Com funcionen les bombes de calor geotèmiques domèstiques

Voleu estalviar energia i estalviar diners tant en la calefacció com en la refrigeració de la vostra llar ">

Per sota de la línia de gelades, uns metres trobareu que la terra és d’una temperatura mitjana d’uns 55 graus F. La calor prové d’una capa de roca fosa en calent en el fons de l’escorça terrestre anomenada magma. El magma pot assolir temperatures de 2400 graus F i a mesura que aquesta calor es irradia, depenent de la latitud geogràfica, les temperatures del sòl poden variar entre 45 ° F i 75 ° F. Això crea una bona font de calor fiable i sostenible que pot aprofitar les nostres necessitats de calefacció i refrigeració domèstica.

Aquesta temperatura constant de la terra s’utilitza en una geotèrmia o bomba de calor de la font de terra. Al contrari que un forn que crema gas natural o petroli per produir calor a l’hivern, la bomba de calor geotèrmica concentra la calor que hi ha al sòl just a sota de la superfície. La geotèrmia no només es pot utilitzar per escalfar i refredar casa nostra, sinó també per escalfar l’aigua domèstica.

Com funciona un sistema geotèrmic

Llavors, com passa aquesta màgia? Bé, és molt senzill. El sistema geotèrmic és una bomba de calor que utilitza la terra com a dissipador de calor (estiu) o font de calor (hivern).

Un sistema geotèrmic utilitzarà una sèrie de canonades (enterrades per sota de la línia de gel al terra) que s’anomena llaç. Les canonades del bucle són generalment de plàstic i s'omplen amb una solució d'aigua i anticongelant. Una bomba circula la solució d'aigua a la bomba de calor a l'interior de la llar. Un compressor i un intercanviador de calor utilitzen l’aigua nominal de 55 graus per escalfar o refrigerar la llar.

A l’hivern, l’aire (per exemple, 10 graus F) és més fred que la temperatura terrestre sota terra (per exemple, 55 graus F). El sistema geotèrmic circula la solució d’aigua pel llaç de terra i absorbeix la calor de la terra. L’aigua nominal de 55 graus és portada a la bomba de calor o al forn per escalfar-se més segons sigui necessari i després distribuïda per conductes per tota la llar.

A l’estiu, l’aire (per exemple, 90 graus F) és més calent que els 55 graus F sota terra. Aquí, l’intercanviador de calor geotèrmic absorbeix la calor a la llar i el sistema fa circular la solució d’aigua a través del bucle de terra per refredar-la, llençant el foc a terra. L’intercanviador de calor l’utilitza l’aigua freda i es distribueix per conductes a tota la llar per refredar la casa.

Costos i característiques dels sistemes geotèrmics

  • Geothermal és un sistema de bombes de calor de font de terra de calefacció i refrigeració molt eficient energèticament, amb un estalvi d’utilitat en els sistemes d’aire forçat convencionals amb gas i les bombes de calor amb aire d’entre 25 i 50 per cent.
  • La devolució és d’entre 5 i 10 anys, però és molt menor, si es compara amb una opció de refrigeració i refrigeració de tota resistència elèctrica on la geotèrmia pot utilitzar fins a un 75 per cent menys d’energia elèctrica.
  • A partir de l’1 de gener de 2017, la geotèrmia només podrà optar a un crèdit fiscal de 300 dòlars federal si el sistema de bombes de calor compleix els estàndards DOE Energy Star SEER i COP. Els crèdits fiscals anteriors van finalitzar el 31 de desembre de 2016.
  • En alguns casos, la geotèrmia es pot adaptar a un forn existent amb un controlador d'aire. També podeu trobar bombes de calor geotèrmiques que tinguin el seu propi manipulador d’aire integrat. Si la vostra casa té calor a base de aigua calenta també es pot adaptar amb un sistema geotèrmic.

Tipus de Sistemes Geotèrmics

Els sistemes de bombes de calor geotèrmics de llaç terra es solen instal·lar com a sistema de llaç tancat. Això vol dir que el fluid del bucle es recicla constantment. Els sistemes de llaç obert són menys comuns i utilitzen un pou de terra, un llac, un riu o altres aigües superficials com a fluid per a l'intercanviador de calor. L'aigua es torna a deixar a terra o al cos d'aigua després de la seva utilització.

Els sistemes de llaç tancat normalment s’instal·len com a sistemes de llaç horitzontal, de llaç vertical o de cos d’aigua. Els sistemes d'aigua utilitzen els masses d'aigua superficial com a font constant de calor enfront del sòl. Repassem aquests tres mètodes diferents.

Llaç horitzontal: els sistemes de bucles horitzontals són els més econòmics per instal·lar, però un dels inconvenients és la quantitat de terra necessària per instal·lar els bucles horitzontals de terra. Un sistema geotèrmic pot necessitar de 1.500 a 3.000 peus lineals de canonada o més, segons la mida i les càrregues de la casa. Si teniu el terreny necessari, el mètode residencial més comú consisteix a instal·lar dues canonades una al costat de les altres en una rasa de cinc peus de profunditat o una canonada en una rasa de sis peus de profunditat i l’altra en una rasa de quatre peus de profunditat.

Es pot utilitzar un tercer mètode quan el terreny necessari per a recorreguts de canonades més llargues no estigui fàcilment disponible. Aquest mètode encaixa o enrotlla la canonada en les rares més profundes. Això permet el contacte superficial requerit amb el sòl, però en una longitud de la rasa menys horitzontal.

Llaç vertical: El sistema de bucles verticals s’utilitza en situacions en què el terreny requerit és estret o els sòls no poden conduir a trinxeres. Més car que el sistema horitzontal per instal·lar, el sistema vertical utilitza una sèrie de forats forats. Els forats són de 4 "de diàmetre i es separen a uns 20 de distància. Les profunditats depenen del disseny i del sòl del sistema, però poden oscil·lar entre 100 i 400 peus de profunditat. Les canonades s’alimenten i remunten cada forat forat i connectat per una canonada col·lectora trinxada a la part superior que connecta el sistema a la bomba de calor de la casa.

Cos d’aigua: Un altre mètode menys freqüent de captar calor del sòl és utilitzar un cos d’aigua a prop com un estany o un llac. Amb aquest mètode, la canonada de plàstic va des de la bomba de calor fins al cos d’aigua i es col·loca en bobines de 8 a 10 peus sota la superfície de l’aigua. El cos d’aigua ha de ser d’una mida adequada per suportar les càrregues de calor geotèrmica i tenir la profunditat adequada. Sovint és necessària una coordinació i aprovació per part de les agències locals i estatals.

Costos d’un sistema geotèrmic

El cost d’instal·lar un sistema geotèrmic variarà segons el tipus de sistema de bucle que s’utilitzi i la mida del propi sistema geotèrmic. Els costos per a un sistema geotèrmic de bucle horitzontal de terra és d’uns 2.700, 00 dòlars la tona en dòlars del 2017 Si opteu per un sistema de bucle vertical, el cost augmentarà significativament, ja que els costos de perforació podrien ser de 30.000 a 40.000 dòlars o més, segons els sòls, l’accés al lloc i la mida del sistema.

En la correcta aplicació, la geotèrmia pot ser una solució rendible i respectuosa amb el medi ambient per a la calefacció i la refrigeració de la llar. Val la pena fer una ullada, sobretot quan la resposta és a sota dels vostres peus.