Geotermisk varmepumpe: hvordan det virker

For den ultimative komfort og energibesparelse, start med at grave et hul

Illustration af

Et elektrisk drevet, geotermisk varme- og kølesystem overfører varme mellem dit hus og jorden ved hjælp af væske, der cirkuleres gennem lange sløjfer af underjordisk rør.

Hvordan det virker

I betragtning af al opmærksomhed i solenergi i disse dage, kan du blive overrasket over at vide, at en af ​​de mest lovende løsninger på høje energikostnader ikke er op i himlen, men begravet dybt under din græsplæne. Supereffektiv geotermisk varmepumpe giver ren, stille opvarmning og afkøling, mens du skære forsyningsregninger med op til 70 procent. "Med denne teknologi kan alle sidde på toppen af ​​deres levetidsproduktion, " siger TOH VVS og varmeekspert Richard Trethewey.

I princippet fungerer en jordvarmepumpe som en konventionel varmepumpe ved at bruge højtryks kølemiddel til at fange og flytte varmen mellem indendørs og ud. Forskellen er, at konventionelle systemer samler deres varme og slippe af med det - gennem udendørsluften. Geotermiske systemer, derimod, overfører varme gennem lange sløjfer af væskefyldt rør begravet i jorden.

Som vores huleboende forfædre opdagede for længe siden, hvis du går langt nok under jorden, forbliver jordens temperatur konstant 50 grader, uanset hvor varmt eller koldt det kommer udenfor. Så selvom en konventionel luftkilde-varmepumpe kæmper for at skælme varme fra frysende vinterluft eller dumpe den ind i sommervarmen, har dens "jordkilde" modstykke det forholdsvis let arbejde at udvinde og udbetale varme gennem 50 grader væske cirkulerer i sin jordsløjfe. Derfor tager det kun en kilowatt-time elektricitet til en geotermisk varmepumpe, der producerer næsten 12.000 Btu køling eller opvarmning. (For at producere det samme antal Btus forbruger en standard varmepumpe på 95 grader dag 2, 2 kilowatt-timer.) Geotermiske systemer er dobbelt så effektive som de højeste klimaanlæg og næsten 50 procent mere effektive end de bedste gasovne, hele året rundt.

En anden fordel er, at der ikke er behov for en støjende udendørs ventilator til at bevæge luft gennem kompressorspolerne. Geotermiske enheder pumpes blot væske, så de kan parkeres indendørs, sikkert fra elementerne. De fleste kommer med 10 års garanti, men de kan vare meget længere. I de 29 år siden Jim Partin, en af ​​teknologiens tidligste adoptere, installeret en i sit Stillwater, Oklahoma, hus, har han kun udskiftet to kontaktkontakter.

Illustration af

Varmepumpe Dele

Som med almindelige varmepumper løber kølemidlet i en jordvarmepumpe i en løkke gennem en kompressor, kondensator, ekspansionsventil og fordamper, opsamler varme i den ene ende og giver den op på den anden. Kølervæskens retning, som styres af reverseringsventilen, bestemmer om varmen bevæger sig ind i huset om vinteren (vist) eller trækkes ud af den om sommeren. Ved tilsætning af et desuperheater kan resterende varme fra systemet også supplere en konventionel vandvarmer, der yderligere reducerer energiregninger.

Omkostninger og skatteincitamenter

På trods af disse fordele blev der kun installeret 47.000 geotermiske enheder sidste år i USA. Det er bare et lille blip sammenlignet med de ca. en million konventionelle varmepumper, der sælges i samme periode, selvom jordvarmepumper koster det samme at købe. Her er gnidningen: Du skal begrave en masse rør - ca. 1.500 til 1.800 fod for et typisk 2.000 kvadratmeter hjem. (Den faktiske længde skal beregnes af en ekspert baseret på de optimale varme- og kølebelastninger for huset.) Et opsætning, som størrelse kan koste så meget som $ 20.000 at installere, afhængigt af jordbunden og hvor meget grave og boring der er involveret. Et hus på et stort parti, for eksempel, kan muligvis bruge rør lagt horisontalt i lange, 4 fod dybgrave. Huse på små partier eller klipper kan kræve tre eller fire huller boret omkring 300 meter lige ned, en meget dyrere proces.

Selv med denne betydelige front-end-investering er geotermiske systemer så energibesparende, at tilbagebetalingsperioden er bemærkelsesværdig kort. En undersøgelse foretaget af Luftvåbeninstitutet for Teknologi beregnede, at det i gennemsnit tager kun syv til otte år at genvinde omkostningerne. Dit faktiske break-even-punkt afhænger af lokale nyttepriser, udgravnings- / borekostnader, hvor godt dit hus er isoleret, effektiviteten af ​​den model, du vælger, og hvilke incitamenter din stat eller forsyningsselskab giver. En god installatør, der har viden om opvarmning og afkøling samt din lokale geologi, vil være i stand til at lave disse beregninger for dig.

Den nuværende føderale incitament er begrænset til standard $ 300 skattekredit til Energy Star HVAC installationer. (Canadierne eftermonterer et eksisterende hjem med geotermisk kvalifikation til et federalt tilskud på $ 3.500.) Nogle fremtidsrettede forsyningsvirksomheder har tilbudt lavrente lån til husejere, der er villige til at vedtage teknologien. "Det er en win-win-ordning, " siger Steve Rosenstock, energiløsningschef ved Edison Electric Institute, en sammenslutning af forsyningsselskaber. "Forsyningerne reducerer efterspørgslen efter opvarmning og afkøling, da deres kunder dramatisk sænker deres elregninger." Og fordi plastiksløjferne skal vare 50 år eller mere, kan udbyttet for boligejere og for miljøet vare i generationer.

Det grundlæggende

Hvad er det

Et elektrisk drevet varme- og kølesystem, der overfører varme mellem dit hus og jorden ved hjælp af væske, der cirkuleres gennem lange løkker af underjordiske rør.

Hvordan det virker

En indendørs varmepumpe anvender en grundlæggende kølecyklus-fordampning, kompression, kondensering og udvidelse - for at opsamle og udbetale varme fra og til jorden for at varme huset om vinteren og afkøle det om sommeren.

Hvorfor vil du have en

Skærer husvarme- og køleregninger med 30 til 70 procent. Eliminerer støjende udendørs kompressorer og ventilatorer. Reducerer drivhusgasemissionerne med det tilsvarende at plante 750 træer eller tage to biler væk fra vejen.

Hvad skal man kigge efter

For føderale skattekreditter skal pumper opfylde Energy Star effektivitetsstandarder. For lukkede kredsløbssystemer har du brug for en EER på 14, 1 og en COP (ydelseskoefficient) på 3.3.

Hvor skal man få det

For at finde producenter, besøg hjemmesiden for geotermisk varmepumpekonsortium. For at finde uddannede installatører og designere, der kender den lokale geologi og hvordan man kan dimensionere systemer for maksimal effektivitet, skal du gå til International Ground Source Heat Pump Association's hjemmeside.

Hvad det koster

$ 15.000 - $ 20.000 installeret til systemet, herunder jordløjfer, varmepumpe og kontroller. Databasen over statsincitamenter til vedvarende energi (dsireusa.org) giver opdateret information om statsincitamentsprogrammer.

Kan jeg ombygge en?

Eftermontering af et jordkilde system er ikke vanskeligt, så længe det er muligt at begrænse jordsløjfen. Et hus skal bruge kanaler til at distribuere kølig luft på varme dage. De samme kanaler kan give varm luft om vinteren. Nogle geotermiske varmepumper kan tilslutte sig en eksisterende luftbehandler, andre enheder leveres med deres egen integrerede luftbehandler. Huse med varmtvandsopvarmning kan også bruge geotermiske systemer, selvom der kan være behov for yderligere radiatorer, fordi disse systemer ikke når de højere temperaturer af brændstoffyrede kedler. (Det er ikke et problem for strålende gulvvarme, som fungerer ved lavere temperaturer.)