8.8: Охолодження та нагрівання (IV)

Last updated
Save as PDF

Page ID: 29685

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Фактори, що впливають на тип петлі GHP

Геотермальні теплові насоси (ГПС) можуть ефективно використовуватися практично в будь-якій точці країни. Однак конкретні геологічні, гідрологічні та просторові характеристики ділянки визначають найкращий тип контуру заземлення для конкретного місця.

Переваги системи GHP

Низьке споживання енергії

Найбільша перевага GHP полягає в тому, що вони використовують від 20 до 50 відсотків менше електроенергії, ніж звичайні системи опалення або охолодження. Це перетворюється на GHP, використовуючи одну одиницю електроенергії для переміщення трьох одиниць тепла від землі.
Згідно з доповіддю Національної лабораторії Оук-Рідж, статистично достовірні результати показують, що проект модернізації GHP 4,003 одиниць у Форт-Полк, штат Луїзіана, заощадить 25,8 мільйона кіловат-годин (кВт-год) у типовому році, або 32,5 відсотка попереднього модернізації всього споживання електроенергії. Це означає середньорічну економію 6,445 кВт-год на одиницю житла. Крім того, буде збережено 100 відсотків природного газу для всієї громади, який раніше використовувався для кондиціонування приміщень та підігріву води (260 000 терм).
У житлових одиницях, які були повністю електричними в період попереднього модернізації, було виявлено, що GHP заощаджує близько 42 відсотків попередньо модернізованого споживання електроенергії для опалення, охолодження та нагрівання води.

Безкоштовна або знижена вартість гарячої води

На відміну від будь-якої іншої системи опалення та охолодження, геотермальний тепловий насос може забезпечити безкоштовну гарячу воду. Пристрій, званий супернагрівачем, передає зайве тепло від компресора теплового насоса в бак для гарячої води. Влітку гаряча вода надається безкоштовно, взимку витрати на підігрів води скорочуються приблизно вдвічі.

Цілорічний комфорт

При виробництві нижчих рахунків за опалення геотермальні теплові насоси тихіші, ніж звичайні системи, і покращують контроль вологості. Ці функції допомагають пояснити, чому опитування клієнтів регулярно показують високий рівень задоволеності користувачів, як правило, набагато більше 90 відсотків.

конструктивні особливості

Геотермальні системи теплових насосів забезпечують гнучкість конструкції і можуть бути встановлені як в нових, так і в модернізованих ситуаціях. Оскільки обладнання вимагає менше місця, ніж це потрібно звичайним системам HVAC, приміщення обладнання можна значно зменшити за розміром, звільнивши простір для продуктивного використання. Також геотермальні теплонасосні системи зазвичай використовують існуючі в будівлі повітроводи і забезпечують одночасне опалення та охолодження без необхідності чотиритрубної системи.

Покращена естетика

Архітекторам та власникам будівель подобається гнучкість дизайну, пропонована GHP. Історичні будівлі, такі як столиця штату Оклахома та деякі Williamsburg, штат Вірджинія, конструкції використовують GHP, оскільки вони прості у використанні в умовах модернізації та їх легко приховати, оскільки вони не вимагають градирень.
Системи GHP усувають звичайне обладнання на даху, що дозволяє створювати більш естетичні архітектурні конструкції та лінії даху. Відсутність проходжень на даху також означає менший потенціал для витоків та постійного обслуговування, а також кращі гарантії на дах. Крім того, надземні компоненти системи GHP знаходяться всередині будівлі, що приховує обладнання як від погодних пошкоджень, так і від потенційного вандалізму.

Низький вплив на навколишнє середовище

Оскільки система GHP настільки ефективна, вона використовує набагато менше енергії для підтримки комфортних температур у приміщенні. Це означає, що від спалювання викопного палива часто створюється менше енергії, ніж потрібно для роботи GHP. За даними EPA, геотермальні теплові насоси можуть зменшити споживання енергії та відповідні викиди до 44% порівняно з тепловими насосами з повітряним джерелом та до 72% порівняно з нагріванням електричним опором стандартним обладнанням для кондиціонування повітря.

Низькі експлуатаційні витрати

Згідно з дослідженням, завершеним для консорціуму геотермальних теплових насосів (GHPC), будівлі з системами GHP мали середні загальні витрати на технічне обслуговування в межах від 6 до 11 центів за квадратний фут, або близько третини звичайних систем. Оскільки робоча коня частина системи, трубопровід, знаходиться під землею або під водою, технічне обслуговування не потрібно. Періодичне очищення змійовиків теплообмінника та регулярна зміна повітряних фільтрів - це всі роботи, необхідні для підтримки системи в справному робочому стані.

Зона нагріву та охолодження

Ці системи забезпечують відмінне зонне кондиціонування простору - різні зони будівлі нагріваються або охолоджуються до різних температур одночасно. Наприклад, системи GHP можуть легко переміщати тепло з комп'ютерних приміщень (які потребують постійного охолодження) до стін периметра для зимового опалення в комерційних будівлах. Шкільним чиновникам подобається гнучкість опалення або охолодження лише аудиторій або гімназій для спеціальних заходів, а не всієї школи.

Довговічність

Оскільки системи GHP мають відносно мало рухомих частин, і оскільки ці частини захищені всередині будівлі, вони довговічні та високонадійні. Підземний трубопровід часто несе гарантії від 25 до 50 років, а GHP часто останні 20 років або більше.

Зниження вандалізму

GHP зазвичай не мають зовнішніх компресорів або градирень, тому потенціал вандалізму усувається.

Зазвичай, коли порівнюються системи опалення або прилади, всі витрати, які понесені - витрати на придбання, встановлення, експлуатацію та технічне обслуговування - можна об'єднати у вартість життєвого циклу, вартість володіння протягом періоду років. У таблиці 8.8.1 порівнюються різні типи систем центрального опалення.

Таблиця 8.8.1. Порівняння витрат життєвого циклу теплових насосів

Порівняти	Безпека	Вартість установки	Експлуатаційні витрати	Витрати на технічне обслуговування	Вартість життєвого циклу
На основі горіння	Заклопотаність	Помірний	Помірний	Високі	Помірний
Тепловий насос	Відмінно	Помірний	Помірний	Помірний	Помірний
Геотермальний тепловий насос	Відмінно	Високі	Низький	Низький	Низький

Встановлення та експлуатаційні витрати систем GHP

В середньому, система геотермального теплового насоса (GHP) коштує близько $2500 до $3500 за тонну потужності, або приблизно $7500 до 10,000 для 3-тонної одиниці (типовий житловий розмір). Для порівняння, інші системи коштували б близько 4000 доларів з кондиціонером.

При включенні в іпотеку домовласник має позитивний грошовий потік з самого початку. Наприклад, скажіть, що додаткові 3500 доларів додадуть 30 доларів на місяць до кожного платежу по іпотеці. Будинок площею 3000 квадратних футів в Оклахома-Сіті, показаний на малюнку 8.8.1, має перевірений середній рахунок за електроенергію в розмірі 60 доларів на місяць, використовуючи геотермальний тепловий насос. Це являє собою значну економію коштів.

Фото будинку з використанням GHP в Оклахома-Сіті

Малюнок 8.8.1. Будинок площею 3,000 квадратних футів з використанням GHP в Оклахома-Сіті

Кредит: Управління енергоефективності та відновлюваної енергетики

Система, що використовує горизонтальні контури заземлення, як правило, коштуватиме дешевше, ніж система з вертикальними петлями.

Геотермальні теплові насосні установки як в нових, так і в існуючих будинках можуть зменшити споживання енергії на 25 до 75 відсотків порівняно зі старими або звичайними системами заміни. Річні експлуатаційні витрати також були найнижчими з геотермальними тепловими насосами. Додайте переваги desuperheater для економії гарячої води, і легко побачити, як система GHP є найбільш ефективною з доступних.