Γεωθερμική (εδαφική) Αντλία Θερμότητας

Η γεωθερμική αντλία θερμότητας (GHP) είναι μία από τις ταχύτερα αναπτυσσόμενες εφαρμογές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στον κόσμο. Η GHP έχει σημειώσει ετήσια αύξηση 10% σε περίπου 30 χώρες τα τελευταία 10 χρόνια. Δεδομένου ότι λειτουργεί με υπόγεια ύδατα μεταξύ 5℃ και 30℃, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάθε χώρα του κόσμου.

Μεγάλο μέρος αυτής της ανάπτυξης σημειώθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη, αλλά ακόμη και χώρες όπως η Ιαπωνία και η Τουρκία φαίνεται να δείχνουν ενδιαφέρον.

Περίπου 12.000 MWt (θερμική) ισχύος είναι εγκατεστημένα σήμερα παγκοσμίως και περίπου 72.000 TJ ενέργειας χρησιμοποιούνται κάθε χρόνο (20.000 GWh). Οι άνθρωποι έχουν εγκαταστήσει περίπου 1.100.000 μονάδες GSHP παγκοσμίως, αλλά τα δεδομένα δεν είναι πλήρη, επομένως είναι δύσκολο να πούμε πόσοι άνθρωποι τις έχουν.

Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας (εδάφους)

Η γεωθερμική ενέργεια έχει επιτρέψει σε πολλούς ανθρώπους να θερμαίνουν και να δροσίζουν τα σπίτια τους κατά τη διάρκεια του χειμώνα, καθιστώντας έτσι επίσης διαθέσιμο ζεστό νερό όλο το χρόνο.

Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας συνδυάζονται μερικές φορές με συστήματα ηλιακής θέρμανσης, καθώς λειτουργούν πιο αποτελεσματικά από ένα μόνο σύστημα. Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας είναι επίσης γνωστές ως συστήματα γήινης ενέργειας, αντλίες θερμότητας εδάφους, γεωεναλλαγής και γήινης σύνδεσης. Μπορούν επίσης να ονομαστούν γεωθερμικές αντλίες θερμότητας. Αυτά τα ονόματα διαφέρουν από τη μια περιοχή στην άλλη.

Ονομάζονται αντλίες θερμότητας εδάφους και γεωεναλλαγή για να αποφευχθεί η σύγχυση με τα συμβατικά συστήματα γεωθερμικής ενέργειας, τα οποία παίρνουν ζεστό νερό από πολλά πόδια κάτω από την επιφάνεια για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Οι άνθρωποι που χρησιμοποιούν γεωθερμικές αντλίες θερμότητας παίρνουν αυτή την ενέργεια από κάτω από το έδαφος και τη χρησιμοποιούν για τη θέρμανση και την ψύξη κτιρίων/κατοικιών. Η τεχνολογία των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας χρησιμοποιείται από τη δεκαετία του 1940.

Λειτουργία γεωθερμικής αντλίας θερμότητας

Το σύστημα γεωθερμικής αντλίας θερμότητας αποτελείται από τρία κύρια μέρη:τη μονάδα αντλίας θερμότητας, τον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους και το σύστημα παροχής αέρα ή τον αγωγό. Αυτά τα τρία μέρη συνεργάζονται για τη θέρμανση και την ψύξη των σπιτιών.

Ο εναλλάκτης θερμότητας αποτελείται από έναν βρόχο σωλήνων που είναι θαμμένοι λίγα πόδια κάτω από το έδαφος κοντά στο κτίριο. Αυτοί οι σωλήνες ουσιαστικά μεταφέρουν τη θερμότητα από το ένα μέρος στο άλλο. Ένα μείγμα νερού και αντιψυκτικού ρέει μέσα από μια σειρά από γραμμές για να πάρει θερμότητα από το έδαφος ή έξω από τη Γη. Συνήθως προστίθενται αντιψυκτικά διαλύματα στο υγρό για να μην παγώσει το χειμώνα.

Η λειτουργία της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας μοιάζει πολύ με ένα ψυγείο.

Ένα ψυγείο για να διατηρεί τα τρόφιμα που είναι αποθηκευμένα μέσα κρύα, εκπέμπει θερμότητα κάνοντας την περιοχή γύρω από το ψυγείο πολύ πιο ζεστή.

Κατά τους χειμώνες, η γεωθερμική αντλία θερμότητας λαμβάνει ζεστό νερό ή αέριο από τον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους και το στέλνει στο σύστημα μεταφοράς αέρα του κτιρίου, το οποίο διατηρεί το σπίτι ζεστό.

Τα καλοκαίρια ο κύκλος είναι διαφορετικός. Η γεωθερμική αντλία θερμότητας παίρνει θερμότητα από τον αέρα μέσα στο κτίριο και τη μεταφέρει στον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους, ο οποίος το ψύχει.

Τύποι γεωθερμικών αντλιών θερμότητας

Οι τέσσερις κύριες κατηγορίες γεωθερμικών αντλιών θερμότητας είναι οι εξής:

Συστήματα κλειστού βρόχου

Είναι κατασκευασμένα από χοντρές πλαστικές θηλιές που επιτρέπουν στο υγρό να κινείται μέσα τους. Ορισμένοι κλειστοί βρόχοι θάβονται αρκετά πόδια κάτω από το έδαφος ή βυθίζονται στο νερό. Αυτά τα συστήματα διαθέτουν έναν εναλλάκτη θερμότητας που συντονίζει την ανταλλαγή μεταξύ του ψυκτικού μέσου, του ρευστού και μιας αντλίας θερμότητας στον κλειστό βρόχο.

Σύστημα λιμνών ή λιμνών

Τα περισσότερα σπίτια έχουν μια λίμνη ή μια λίμνη κοντά τους. Αυτά τα υδατικά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία κλειστού συστήματος κάτω από αυτά.

Συστήματα ανοιχτού βρόχου

Αυτός ο τύπος γεωθερμικής αντλίας θερμότητας είναι ο καλύτερος για άτομα με αρκετό υπόγειο νερό για τη λειτουργία του. Τα υπόγεια ύδατα χρησιμοποιούνται ως εναλλάκτης θερμότητας και όλο το σύστημα κινείται μέσα από αυτό. Σε μια διαδικασία επιφανειακής επαναφόρτισης, πηγαίνει πίσω στο έδαφος. Τα άτομα που θέλουν να αγοράσουν μια γεωθερμική αντλία θερμότητας ανοιχτού βρόχου θα πρέπει να έχουν αρκετά καθαρά υπόγεια ύδατα επειδή πρόκειται για τοπικό κώδικα και κανονισμό.

Υβριδικά συστήματα

Ένα υβριδικό σύστημα συνδυάζει αντλίες θερμότητας γεωθερμικής και πηγής αέρα για να δημιουργήσει ένα προσιτό και αποδοτικό σύστημα. Υπάρχουν φορές που η ψύξη παίρνει το προβάδισμα λόγω των εσωτερικών κερδών όταν η ρύθμιση των φορτίων θέρμανσης και ψύξης δεν είναι ισορροπημένη. Αντί να αυξηθεί το μέγεθος του εναλλάκτη θερμότητας για να ανταποκριθεί σε υψηλότερο ψυκτικό φορτίο, αναδιαμορφώνεται για να ανταποκρίνεται στο φορτίο θέρμανσης και προστίθεται ένας απαγωγέας θερμότητας στο σύστημα για τη διαχείριση της υπερβολικής θερμότητας που παράγεται. Αν θέλετε να απαλλαγείτε από λέβητες και ορυκτά καύσιμα, τα υβριδικά συστήματα είναι μια καλή επιλογή. Χρησιμοποιούν λιγότερη γη και χρήματα για να εγκαταστήσουν τον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους.

Συμπέρασμα

Μια αντλία θερμότητας μπορεί να παρέχει τόσο θέρμανση όσο και ψύξη εκμεταλλευόμενη τις σταθερές θερμοκρασίες στη Γη. Ως εκ τούτου, ένα GHP είναι η πιο ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Υπάρχουν δύο τύποι συστημάτων GHP που μπορούν να κατασκευαστούν είτε κάθετα είτε οριζόντια και εξαρτώνται από το είδος του βράχου και του εδάφους όπου είναι χτισμένο το σύστημα.