Geoterminiai šilumos siurbliai yra viena iš ekologiškų technologijų, galinčių išspręsti visuotinio atšilimo problemą mažinant anglies dvideginio išmetimą. Tačiau, kaip ir daugumai kitų atsinaujinančių šaltinių, šis energijos šaltinis turi savo problemų. Žmonės, norintys naudoti šią technologiją, turėtų gerai ją suprasti, kad išvengtų nereikalingų išlaidų ir padėtų išvengti neigiamo poveikio aplinkai.
Geoterminiai šilumos siurbliai
Geoterminiai šilumos siurbliai (GHP), dar vadinami geo mainais, veikia keisdamiesi šiluma su žeme žemiau kelių pėdų gylyje, kur temperatūra yra maždaug pastovi ištisus metus.
ką reiškia pamatyti vaivorykštęsusiję straipsniai
- Faktai apie saulės energiją
- „Go Green Pictures“
- Kaip mano verslas gali būti ekologiškas taupyti pinigus
Energy.gov paaiškina namuose ir versle naudojamų ŠES tipus.
- Uždarojo ciklo sistema turi tris tipus. Jie yra horizontalūs, vertikalūs ir įžeminti. Jie naudoja vandenį, sumaišytą su antifrizu, cirkuliuojančiais uždaruose vamzdžiuose, šilumai keistis su žeme ar vandeniu. Šilumokaitis virš žemės perduoda šilumą tarp savo šaltnešių ir antifrizo tirpalo uždarose kilpose.
- Tiesioginės šilumos mainų sistemos naudoja šaltnešius tiesiai požeminėse uždarose grandinėse šilumai apsikeisti ir neturi tarpinio šilumokaičio.
- Atviros kilpos sistemos nuolat ima vandenį iš išorinių šaltinių, tokių kaip šuliniai ar ežerai, šilumai keistis ir grąžina jį kaip išmetimą.
Oregono universiteto ataskaita (p. 6) 2015 m. vykusioje Pasaulio geoterminės konferencijos duomenimis, JAV yra 1,4 mln. GHP, iš jų 90% yra uždaro ciklo sistemos ir tik 10% yra atvirojo ciklo sistemos.
Bendrosios problemos
Nors yra keletas geoterminių šilumos siurblių pliusų, yra ir daugybė minusų. Kai kurie yra bendrieji, o kiti - specifinės sistemos problemos.
Pradinė kaina
Visi sutinka, kad pradinės ŠES įrengimo išlaidos yra didelės ir sunku apskaičiuoti , nes tai priklauso nuo namo / pastato dydžio, siurblio, dirvožemio, klimato ir kilpos lauko. Patikimas rangovas yra svarbus norint užtikrinti sėkmingą montavimą.
Sąmatos iš privačios įmonės Energetiniai namai už 2500 kvadratinių pėdų namą parodykite, kad 6 tonų vertikalios kilpos sistema kainuoja 34 000 USD, 5 tonų horizontali kilpa spinduliuojančiam šildymui ir aušinimui kainuoja 29 500 USD, o 5 tonų horizontali kilpa kartu su saulės šildymu kainuoja 47 500 USD.
Energetiniai namai skaido išlaidų klausimą , sakydamas: „Tai yra maždaug dvigubai daugiau nei įprastos šildymo, aušinimo ir karšto vandens sistemos kainos, tačiau geoterminio šildymo / aušinimo sistemos gali sumažinti sąskaitas už komunalines paslaugas 40–60%“.
Kvalifikuotų specialistų trūkumas
ŠES technologija yra sudėtinga ir reikalauja žinių apie įvairius aspektus. The Susirūpinusių mokslininkų sąjunga pažymi, kad daugelis šildymo ir vėsinimo įrenginių montuotojų „nėra susipažinę su technologija“, o tai savo ruožtu trukdo jos plitimui ir priežiūrai. Taip pat sunku rasti kvalifikuotų rangovų, galinčių įrengti ŠES sistemas tam tikruose šalies regionuose, dar labiau padidindami geoterminio šildymo sistemos kainą.
Ne „pasidaryk pats“ projektas
JAV Energetikos departamentas neskatina GHP naudoti kaip „pasidaryk pats“ projektą. Šiai technologijai reikalinga specializuota patirtis daugelyje sričių. Nuspręsti geriausiai tinkanti sistema namams ar verslui būtina nuodugniai ištirti tokius veiksnius kaip geologija, hidrologija, žemės prieinamumas, šildymo ir vėsinimo poreikiai bei kiti svarbūs energiją taupantys prietaisai namuose. Ne visiems įmanoma apskaičiuoti optimalų kilpos lauko ar siurblio dydį, kurio reikia norint kuo geriau išnaudoti šią sistemą.
kaip padaryti sėkmės žavesio
Elektros naudojimas
Elektra yra būtina norint naudoti šilumos kompresorių uždarojo ciklo sistemose ir ištisus metus pumpuoti vandenį atviros grandinės sistemose, taigi ŠES nėra visiškai anglies neutralus.
Uždaros kilpos sistemos problemos
Uždarojo ciklo sistemoms būdingi bendri trūkumai, pavyzdžiui, dirvožemio poveikis efektyvumui ir antifrizo buvimas. Kilpos problemos taip pat yra horizontalios ar vertikalios orientacijos, taip pat nerimaujama dėl tiesioginio šilumos mainų sistemų ir tvenkinių sistemų.
Dirvožemio tipai
Šiluma saugojimas ir perdavimas geriausiai tinka sunkiose dirvose, tokiose kaip molis ar uolos. Smėlingose dirvose negalima kaupti ar perduoti daug šilumos, todėl reikia didesnių kilpų laukų. Dirvožemio drėgmės sumažėjimas žemiau '12,5%, turi niokojančią įtaką šilumos siurblių veikimui „Energijos“ paskelbtas 2014 m (p. 3), tuo tarpu dirvožemio drėgmės padidėjimas virš 25% pagerina šilumos perdavimą. Taigi sausos dirvos nėra tinkamos, ypač tiesioginio šilumos mainų sistemose.
Antifrizas
Uždarojo ciklo sistemose šilumos mainams naudojamas vanduo su antifrizu. Naudoti senesni modeliai metanolis kuris greitai išgaruoja ir yra toksiškas žmonėms ir gyvūnams, todėl dabar jis yra uždraustas daugelyje JAV vietų. Etanolis nėra toksinis kaip metanolis, tačiau yra brangus. Susirūpina tuo Etilenglikolis gali nutekėti ir užteršti požeminio vandens šaltinius, todėl daugelyje valstybių šio tipo antifrizas taip pat buvo uždraustas naudoti geoterminėse sistemose. Sūrymas (kalcio chloridas) yra geras pasirinkimas, tačiau jis yra ėsdinantis, todėl jam reikia kupolikelio vamzdžių. Propilenglikolis neturi neigiamo poveikio žmonėms ar aplinkai.
Kol vanduo, sumaišytas su antifrizu, cirkuliuoja uždarose linijose, jokios įtakos aplinkai nėra. Tačiau net ir nedideli nuotėkiai gali būti pavojingi, todėl geriausia klijuoti sūrymu arba propilenglikolio antifrizais.
Horizontali sistema
The Techninių naujienų biuletenis nustato, kad horizontaliajai sistemai reikia 1500–3000 kvadratinių pėdų žemės už kiekvieną toną šildymo ar aušinimo.
- Būtinas didelis plotas - Vėliau ši žemė tinka tik sodininkystei, bet ne bet kokiam namų ar kitų pastatų išplėtimui. Šios sistemos nėra tinkamos modifikuoti, nes gali būti nepakankamai vietos.
- Temperatūros skirtumai - Nedideliame gylyje nuo 3 iki 6 pėdų gali skirtis temperatūra dėl sezono, laidojimo gylio ir kritulių, turinčių įtakos efektyvumui, nors gylio ribojimas sumažina dirvožemio kasimo kainą, kuri yra brangiausia uždaro ciklo įrengimo dalis. sistema.
- Dirvožemio problemos - Šioms sistemoms netinka akmenuotas ar seklus dirvožemis, tokiu atveju reikalingos vertikalios sistemos.
Vertikali sistema
Tai yra efektyviausia sistema, nes U formos kilpos giliai į dirvą eina 150–450 pėdų, pažymima techninių naujienų biuletenyje. Kiti klausimai:
- Išlaidos - U formos kilpos ir jų gylis daro jas brangiausias iš visų GHS sistemų.
- Reikalingas kvalifikuotas montavimas ir įranga - Be to, norint gręžti iki tokio gylio, reikia kvalifikuotų gręžtuvų ir specialios įrangos, kurios nėra visur.
Tiesioginė šilumos mainų sistema (DX)
DX naudojami variniai vamzdžiai, pripildyti šaltnešių, palaidotų po 4–6 pėdas po žeme. Ši sistema yra seniausia iš visų ŠESD modelių ir turi didžiausią poveikį aplinkai.
kaip pasigaminti automobilio sėdynių užvalkalus
- Rūgščiuose dirvožemiuose varinių vamzdžių korozija būdinga, todėl DX šioms dirvoms netinka, - aiškina narys „Geo Exchange“ forumas . Norėdami to išvengti, dirvožemio mėginiai turi būti renkami gylyje, kuriame jie bus įrengti, kad būtų patikrinta, ar nėra didelių rūgščių, chloridų, vandenilio sulfidų, sulfatų ar amoniako koncentracijų, todėl planavimo etapas yra brangus. Vietoj PVC naudojamas varis, nes jis yra geresnis šilumos laidininkas.
- Šaltnešiai yra pagrindinė DX aplinkos problema. Net nedideli įtrūkimai gali juos atlaisvinti ir sukelti globalinį atšilimą. Ankstesniuose modeliuose buvo naudojami chlorfluorinti angliavandeniliai (CFC) ir hidrochlorfluorinti angliavandeniliai (HCFC). The Monrealio protokolas uždraudė juos naudoti, nes jie sugadino ozono sluoksnį. Jų pakaitalai - angliavandeniliai (FC) ir hidrofluorangliavandeniliai (HFC) - gali sukelti visuotinį atšilimą ir yra draudžiami Kioto protokolo dėl klimato kaitos. 2016 m Aplinkos apsaugos agentūra (AAA) paskelbė rekomendacijas, kuriomis siekiama laipsniškai panaikinti šias chemines medžiagas, ir nurodė jas kaip nepriimtinas. EPA taip pat nerekomenduoja R410A naujausias populiarus šaltnešis, nes jis taip pat sukelia šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą.
- „Green Building“ ekspertai teigia, kad neteisėta teršiančius šaltnešius išpilti tyčia ar netyčia.
2001 m. Oregono universiteto mokslininkai (p. 2) paskelbė, kad DX sistemos kelia pavojų aplinkai ir jų nerekomenduoja. Remiantis „Energy.gov“, tai yra draudžiama kai kuriose JAV dalyse dėl vietinių aplinkos apsaugos apribojimų.
Uždaros tvenkinio sistemos
Uždarojo ciklo sistemos taip pat gali naudoti vandens telkinius šilumai apsikeisti. Tačiau tai taip pat turi keletą klausimų.
- Sekliuose vandenyse skiriasi temperatūros, ir yra tikimybė, kad vamzdynai gali sugadinti viešuosius vandens šaltinius, rašoma techninių naujienų biuletenyje.
- Remiantis „Energy.gov“, naudingi tik tvenkiniai, turintys reikiamą mažiausią gylį ir vandens kiekį. Norėdami pasinaudoti šia galimybe, turėsite rasti statybvietę, kurioje būtų tinkamos sąlygos.
„Open Loop“ sistemos rūpesčiai
Atviros sistemos vandenį semia iš šulinio ar seklių vandenų, pavyzdžiui, ežerų ir tvenkinių. Kaip pažymėta, JAV jie nėra taip dažnai naudojami, tačiau žmonės vis tiek turėtų žinoti apie galimus jų trūkumus.
- Nepakankamas vandens srautas gali atsirasti, jei kilpai iškastas šulinys nėra pakankamai gilus arba dėl pernelyg didelio ištraukimo iš vandeningojo sluoksnio, Vašingtono valstijos universiteto energetikos programa tyrimas (5 p.). Nusėdus neužtenka vandens, užsikemša filtrai. An Aidaho geoterminis ataskaitoje pažymėta, kad sezoninė pakaitinių poreikių, tokių kaip purkštuvai, paklausa vasarą gali paveikti šilumos siurblio vandens kiekį.
- Vandens kokybė nėra vienodas visur ir ištisus metus. Šiukšlės ežeruose yra problema. Apdorojimą dėl kalkių nuosėdų iš sunkaus vandens reikia pašalinti chemikalais.
- Pasak Vašingtono valstijos universiteto energetikos programos (p. 5), biologinį augimą, ypač bakterijas, sunku pašalinti, kai jis nustatytas nenaudojant chemikalų (p. 5).
- Aidaho geoterminėje ataskaitoje patariama prieš įrengiant atviros kilpos požeminio vandens sistemą rasti tinkamą išleidimo vietą. Smėlingas dirvožemis gali lengvai absorbuoti išmetimą, tačiau jei dirvožemis yra kietas, papildomas gręžtuvas išleidimui gali padvigubinti gręžimo sąnaudas, todėl jis bus toks pat brangus kaip uždaro ciklo sistema. Kai vanduo paimamas iš ežerų, į jį išleidžiamos išmetamosios medžiagos.
- Pagal Energy.gov taip pat turi būti laikomasi visų vietinių išmetimo apribojimų.
- Remiantis Vašingtono valstijos universiteto energetikos programos studija (p. 5), eksploatavimo išlaidos yra didelės, nes siurbliai turi veikti visus metus, kad vanduo patektų į sistemą ir iš jos išeitų. Jų priežiūra taip pat yra pagrindinis klausimas.
- Šulinių atveju reikia atsižvelgti į vietinius aplinkos ir vandens apribojimus, nes pagal techninių naujienų biuletenį turimas vanduo gali būti ribotas.
- Stovintys kolonų šuliniai, pumpuojantys vandenį iš vandeningojo sluoksnio skardinės nuleiskite vandens stalą.
Ar yra šviesioji pusė?
Nors gali atrodyti, kad geoterminiai šilumos siurbliai yra sunkūs ir brangūs, sistemoje yra daug privalumų. Vyriausybės ir aplinkosaugos ne pelno organizacijos, tokios kaip „Greenpeace“ ir susirūpinusių mokslininkų sąjunga skatina geoterminę energiją. Kadangi geoterminių šilumos siurblių veikimas yra susijęs su daugeliu aplinkos veiksnių, tai nėra „plug and play“ technologija. Svarstant geoterminę sistemą, būtina analizuoti atskiras pastatų detales ir teritoriją, kad būtų galima pasirinkti tinkamą sistemą, taip pat tinkamai suplanuoti ir įrengti, kad galėtumėte naudotis šia technologija.
