Геотермальные тепловые насосы - одна из зеленых технологий, способных решить проблему глобального потепления за счет сокращения выбросов углерода. Но, как и большинство других возобновляемых источников энергии, у этого источника энергии есть свои проблемы. Люди, желающие использовать эту технологию, должны хорошо ее понимать, чтобы избежать ненужных затрат и помочь предотвратить любое негативное воздействие на окружающую среду.
Геотермальные тепловые насосы
Геотермальные тепловые насосы (GHP), также называемые геообменом, работают за счет обмена теплом с землей на глубине ниже нескольких футов, где температура примерно постоянна круглый год.
одет как девушка на хэллоуинСтатьи по Теме
- Факты о солнечной энергии
- Go Green Картинки
- Как мой бизнес может стать экологичным, чтобы сэкономить деньги
Energy.gov объясняет типы GHP, используемые дома и на предприятии.
- Внутри замкнутой системы есть три типа. Они бывают горизонтальными, вертикальными и наземными. Они используют воду, смешанную с антифризом, циркулирующую в закрытых трубах, для обмена тепла с землей или водой. Надземный теплообменник передает тепло между его хладагентами и раствором антифриза в замкнутых контурах.
- Системы прямого теплообмена используют хладагенты непосредственно в подземных замкнутых контурах для обмена тепла и не имеют промежуточного теплообменника.
- Системы с открытым контуром непрерывно забирают воду из внешних источников, таких как колодцы или озера, для теплообмена и возвращают ее в качестве сброса.
Отчет Университета Орегона (стр. 6) на Всемирной геотермальной конференции в 2015 году, по оценкам, в США 1,4 миллиона ГТС, из которых 90% являются системами с замкнутым контуром и только 10% - системами с открытым контуром.
Общие проблемы
Хотя у геотермальных тепловых насосов есть несколько плюсов, есть также много минусов. Некоторые из них являются общими, а другие - системными.
Начальная стоимость
Все согласны с тем, что первоначальная стоимость установки GHP высока, и сложно подсчитать , так как это зависит от размера дома / постройки, насоса, почвы, климата и поля контура. Для успешной установки важен опытный подрядчик.
Оценки частного предприятия Энергетические дома Для дома площадью 2500 квадратных футов показано, что 6-тонная вертикальная петельная система стоит 34 000 долларов, 5-тонная горизонтальная петля для лучистого отопления и охлаждения стоит 29 500 долларов, а 5-тонная горизонтальная петля в сочетании с солнечным обогревом стоит 47 500 долларов.
Энергетические дома разбирает проблему стоимости 'Это примерно вдвое больше, чем у обычных систем отопления, охлаждения и горячего водоснабжения, но геотермальные системы отопления / охлаждения могут снизить счета за коммунальные услуги на 40–60%'.
Отсутствие квалифицированных специалистов
Технология GHP сложна и требует знания различных аспектов. В Союз неравнодушных ученых отмечает, что многие установщики систем отопления и охлаждения «не знакомы с этой технологией», что, в свою очередь, препятствует ее распространению и обслуживанию. Также трудно найти квалифицированных подрядчиков, способных установить системы GHP в определенных регионах страны, что еще больше увеличивает стоимость геотермальной системы отопления.
Не сделай сам
Министерство энергетики США не рекомендует рассматривать GHP как самостоятельный проект. Эта технология требует специальных знаний во многих областях. Принимать решение система лучше всего подходит Для дома или бизнеса необходимо тщательное изучение таких факторов, как геология, гидрология, доступность земли, требования к отоплению и охлаждению, а также другие важные энергосберегающие устройства в доме. Не каждый может рассчитать оптимальный размер поля контура или насоса, необходимого для получения максимальной отдачи от этой системы.
домашние средства для мытья паркетных полов
Использование электроэнергии
Электричество необходимо для работы теплового компрессора в системах с замкнутым контуром и для перекачивания воды в течение всего года в системах с открытым контуром, поэтому GHP является не полностью углеродно-нейтральный.
Проблемы с замкнутой системой контура
Системы с замкнутым контуром имеют общие недостатки, такие как влияние почвы на эффективность и наличие антифриза. Проблемы с петлей связанные с горизонтальной или вертикальной ориентацией, также присутствуют, как и проблемы с системами прямого теплообмена и системами прудов.
Типы почв
Нагревать хранение и передача лучше всего подходит для тяжелых почв, таких как глина или скала. Песчаные почвы не могут хранить или передавать много тепла, поэтому необходимы более крупные поля петель. Снижение влажности почвы ниже 12,5% оказывает разрушительное влияние на работу тепловых насосов. исследование 2014 года, опубликованное в журнале Energies (стр. 3), а увеличение влажности почвы выше 25% улучшает теплоотдачу. Такие сухие почвы не подходят, особенно в системах прямого теплообмена.
Антифриз
В системах с обратной связью для теплообмена используется вода с антифризом. Использовались более старые модели метанол который быстро испаряется и токсичен для людей и животных, поэтому сейчас он запрещен во многих частях США. Этанол не так токсичен, как метанол, но стоит дорого. Обеспокоен тем, что Этиленгликоль может протекать и загрязнять источники грунтовых вод, что привело к тому, что этот тип антифриза также запрещен для использования в геотермальных системах во многих штатах. Рассол (хлорид кальция) - хороший вариант, но он коррозионный, поэтому для него нужны мельхиоровые трубы. Пропиленгликоль не оказывает вредного воздействия на людей или окружающую среду.
Пока вода, смешанная с антифризом, циркулирует в замкнутых контурах, это не оказывает влияния на окружающую среду. Однако даже небольшие утечки могут быть опасными, поэтому лучше использовать антифризы с рассолом или пропиленгликолем.
Горизонтальная система
В Бюллетень технических новостей считает, что для горизонтальной системы требуется 1500–3000 квадратных футов земли на каждую тонну отопления или охлаждения.
- Требуется большая площадь - Эта земля позже пригодна только для садоводства, но не для расширения дома или другой строительной конструкции. Эти системы не подходят для модернизации, так как может не хватить места.
- Разница температур - На небольшой глубине от 3 до 6 футов могут наблюдаться различия в температуре из-за сезона, глубины залегания и количества осадков, влияющих на эффективность, даже несмотря на то, что ограничение глубины снижает затраты на выемку грунта, что является самой дорогой частью установки замкнутого контура. система.
- Проблемы с почвой - Каменистые или мелкие почвы не подходят для этих систем, в этом случае необходимы вертикальные системы.
Вертикальная система
Это наиболее эффективная система, поскольку U-образные петли уходят в землю на глубину 150-450 футов, отмечается в бюллетене технических новостей. Другие проблемы включают:
- Расходы - П-образные петли и их глубина делают их самыми дорогими из всех систем GHS.
- Требуется квалифицированная установка и оборудование - Более того, для бурения на такую глубину нужны опытные бурильщики и спецтехника, которая не везде доступна.
Система прямого теплообмена (DX)
В DX используются медные трубы, заполненные хладагентом, заглубленные на глубину от 4 до 6 футов под землей. Эта система является самой старой из всех моделей GHP и оказывает наибольшее воздействие на окружающую среду.
как узнать, влюбился ли в вас мужчина-Рыбы
- Коррозия медных труб обычна в кислых почвах, поэтому DX не подходит для этих почв, объясняет участник Форум Geo Exchange . Чтобы предотвратить это, образцы почвы должны быть собраны на глубине, на которой они будут установлены, для проверки на высокие концентрации кислот, хлоридов, сероводорода, сульфатов или аммиака, что делает этап планирования дорогостоящим. Вместо ПВХ используется медь, так как она лучше проводит тепло.
- Хладагенты представляют собой главную экологическую проблему с DX. Даже небольшие трещины могут высвободить их, что приведет к глобальному потеплению. В более ранних моделях использовались хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфлуороны (ГХФУ). В Монреальский протокол запретил их использование, так как они повреждают озоновый слой. Их заменители фторуглероды (FC) и гидрофторуглероды (HFC) могут вызывать глобальное потепление и запрещены Конвенцией Киотского протокола об изменении климата. В 2016 г. Агентство по охране окружающей среды (EPA) выпустили рекомендации, направленные на постепенный отказ от этих химикатов, и перечислили их как неприемлемые. EPA также не рекомендует R410A. последний популярный хладагент, так как он тоже вызывает выбросы парниковых газов.
- Эксперты по экологическому строительству заявляют, что разлив загрязняющих хладагентов намеренно или случайно является незаконным.
В 2001, ученые из Университета Орегона (стр. 2) объявили системы DX опасными для окружающей среды и не рекомендовали их. Согласно Energy.gov, это запрещено в некоторых частях США из-за местных экологических ограничений.
Системы замкнутого цикла прудов
В системах с замкнутым контуром для теплообмена также могут использоваться водные объекты. Однако и здесь есть несколько проблем.
- Согласно бюллетеню технических новостей, на мелководье наблюдаются колебания температуры, и есть вероятность того, что трубопроводы в общественных источниках воды могут быть повреждены.
- По данным Energy.gov, полезны только пруды с требуемой минимальной глубиной и количеством воды. Вам нужно будет найти место для строительства с подходящими условиями, чтобы использовать эту опцию.
Проблемы с системой открытого цикла
Открытые системы забирают воду из колодца или мелководья, например озер и прудов. Как уже отмечалось, они не так часто используются в США, но люди все же должны знать об их потенциальных недостатках.
- Недостаточный поток воды может возникнуть, если колодец, вырытый для петли, недостаточно глубок или из-за чрезмерного забора воды из водоносного горизонта, согласно Энергетическая программа Университета штата Вашингтон исследование (стр. 5). Фильтры засоряются отложениями из-за отсутствия достаточного количества воды. An Айдахо Геотермальный В отчете отмечается, что сезонный спрос на альтернативные варианты использования, такие как спринклеры летом, может повлиять на количество воды, доступной для теплового насоса.
- Качество воды не везде и круглый год одинаково. Мусор в озерах - проблема. Накипь из-за известковых отложений из тяжелой воды требует обработки с помощью химикатов.
- Согласно Энергетической программе Университета штата Вашингтон (стр. 5), биологический рост, в частности бактерии, трудно удалить без использования химикатов.
- В отчете о геотермальных источниках штата Айдахо рекомендуется найти подходящее место для сброса перед установкой системы подземных вод открытого цикла. Песчаные почвы могут легко поглощать выбросы, но если почва твердая, дополнительная дрель для разгрузки может удвоить стоимость бурения, что делает ее такой же дорогой, как система с замкнутым контуром. Когда вода забирается из озер, сток возвращается в нее.
- Согласно Energy.gov, также должны соблюдаться все местные ограничения, касающиеся сброса.
- Согласно исследованию Энергетической программы Университета штата Вашингтон (стр. 5), эксплуатационные расходы высоки, поскольку насосы должны работать круглый год, чтобы подавать воду в систему и из нее. Их обслуживание также является серьезной проблемой.
- В случае колодцев необходимо учитывать местные экологические и водные ограничения, поскольку доступная вода может быть ограничена в соответствии с Бюллетенем технических новостей.
- Стоячие колонные колодцы, откачивающие воду из водоносного горизонта, могут понизить уровень грунтовых вод.
Есть ли яркая сторона?
Хотя может показаться, что геотермальные тепловые насосы сложны и дороги, у этой системы есть много преимуществ. Правительства и экологические некоммерческие организации, такие как Гринпис и Союз обеспокоенных ученых продвигают геотермальную энергию. Поскольку производительность геотермальных тепловых насосов зависит от многих факторов окружающей среды, это не технология plug and play. При рассмотрении геотермальной системы необходимо проанализировать отдельные детали зданий и местности, чтобы выбрать правильную систему, а также правильно спланировать и установить систему, чтобы получить максимум удовольствия от этой технологии.
