地熱熱泵:這是他們如何工作

節能就在您的腳下

地熱是值得看的

你想節約能源並節省加熱和冷卻你家的錢嗎? 那麼,答案不僅在你的鼻子下,它可能正好在你的腳下!

在幾英尺霜凍線下方,你會發現地面的平均溫度約為華氏55度。熱量來自地殼深處的一層熱熔融岩石,稱為岩漿。 岩漿可以達到2400°F的溫度,並且隨著這種熱量的散發,取決於地理緯度,地面溫度可以在45°F至75°F之間變化。

這創造了一個很好的可靠和可持續的熱源,可以利用我們的加熱和家庭冷卻需求。

地球的這種恆定溫度用於地熱或地源熱泵。 與在冬季燃燒天然氣或石油以產生熱量的爐子相反,地熱熱泵將地表下方的熱量集中在地表下方。 地熱不僅可以用來加熱和冷卻我們的家,還可以加熱我們的家用水。


地熱系統如何工作:

那麼這種魔法是如何發生的? 那真的很簡單。 地熱系統是一種將地球用作散熱器(夏季)或熱源(冬季)的熱泵。

一個地熱系統將使用一系列的管道(埋在地下霜線下面),這就是所謂的迴路。 迴路中的管道通常由塑料製成,並裝滿水和防凍液。 一台泵將水溶液循環到家中的熱泵。

有一個壓縮機和熱交換器使用標稱55度的水來加熱或冷卻家庭。

在冬天,空氣(例如10華氏度)比地下的地下溫度(例如55華氏度)更冷。 地熱系統通過地面循環使水溶液循環並吸收地球的熱量。

標稱55度的水被帶到熱泵或爐子中,根據需要進一步加熱,然後通過管道系統分配到整個家庭。

在夏季,空氣(例如90華氏度)比地下55華氏度更熱。 在這裡,地熱換熱器吸收家中的熱量,系統通過地面循環使水溶液循環冷卻,將熱量傾倒入地下。 然後冷卻水被熱交換器使用並通過管道系統分佈在整個家庭中以冷卻房屋。


地熱系統的成本和特點:


地熱系統的類型:

地面循環地熱熱泵系統通常作為閉環系統安裝。 這意味著迴路中的流體不斷循環。 開環系統不太常見,使用地下井,湖泊,河流或其他地表水作為熱交換器的流體。 使用後將水倒入地面或水體中。

閉環系統通常安裝為水平環路,垂直環路或水體系統。 水體系統使用地表水體作為與地面相反的恆定熱源。 我們來回顧一下這三種不同的方法。

水平環路:水平環路系統是最經濟的安裝,但其缺點之一是安裝水平接地環路所需的土地數量。

根據房屋大小和負載的不同,地熱系統可能需要1,500至3,000英尺直徑的管道或更多。 如果您擁有所需的土地,最常用的住宅方式是將兩條管道並排安裝在5英尺深的溝槽中,或者將一條管道安裝在6英尺深的溝槽中,另一條管道安放在4英尺深的溝槽中。

第三種方法可用於需要較長管道的土地不易獲得的地方。 該方法在更深的短溝槽中環繞或捲繞管道。 這允許與土壤所需的表面接觸,但水平溝槽長度較小。

垂直環路:垂直環路系統用於所需土地緊張或土壤不利於挖溝的情況。 垂直系統使用一系列鑽孔更昂貴,然後安裝水平系統。 這些孔名義上直徑為4“,間隔大約20°。 深度取決於系統設計和土壤,但范圍可以從100到400英尺深。 將管道向下送入,並將每個鑽孔向上送回並通過溝槽式歧管連接,並穿過連接系統與房屋內熱泵的頂部。

水體:另一種不常見的捕獲地熱的方法是使用像池塘或湖泊這樣的水體。 用這種方法,塑料管從熱泵運行到水體,並放置在水面下8到10英尺的盤管中。 水體必須具有足夠的尺寸以支撐地熱熱負荷並具有適當的深度。 經常需要地方和州機構的協調和批准。


地熱系統的成本:

安裝地熱系統的成本因使用的迴路系統類型和地熱系統本身的大小而異。 2017年水平地面循環地熱系統的成本約為每噸2,700.00美元。 如果選擇垂直迴路系統,成本將顯著增加,因為根據土壤,場地訪問和系統規模,鑽井成本可能為30,000美元至40,000美元或更多。

在正確的應用中,地熱可以成為家庭供暖和製冷的經濟有效和環境敏感的解決方案。 值得一看,特別是當答案恰到好處時。