Ngân hàng Ảnh / GettyImages
Bạn có muốn tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm tiền cho cả sưởi ấm và làm mát nhà của bạn? Vâng, câu trả lời không chỉ ngay dưới mũi của bạn, nó có thể ngay dưới chân bạn!
Bên dưới đường băng giá vài feet bạn sẽ thấy mặt đất có nhiệt độ trung bình khoảng 55 độ F. Nhiệt lượng đến từ một lớp đá nóng chảy sâu trong lớp vỏ trái đất gọi là magma. Magma có thể đạt tới nhiệt độ 2400 độ F và khi nhiệt này tỏa ra, tùy thuộc vào vĩ độ địa lý, nhiệt độ mặt đất có thể thay đổi từ 45 ° F đến 75 ° F. Điều này tạo ra một nguồn nhiệt đáng tin cậy và bền vững có thể được khai thác cho nhu cầu sưởi ấm và làm mát nhà của chúng ta.
Nhiệt độ không đổi này của trái đất được sử dụng trong địa nhiệt hoặc bơm nhiệt nguồn mặt đất. Trái ngược với một lò đốt khí đốt tự nhiên hoặc dầu để tạo ra nhiệt vào mùa đông, bơm nhiệt địa nhiệt tập trung nhiệt ở dưới mặt đất ngay dưới bề mặt. Địa nhiệt không chỉ có thể được sử dụng để sưởi ấm và làm mát nhà của chúng tôi mà còn làm nóng nước sinh hoạt của chúng tôi.
Hệ thống địa nhiệt hoạt động như thế nào
Vậy làm thế nào để phép thuật này xảy ra? Chà, nó thực sự khá đơn giản. Hệ thống địa nhiệt là một máy bơm nhiệt sử dụng trái đất làm tản nhiệt (mùa hè) hoặc nguồn nhiệt (mùa đông).
Một hệ thống địa nhiệt sẽ sử dụng một loạt các đường ống (chôn dưới đường băng giá trong lòng đất) được gọi là vòng lặp. Các ống trong vòng lặp thường được làm bằng nhựa và chứa đầy dung dịch nước và chất chống đông. Một máy bơm tuần hoàn dung dịch nước đến bơm nhiệt trong nhà. Có một máy nén và bộ trao đổi nhiệt sử dụng nước danh nghĩa 55 độ để làm nóng hoặc làm mát nhà.
Vào mùa đông, không khí (ví dụ, 10 độ F) lạnh hơn nhiệt độ trái đất dưới lòng đất (ví dụ: 55 độ F). Hệ thống địa nhiệt tuần hoàn dung dịch nước thông qua vòng lặp mặt đất và hấp thụ nhiệt từ trái đất. Nước 55 độ danh nghĩa được đưa đến máy bơm nhiệt hoặc lò nung để được làm nóng hơn nữa khi cần thiết và sau đó được phân phối bằng ống dẫn trong nhà.
Vào mùa hè, không khí (ví dụ, 90 độ F) nóng hơn so với 55 độ F dưới lòng đất. Tại đây, bộ trao đổi nhiệt địa nhiệt sẽ hấp thụ nhiệt trong nhà và hệ thống lưu thông dung dịch nước qua vòng lặp trên mặt đất để làm mát, thải nhiệt xuống đất. Nước mát sau đó được sử dụng bởi bộ trao đổi nhiệt và được phân phối bởi ống dẫn trong nhà để làm mát ngôi nhà.
Chi phí và đặc điểm của hệ thống địa nhiệt
- Địa nhiệt là một hệ thống bơm nhiệt nguồn mặt đất làm mát và làm mát rất tiết kiệm năng lượng với khả năng tiết kiệm tiện ích so với các hệ thống không khí cưỡng bức thông thường và bơm nhiệt có nguồn gốc từ 25 đến 50%. Thời gian hoàn trả là từ 5 đến 10 năm nhưng ngắn hơn nhiều so với tùy chọn sưởi và làm mát bằng điện hoàn toàn trong đó địa nhiệt có thể sử dụng năng lượng điện ít hơn tới 75%. Từ ngày 01 tháng 1 năm 2017, địa nhiệt chỉ đủ điều kiện nhận khoản tín dụng thuế Liên bang $ 300 nếu hệ thống bơm nhiệt đạt tiêu chuẩn DOE Energy Star SEER và COP. Các khoản tín dụng thuế trước đó đã kết thúc vào ngày 31 tháng 12 năm 2016. Trong một số trường hợp, các khoản tín dụng có thể được trang bị thêm cho một lò hiện có với một bộ xử lý không khí. Bạn cũng có thể tìm thấy máy bơm nhiệt địa nhiệt có bộ xử lý không khí tích hợp riêng. Nếu ngôi nhà của bạn có nước nóng ván chân tường nóng, nó cũng có thể được trang bị thêm với một hệ thống địa nhiệt.
Các loại hệ thống địa nhiệt
Hệ thống bơm nhiệt địa nhiệt vòng đất được lắp đặt phổ biến nhất là hệ thống vòng kín. Điều đó có nghĩa là chất lỏng trong vòng lặp được tuần hoàn liên tục. Các hệ thống vòng hở ít phổ biến hơn và sử dụng giếng nước, hồ, sông hoặc nước mặt khác làm chất lỏng cho bộ trao đổi nhiệt. Sau đó, nước được đổ trở lại mặt đất hoặc vào trong nước sau khi sử dụng.
Các hệ thống vòng kín thường được cài đặt như một hệ thống vòng lặp ngang, vòng dọc hoặc thân nước. Các hệ thống nước sử dụng các vùng nước mặt là nguồn nhiệt không đổi so với mặt đất. Hãy xem lại ba phương pháp khác nhau.
Vòng lặp ngang: Hệ thống vòng lặp ngang là cách tiết kiệm nhất để cài đặt nhưng một trong những nhược điểm của chúng là lượng đất cần thiết để lắp đặt các vòng trên mặt đất ngang. Một hệ thống địa nhiệt có thể cần 1.500 đến 3.000 feet đường ống hoặc nhiều hơn tùy thuộc vào kích thước và tải trọng của ngôi nhà. Nếu bạn có sẵn đất cần thiết, phương pháp dân cư phổ biến nhất là lắp hai ống cạnh nhau trong rãnh sâu năm feet hoặc một ống chạy trong rãnh sâu sáu feet và ống kia trong rãnh sâu bốn feet.
Phương pháp thứ ba có thể được sử dụng khi không có sẵn đất cần thiết cho đường ống dài hơn. Phương pháp đó vòng hoặc cuộn ống trong rãnh ngắn sâu hơn. Điều này cho phép tiếp xúc bề mặt cần thiết với đất nhưng trong chiều dài rãnh ngang ít hơn.
Vòng lặp dọc: Hệ thống vòng thẳng đứng được sử dụng trong các tình huống đất yêu cầu chặt hoặc đất không có lợi cho việc đào rãnh. Đắt hơn hệ thống ngang để cài đặt, hệ thống dọc sử dụng một loạt các lỗ khoan. Các lỗ có đường kính trên danh nghĩa 4 4 và cách nhau khoảng 20. Độ sâu phụ thuộc vào thiết kế hệ thống và đất nhưng có thể sâu từ 100 đến 400 feet. Các đường ống được đưa xuống và sao lưu từng lỗ khoan vào và được kết nối bằng một ống đa năng được đào rãnh trên đỉnh kết nối hệ thống với bơm nhiệt trong nhà.
Thân nước: Một phương pháp khác ít phổ biến hơn để thu nhiệt mặt đất là sử dụng vật thể gần nước như ao hoặc hồ. Với phương pháp này, ống nhựa chạy từ bơm nhiệt đến thân nước và được đặt trong cuộn 8 đến 10 feet dưới mặt nước. Thân nước phải có kích thước phù hợp để hỗ trợ tải nhiệt địa nhiệt và có độ sâu thích hợp. Phối hợp với và phê duyệt của các cơ quan địa phương và nhà nước thường được yêu cầu.
Chi phí cho một hệ thống địa nhiệt
Chi phí lắp đặt hệ thống địa nhiệt sẽ thay đổi tùy theo loại hệ thống vòng lặp được sử dụng và kích thước của chính hệ thống địa nhiệt. Chi phí cho một hệ thống địa nhiệt vòng ngang mặt đất là khoảng 2.700, 00 đô la mỗi tấn trong năm 2017 đô la. Nếu bạn chọn hệ thống vòng lặp dọc, chi phí sẽ tăng đáng kể vì chi phí khoan có thể từ 30.000 đến 40.000 USD trở lên tùy thuộc vào đất, quyền truy cập trang web và kích thước của hệ thống.
Trong ứng dụng địa nhiệt phù hợp có thể là một giải pháp hiệu quả và nhạy cảm với môi trường để sưởi ấm và làm mát nhà. Thật đáng để xem, nhất là khi câu trả lời ở ngay dưới chân bạn.
