Geotermální teplo představuje asi dvě procenta celkového trhu s vytápěním v USA a je nainstalováno více než 1,3 milionu systémů. Geotermální systém nespaluje fosilní paliva, aby vytvořil teplo. Přenáší teplo. A to je jeho kouzlo: Přenos tepla vyžaduje méně energie než jeho výroba.
Jak fungují geotermální systémy
Aby bylo možné využít teplo uložené v zemi, geotermální systém toto teplo zachycuje a převádí pro použití v domácnosti. Součásti systému zahrnují smyčku potrubí, kapalinu pro absorpci a přenos tepla a jednotku tepelného čerpadla pro zpracování tepla pro použití. K zachycení tepla cirkuluje kapalina potrubím uloženým v zemi. Jak cirkuluje, absorbuje uložené teplo Země, které zůstává konstantní na 50 až 60 stupňů Fahrenheita 10 stop pod úrovní země.
Ohřátá kapalina vstupuje do jednotky tepelného čerpadla. V této jednotce je teplo z čerpané kapaliny absorbováno kapalným chladivem uzavřeným v jednotce. Toto chladivo se odpařuje a stlačuje, což zvyšuje jeho teplotu na přibližně 100 stupňů Fahrenheita.
Nyní plyn, chladivo prochází výměníkem tepla, kde se teplo odebírá a čerpá do domu. Po odstranění tepla se chladivo ochladí. Vrací se do kapalného stavu a pokračuje v cirkulaci, přičemž neustále absorbuje a využívá teplo přenášené ze Země potrubní kapalinou.
Efektivní vytápění s nízkou údržbou
Geotermální tepelná čerpadla se stala docela efektivní. Jejich účinnost ohřevu je indikována koeficientem výkonu neboli COP, poměrem tepla poskytovaným na britskou tepelnou jednotku (Btu) energetického vstupu.
Tepelná čerpadla s hodnocením Energy Star mají COP vytápění začínající na 2,8, což znamená, že pro každou jednotku energie použitou k napájení systému je dodáno 2,8 jednotky tepla.
Geotermální systémy se snadno udržují. Správně nainstalovaná a zakopaná smyčka může trvat téměř 50 let. Mechanické součásti jsou instalovány uvnitř a obvykle vyžadují pouze pravidelné kontroly a výměny filtrů.
Systémy s uzavřenou smyčkou
Geotermální topné systémy fungují buď v uzavřené smyčce, nebo v otevřené smyčce. Určení, kterou smyčku použít, závisí na faktorech lokality, jako je složení půdy, terénní úpravy a podzemní inženýrské sítě.
Uzavřená smyčka používá kapalný roztok v uzavřené smyčce potrubí instalované vodorovně nebo svisle pod zemí.
Horizontální smyčky se používají, když je k dispozici dostatek použitelné půdy. Trubky jsou instalovány v zákopech vykopaných asi šest stop hlubokých a 100 až 600 stop dlouhých, v závislosti na velikosti systému.
Svislé smyčky jsou jedinou volbou, pokud je k dispozici omezený prostor, pokud majitel domu nechce narušit krajinu nebo pokud by při kopání narazilo na mnoho skal. K instalaci trubky jsou otvory s malým průměrem hluboké 100 až 400 stop vyvrtány pomocí vrtného zařízení. Svislé smyčky jsou k domu připojeny vodorovnou podzemní trubkou. Při vyvrtávání pro vertikální smyčky platí kódy pro vrtání studny.
Zapečetěný systém lze umístit také na dno rybníka, pokud je na pozemku k dispozici rybník. Smyčky rybníků mohou být nejekonomičtější možností, protože lze eliminovat většinu nákladů na výkop.
Systémy s otevřenou smyčkou
Systém s otevřenou smyčkou využívá spíše teplo ze studniční vody než teplo ze Země. Podzemní voda, která také po celý rok zůstává na relativně konstantní teplotě, je odváděna do jednotky tepelného čerpadla a teplo je získáváno způsobem podobným systému uzavřeného okruhu.
Voda necirkuluje, ale projde jedním průchodem a je vyloučena. Mohlo by to být vypuštěno do příkopu, drenážních dlaždic nebo rybníka. Mohlo by to být také vráceno na vodní hladinu přes vratnou studnu vyvrtanou do země. S obavami z klesajících a znečištěných vodonosných vrstev je však důležité před rozhodnutím o tomto typu systému zkontrolovat místní podmínky a kódy.
Náklady a návratnost
Počáteční náklady na instalaci a vybavení geotermálních tepelných čerpadel se liší podle vyspělosti místního trhu, typu a velikosti systému a lokality. Není pochyb o tom, že systém bude na začátku stát víc než běžná pec na fosilní paliva.
Pokud dům nemá potrubní rozvody, může si to majitel domu přidat do nákladů. Malý dům, který využívá soklové teplo, se však může vzdát instalace potrubí.
Hrubé odhady uvádějí geotermální systém země-zdroj na 1 000 až 2 500 USD za tunu kapacity. Tuna kapacity se podle Federálního programu pro správu energie ministerstva energetiky překládá na 12 000 Btu za hodinu. V topném podnebí se odhaduje, že na každých 550 čtverečních stop je potřeba tuny kapacity.
Přitažlivost nákladů na geotermální teplo spočívá v návratnosti provozu. Systém dodává více energie na spotřebovanou jednotku než konvenční systémy, až 400% účinnost ve srovnání s 75 až 90% účinností u pecí na fosilní paliva.
Podle Jima Boseho, výkonného ředitele Mezinárodní asociace tepelných čerpadel pro zemní zdroje na Oklahoma State University ve městě Stillwater, OK, by stávající dům se starší pecí mohl očekávat zvýšení účinnosti o zhruba 50 procent přechodem na geotermální energii. Nový dům s nejlepší pecí na fosilní paliva by očekával zlepšení o 30 procent.
Využijte svůj geotermální systém na maximum
Neočekávejte, že nový systém vyřeší vaše problémy s vytápěním, pokud nesnížíte vytápěcí zátěž. Utěsněte všechny netěsnosti. Zkontrolujte, zda je odizolování v dobrém stavu a zda netěsní potrubní systém. Eliminujte průvany. Zvažte provedení tepelných ztrát / tepelných zisků / úniků v domácnosti.
Najděte společnost, která je certifikovaná, s lidmi vyškolenými speciálně v geotermální technologii, a získejte více než nabídku. Požádejte o reference a zavolejte těmto majitelům domů. Požádejte o zobrazení instalací, které společnost dokončila.
Diskutujte o výhodách hybridního systému. K existující peci s nuceným vzduchem lze přidat tepelné čerpadlo ze země a použít jeho dmychadlo. Duální tepelná čerpadla jsou méně nákladná na instalaci a efektivnější než samotná jednotka zdroje vzduchu. Zeptejte se na dmychadla s proměnnými otáčkami a vícerychlostní kompresory v systému, abyste zvýšili pohodlí a účinnost.
Zvažte schopnost systému vyrábět horkou vodu. Zařízení zvané „desuperheater“ může doplnit výrobu teplé vody pomocí přebytečného tepla, když je systém v provozu. Pro ty, kteří chtějí, aby systém zajišťoval všechny potřeby teplé vody, jsou nabízeny některé systémy s plným požadavkem, které používají samostatnou jednotku pro ohřev teplé vody.