz pot fi opțiunea cea mai economică, deoarece o mare parte din costul excavării poate fi eliminat.
Sisteme Open-Loop
Un sistem cu buclă deschisă folosește mai degrabă căldura din apa din puț decât cea din pământ. Apa subterană, care rămâne, de asemenea, la o temperatură relativ constantă pe tot parcursul anului, este transportată în unitatea pompei de căldură și căldura este extrasă printr-o metodă similară cu sistemul cu buclă închisă.
Apa nu circulă, ci face o singură trecere și este eliminată. Poate fi eliberat într-un șanț, plăci de drenaj sau într-un iaz. Ar putea fi, de asemenea, returnat la pânza freatică printr-un puț de întoarcere forat în pământ. Cu îngrijorarea cu privire la acviferele în declin și poluate, totuși, este important să verificați condițiile și codurile locale înainte de a decide asupra acestui tip de sistem.
Costuri și rambursare
Costurile inițiale de instalare și echipamente pentru pompele de căldură geotermale variază în funcție de maturitatea pieței locale, tipul și dimensiunea sistemului și amplasamentul. Nu există nicio îndoială că sistemul va costa mai mult la început decât un cuptor convențional cu combustibili fosili.
Dacă o casă nu are conducte, este posibil ca proprietarul unei case să fie nevoit să o adauge la cost. Cu toate acestea, o casă mică care folosește căldură din plinte poate să renunțe la instalarea conductelor.
Estimările aproximative plasează un sistem geotermic de sursă la sol între 1.000 și 2.500 USD pe tonă de capacitate. O tonă de capacitate, conform Programului Federal de Management al Energiei al Departamentului Energiei, se traduce la 12.000 Btu pe oră. În climatele de încălzire, se estimează că este necesară o tonă de capacitate pentru fiecare 550 de metri pătrați.
Apelul la costuri al căldurii geotermale este în rambursarea operațională. Sistemul furnizează mai multă energie pe unitate consumată decât sistemele convenționale, cu o eficiență de până la 400 la sută, comparativ cu o eficiență de 75 până la 90 la sută pentru cuptoarele cu combustibil fosil.
Potrivit lui Jim Bose, director executiv al Asociației Internaționale a Pompelor de Căldură din Sursa de la sol din Oklahoma State University din Stillwater, OK, o casă existentă cu un cuptor mai vechi s-ar putea aștepta la o îmbunătățire a eficienței de aproximativ 50 la sută prin trecerea la geotermală. O nouă casă cu cel mai bun cuptor cu combustibili fosili s-ar aștepta la o îmbunătățire de 30%.
Profitați la maximum de sistemul dvs. geotermal
Nu vă așteptați la un nou sistem care să vă rezolve problemele de încălzire, cu excepția cazului în care vă reduceți sarcina de încălzire. Sigilați toate scurgerile. Verificați pentru a vă asigura că dezlipirea vremii este în formă bună și că sistemul de conducte nu se scurge. Eliminați schițele. Luați în considerare efectuarea unei evaluări a pierderii de căldură / câștigului de căldură / scurgerilor din casă.
Găsiți o companie certificată, cu oameni instruiți special în tehnologia geotermală și obțineți mai mult decât licitați. Solicitați referințe și sunați acei proprietari. Solicitați să vedeți instalațiile finalizate de companie.
Discutați despre beneficiile unui sistem hibrid. O pompă de căldură de la sol poate fi adăugată la un cuptor existent cu aer forțat și poate folosi suflanta acestuia. Pompele de căldură cu sursă dublă sunt mai puțin costisitoare de instalat și mai eficiente decât unitatea sursă de aer. Întrebați despre suflante cu viteză variabilă și compresoare multi-viteză din sistem pentru a îmbunătăți confortul și eficiența.
Luați în considerare capacitatea sistemului de a produce apă caldă. Un dispozitiv numit „supraîncălzitor” poate suplimenta producția de apă caldă menajeră utilizând excesul de căldură atunci când sistemul funcționează. Pentru cei care doresc ca sistemul să asigure toate nevoile de apă caldă, există câteva sisteme cu cerere completă care utilizează o unitate separată pentru utilizarea apei calde menajere.