Geotermálne teplo predstavuje asi dve percentá z celkového trhu s kúrením v USA a je nainštalovaných viac ako 1,3 milióna systémov. Geotermálny systém nespaľuje fosílne palivá na teplo. Prenáša teplo. A to je jeho čaro: Prenos tepla vyžaduje menej energie ako jeho výroba.
Ako fungujú geotermálne systémy
Na využitie tepla uloženého v zemi geotermálny systém toto teplo zachytáva a premieňa na domáce použitie. Medzi komponenty systému patrí potrubie, kvapalina na absorbovanie a prenos tepla a jednotka tepelného čerpadla na spracovanie tepla na ďalšie použitie. Na zachytenie tepla cirkuluje kvapalina potrubím zakopaným v zemi. Pri cirkulácii absorbuje uložené teplo Zeme, ktoré zostáva konštantné na 50 až 60 stupňov Fahrenheita 10 stôp pod úrovňou zeme.
Zahriata kvapalina vstupuje do jednotky tepelného čerpadla. V tejto jednotke je teplo z potrubnej kvapaliny absorbované kvapalným chladivom utesneným v jednotke. Toto chladivo sa odparuje a komprimuje, čo zvyšuje jeho teplotu na asi 100 stupňov Fahrenheita.
Teraz plyn, chladivo prechádza cez výmenník tepla, kde sa teplo odoberá a čerpá do domu. Po odstránení tepla sa chladivo ochladí. Vracia sa do tekutého stavu a naďalej cirkuluje, pričom neustále absorbuje a využíva teplo prenášané zo zeme potrubnou kvapalinou.
Efektívne kúrenie nenáročné na údržbu
Geotermálne tepelné čerpadlá sa stali dosť efektívnymi. Ich účinnosť vykurovania je indikovaná koeficientom výkonu (COP), pomerom tepla dodávaného na britskú tepelnú jednotku (Btu).
Tepelné čerpadlá označené hviezdičkou Energy Star majú vykurovací COP začínajúci na 2,8, čo znamená, že na každú jednotku energie použitej na napájanie systému sa dodáva 2,8 jednotky tepla.
Geotermálne systémy sa ľahko udržiavajú. Správne nainštalovaná a zakopaná slučka môže trvať takmer 50 rokov. Mechanické komponenty sú inštalované v interiéroch a zvyčajne vyžadujú iba pravidelné kontroly a výmeny filtrov.
Systémy s uzavretou slučkou
Geotermálne vykurovacie systémy fungujú buď v uzavretom alebo otvorenom okruhu. Určenie, ktorá slučka sa má použiť, závisí od miestnych faktorov, ako sú zloženie pôdy, terénne úpravy a podzemné inžinierske siete.
Uzavretá slučka používa kvapalný roztok v utesnenej potrubnej slučke inštalovanej horizontálne alebo vertikálne pod zemou.
Horizontálne slučky sa používajú, keď je k dispozícii dostatok využiteľnej pôdy. Rúry sú inštalované v zákopoch vykopaných asi šesť stôp hlbokých a 100 až 600 stôp dlhých, v závislosti od veľkosti systému.
Vertikálne slučky sú jedinou voľbou, ak je k dispozícii obmedzený priestor, ak majiteľ domu nechce, aby bola narušená krajina, alebo kde by sa pri kopaní mohlo vyskytnúť veľa kameňov. Na inštaláciu potrubia sú otvory s malým priemerom hlboké 100 až 400 stôp vyvŕtané pomocou vrtného zariadenia. Vertikálne slučky sú pripojené k domu pomocou vodorovnej podzemnej rúry. Pri vyvrtávaní vertikálnych slučiek platia kódy pre vŕtanie vrtov.
Zapečatený systém je možné umiestniť aj na dno jazierka, ak je na pozemku k dispozícii jazierko. Slučky rybníka môžu byť najekonomickejšou možnosťou, pretože je možné eliminovať veľkú časť nákladov na výkop.
Systémy s otvorenou slučkou
Systém s otvorenou slučkou využíva skôr teplo z vody zo studne ako teplo zo zeme. Podzemná voda, ktorá tiež zostáva po celý rok na relatívne konštantnej teplote, sa odvádza do jednotky tepelného čerpadla a teplo sa získava spôsobom podobným systému s uzavretým okruhom.
Voda necirkuluje, ale prechádza jedným priechodom a je vylúčená. Môže sa uvoľniť do priekopy, drenážnych dlaždíc alebo jazierka. Môže sa tiež vrátiť späť na vodnú hladinu cez spätný vrt vyvrtaný do zeme. S obavami z poklesu a znečistenia vodonosných vrstiev je však dôležité skontrolovať miestne podmienky a kódy skôr, ako sa rozhodnete pre tento typ systému.
Náklady a návratnosť
Počiatočné náklady na inštaláciu a vybavenie geotermálnych tepelných čerpadiel sa líšia podľa vyspelosti miestneho trhu, typu a veľkosti systému a lokality. Niet pochýb o tom, že systém bude na začiatku stáť viac ako bežná pec na fosílne palivá.
Ak dom nemá rozvodné potrubie, môže si ho majiteľ domu pripočítať k cene. Malý dom, ktorý využíva teplo zo základnej dosky, sa však môže vzdať inštalácie potrubia.
Hrubé odhady uvádzajú geotermálny systém prízemného zdroja na 1 000 až 2 500 dolárov za tonu kapacity. Tona kapacity sa podľa federálneho programu energetického manažmentu ministerstva energetiky prekladá na 12 000 Btu za hodinu. Vo vykurovacom podnebí sa odhaduje, že na každých 550 štvorcových stôp je potrebná tona kapacity.
Príťažlivosť nákladov na geotermálne teplo je v návratnosti prevádzky. Systém dodáva viac spotrebovanej energie ako bežné systémy, až 400-percentná účinnosť v porovnaní so 75 až 90-percentnou účinnosťou v peciach na fosílne palivá.
Podľa Jima Boseho, výkonného riaditeľa Medzinárodnej asociácie tepelných čerpadiel na zemné zdroje na Oklahoma State University v Stillwater, OK, by existujúci dom so staršou pecou mohol očakávať prechod na geotermálnu energiu so zvýšením účinnosti asi o 50 percent. Nový dom s najlepšou pecou na fosílne palivá by očakával zlepšenie o 30 percent.
Vyťažte zo svojho geotermálneho systému maximum
Neočakávajte, že nový systém vyrieši vaše problémy s vykurovaním, pokiaľ neznížite svoje vykurovacie zaťaženie. Utesnite všetky netesnosti. Skontrolujte, či je odizolovanie v dobrom stave a či potrubný systém netesní. Eliminujte prievan. Zvážte, či by ste si doma nemali nechať vyhodnotiť tepelné straty / tepelné zisky / úniky.
Nájdite spoločnosť, ktorá je certifikovaná, s ľuďmi vyškolenými špeciálne v geotermálnej technológii, a získajte viac než len ponuku. Požiadajte o referencie a zavolajte tým majiteľom domu. Požiadajte o informácie o inštaláciách, ktoré spoločnosť dokončila.
Diskutujte o výhodách hybridného systému. K existujúcej peci s núteným vzduchom je možné pridať tepelné čerpadlo zo zeme a použiť jeho dúchadlo. Inštalácia dvojitého zdroja tepelných čerpadiel je menej nákladná a efektívnejšia ako samotná jednotka zdroja vzduchu. Na zlepšenie pohodlia a efektívnosti sa opýtajte na dúchadlá s variabilnými otáčkami a viacrýchlostné kompresory na systéme.
Zvážte schopnosť systému vyrábať horúcu vodu. Zariadenie nazývané „desuperheater“ môže doplniť výrobu teplej úžitkovej vody využitím prebytočného tepla, keď je systém v prevádzke. Pre tých, ktorí chcú, aby systém zabezpečoval všetky potreby teplej vody, sú k dispozícii niektoré systémy s úplným odberom, ktoré používajú samostatnú jednotku na ohrev teplej vody pre domácnosť.