Pompes à chaleur - pompes à chaleur géothermiques - 5/1/2004 - climatisation de chauffage des systèmes la CAHT de Chambre

Pompes à chaleur - pompes à chaleur géothermiques

Résumé : Ce chapitre te fournira une synthèse sur la façon dont une pompe à chaleur géothermique (GHP) peut fournir une manière de rendement optimum de chauffer et refroidir votre maison. Si vous prévoyez d'établir une nouvelle maison, un immeuble de bureaux, ou une école, ou changer votre chauffage et système de refroidissement, vous pouvez vouloir considérer un système géothermique de pompe (GHP) à chaleur. Des systèmes de GHP sont également connus comme pompes à GeoExchangeSM, à masse-source, ou à chaleur d'eau-source (par opposition aux pompes à chaleur d'air-source). Indépendamment de ce que vous leur appelez, les pompes à chaleur géothermiques de rendement optimum sont aujourd'hui disponible pour des applications résidentielles et commerciales de bâtiment. 

Un système de GHP peut être monté dans pratiquement n'importe quelle zone du pays et épargnera l'énergie et l'argent. Selon l'Agence pour la Protection de l'Environnement (EPA), les systèmes de GeoExchange sont les plus de rendement optimum, nettoient ambiant, et les systèmes de traitement de l'espace rentable disponibles (source : « Traitement de l'espace : La prochaine frontière, » EPA 430-R-93-004, avril 1993). 

Tandis que les systèmes résidentiels de GHP sont habituellement plus chers au commencement de monter que d'autres chauffage et systèmes de refroidissement, leur plus grande efficience signifie que l'investissement peut être récupéré en deux à dix ans. Après ce, l'énergie et les coûts de maintenance sont beaucoup moins que les dispositifs conventionnels de chauffage et de climatisation. 

Quand des systèmes de GHP sont montés dans les bâtiments commerciaux, les conceptions du dernier cri sont extrêmement concurrentielles sur upfront coûte en comparaison avec des tours et des chaudières de refroidissement, et elles ont l'énergie inférieure et des coûts de maintenance. 

En plus de leur rentabilité, les systèmes de GHP offrent des avantages esthétiques, le fonctionnement silencieux, librement ou l'eau chaude de réduire-coût, le confort amélioré, et une foule d'autres indemnités. 

Ce qui est une pompe à chaleur géothermique ? : Les pompes à chaleur géothermiques sont répandues par tout le pays viable. La technologie se fonde sur le fait que la terre (sous la surface) reste à une température relativement constante tout au long de l'année, réchauffeur que l'air au-dessus de elle pendant l'hiver et le refroidisseur en été, infiniment comme une caverne. La pompe à chaleur géothermique tire profit de ceci en transférant la chaleur stockée dans la terre ou en eaux souterraines dans un bâtiment pendant l'hiver, et en la transférant hors du bâtiment et de nouveau dans la masse pendant l'été. La masse, en d'autres termes, agit en tant que source de chaleur en hiver et radiateur en été. Par un système des pipes souterraines (ou sous-marines), ils transfèrent la chaleur à partir de la source plus chaude de la terre ou d'eau au bâtiment en hiver, et prennent la chaleur du bâtiment en été et la rebutent dans la masse plus fraîche. Par conséquent, GHPs ne créent pas la chaleur ; ils le déplacent d'une zone à l'autre. 

Le système comprend trois composants principaux :
* Sous-système géothermique de connexion de terre
* Sous-système géothermique de pompe à chaleur
* Sous-système géothermique de distribution de la chaleur. 

Connexion de terre : Using la terre car une source de chaleur/évier, une série de pipes, a comparateur appelé une « boucle, » est enterré dans le proche moulu le bâtiment à conditionner. La boucle peut être enterrée verticalement ou horizontalement. Elle circule un fluide (l'eau, ou un mélange de l'eau et d'antigel) dont absorbe la chaleur, ou abandonne la chaleur à, le sol environnant, selon si l'air ambiant est plus froid ou réchauffeur que le sol. 

Comment faire ils fonctionnent ? : Simplement mis, un GHP fonctionne tout comme le réfrigérateur dans votre cuisine, avec l'addition de quelques valves supplémentaires qui laissent chaleur-mélangent le fluide pour suivre deux circuits différents : un pour le chauffage et un pour le refroidissement. Le GHP prend la chaleur d'une zone chaude et mélange la chaleur à une zone plus fraîche, et vice versa. La beauté d'un tel système est qu'elle peut être utilisée pour le chauffage et refroidir-faire loin avec le besoin de four et de climatisation séparés système-et pour le chauffage d'eau chaude libre pendant les mois d'été. La canalisation conventionnelle est généralement employée pour distribuer l'air heated ou refroidi de la pompe à chaleur géothermique dans tout le bâtiment. 

Indemnités d'un système de GHP : Utilisation d'énergie basse - la plus grande indemnité de GHPs est qu'elles utilisent 25-50% moins d'électricité que le chauffage conventionnel ou les systèmes de refroidissement. Ceci traduit en GHP using un ensemble de l'électricité pour déplacer trois ensembles de la chaleur de la terre. Selon un rapport par le laboratoire national d'Oak Ridge, statistiquement les résultats valides prouvent que 4.003 le projet de modification de l'ensemble GHP au fort Polk, Louisiane, épargnera 25.8 millions de kilowatt-heures (kWh) en année météorologique typique, ou 32.5% de la consommation électrique d'entier-communauté de pré-modification. Ceci traduit à l'l'épargne annuelle moyenne de 6.445 KWHs selon l'unité réceptrice. En outre, 100% du gaz naturel d'entier-communauté précédemment utilisé pour le traitement de l'espace et le chauffage d'eau (260.000 therms) sera sauvé. Dans les unités réceptrices qui étaient tout-électriques dans la période de pré-modification, le GHPs se sont avérés pour sauver environ 42% de la consommation électrique de pré-modification pour le chauffage, le refroidissement, et le chauffage d'eau. 

Libérer ou eau chaude de Réduire-Coût : À la différence de n'importe quels autres chauffage et système de refroidissement, une pompe à chaleur géothermique peut fournir l'eau chaude libre. Un dispositif a appelé des transferts d'un « desuperheater » la chaleur excessive à partir du compresseur de la pompe à chaleur au réservoir d'eau chaude. En été, de l'eau chaude est fournie librement ; en hiver, des coûts de chauffage de l'eau sont réduits rugueux dans la moitié. Beaucoup de systèmes résidentiels sont maintenant équipés des desuperheaters. Un desuperheater ne fournit aucune eau chaude pendant le ressort et la chute où le système géothermique de pompe à chaleur ne fonctionne pas ; cependant, parce que la pompe à chaleur géothermique est tellement plus efficace que des autres moyens du chauffage d'eau, les fabricants commencent à offrir les systèmes d'une « pleine demande » qui utilisent un échangeur de chaleur séparé pour satisfaire tous les besoins de l'eau chaude d'une famille. Ces ensembles fournissent de manière rentable l'eau chaude aussi rapidement que n'importe quel système de concurrence.

Confort pendant toute l'année : Tout en produisant les factures de chauffage inférieures, les pompes à chaleur géothermiques sont plus silencieuses que les systèmes conventionnels et améliorent le contrôle d'humidité. Ces dispositifs aident à expliquer pourquoi les enquêtes de client indiquent régulièrement des niveaux élevés de satisfaction des utilisateurs, habituellement bien plus de 90 pour cent. 

Caractéristiques de conception : Les systèmes géothermiques de pompe à chaleur tiennent compte de la flexibilité de conception et peuvent être montés dans situations de nouvelles et de modification. Puisque la visserie exige moins d'espace que cela requis par les systèmes conventionnels de la CAHT, les salles d'équipement peuvent être considérablement réduites dans la taille, l'espace de libération pour l'usage productif. Et, les systèmes géothermiques de pompe à chaleur habituellement utilisent la canalisation existante dans le bâtiment et fournissent le chauffage simultané et le refroidissement sans besoin de système de quatre-pipe. 

Esthétique améliorée : Les architectes et les propriétaires de bâtiment comme la flexibilité de conception ont offert par GHPs. Les bâtiments historiques comme la capitale de l'État de l'Oklahoma et quelques structures de Williamsburg utilisent GHPs parce qu'ils sont faciles à utiliser dans des situations de modification et faciles à cacher, car ils n'exigent pas des tours de refroidissement. 

Les systèmes de GHP éliminent l'équipement conventionnel de dessus de toit, tenant compte de satisfaire plus esthétiquement des conceptions architecturales et des lignes de toit. Le manque de pénétrations de sommet de toit signifie également moins de potentiel pour des fuites et l'entretien continu, et meilleures garanties de toit. En outre, les composants de surface d'un système de GHP sont à l'intérieur du bâtiment, abritant l'équipement du vandalisme dû aux conditions atmosphériques des dégâts et de potentiel. 

Incidences sur l'environnement basses : Puisqu'un système de GHP est si efficace, il emploie beaucoup moins d'énergie pour maintenir les températures d'intérieur confortables. Ceci signifie que moins d'énergie-souvent créée du fossile brûlant carburant-est nécessaire pour faire fonctionner un GHP. Selon l'EPA, les pompes à chaleur géothermiques peuvent ramener l'énergie consommation-et les émissions-vers le haut correspondantes à 44% comparé aux pompes à chaleur d'air-source et jusqu'à à 72% comparé au chauffage de résistance électrique au matériel de climatisation standard. 

Entretien bas : Selon une étude achevée pour le consortium géothermique de pompe à chaleur (GHPC), les bâtiments avec des systèmes de GHP ont eu les coûts de maintenance totaux moyens s'étendre de 6 à 11 cents par pied carré, ou environ d'un tiers de cela des systèmes conventionnels. Puisque la pièce de cheval de labour du système-le tuyauterie-est souterraine ou sous-marine, il y a peu d'entretien exigé. Le nettoyage occasionnel de l'échangeur de chaleur love et régulièrement changeant les filtres à air sont au sujet de tout le travail nécessaire pour maintenir le système dans le bon état de fonctionnement. 

Chauffage et refroidissement de zone : Ces systèmes fournissent l'excellent traitement de l'espace de « zone ». Avec ceci, les différentes zones du bâtiment peuvent être heated ou refroidies aux différentes températures simultanément. Par exemple, les systèmes de GHP peuvent facilement déplacer la chaleur des salles des ordinateurs (qui ont besoin de constante se refroidissant) aux murs de périmètre pour le chauffage d'hiver dans les bâtiments commerciaux. Instruire les fonctionnaires comme la flexibilité du chauffage ou de refroidir juste des salles ou des gymnases pour des événements-plutôt spéciaux que l'école entière. 

Longévité : Puisque les systèmes de GHP ont relativement peu de pièces mobiles, et parce que ces pièces sont abritées à l'intérieur d'un bâtiment, elles sont durables et hautement - fiable. La tuyauterie souterraine achemine souvent des garanties de 25 à 50 ans, et le GHPs souvent pour la dernière fois 20 ans ou plus. 

Vandalisme réduit : GHPs n'ont habituellement aucun compresseur ou tour de refroidissement extérieur, ainsi le potentiel pour le vandalisme est éliminé. 

Installation : En raison des connaissances techniques et de l'équipement requis pour monter correctement la tuyauterie, les installations de système de GHP ne sont pas un projet de bricolage. Pour trouver un installateur qualifié, appeler votre compagnie de viabilité locale, l'association au sol internationale de pompe à chaleur de source, ou le consortium géothermique de pompe à chaleur pour leur liste des installateurs qualifiés dans votre zone. Des installateurs devraient être certifiés et éprouvés. Demander des références, particulièrement pour des propriétaires des systèmes qui sont plusieurs années, et les vérifier. 

Comment GHPs étiquette : L'efficience de GHP est calibrée de deux manières. Le coefficient de la performance, ou la CANNETTE DE FIL, et la notation d'efficacité énergétique, ou l'EER, sont des mesures de chauffage et d'efficience de refroidissement, respectivement. 

Les fabricants des pompes à chaleur géothermiques à haute efficacité utilisent volontairement l'ÉTOILE d'ÉNERGIE d'EPA (r) étiquette sur l'équipement de qualification et la littérature de produits connexes. Si vous achetez une pompe à chaleur géothermique et incertain si elle rencontre l'ÉTOILE d'ÉNERGIE (r) les qualifications, demandent une notation d'efficience au moins de 2.8 CANNETTES DE FIL ou de 13 EER. 

Financement d'un système de GHP : Beaucoup de systèmes géothermiques de pompe à chaleur transportent le ministère de l'énergie des États-Unis L'ÉTOILE (DOE) et d'ÉNERGIE d'EPA (r) étiquette. L'ÉTOILE d'ÉNERGIE (r) - équipement étiquette peut maintenant être financée avec l'ÉTOILE d'ÉNERGIE spéciale (r) des emprunts des banques et d'autres institutions financiers. Le but du régime d'emprunt est de faire l'ÉTOILE d'ÉNERGIE (r) équipement plus facile à acheter, ainsi ÉTOILE d'ÉNERGIE (r) des emprunts ont été créés avec des conditions attrayantes. Quelques emprunts ont des taux d'intérêt inférieurs, de plus longues périodes de remboursement, ou toutes les deux. Demander votre entrepreneur sur l'ÉTOILE d'ÉNERGIE (r) des emprunts. 

Les propriétaires à la maison devraient vérifier avec leur utilité et demander s'ils offrent n'importe quels dégrèvements, financement, ou régimes électriques spéciaux de taux. Une autre manière d'aider à financer l'achat d'un système de GHP est de rouler le coût dans « une hypothèque de rendement optimum » qui couvrirait ceci et d'autres améliorations économiseuses d'énergie à la maison. Les banques et les sociétés de prêt hypothécaire peuvent fournir plus d'informations sur ces emprunts. Ces hypothèques peuvent créer le mouvement positif de trésorerie dès le début. Dire que cela le montage d'un système géothermique de pompe à chaleur additionne $25 par mois à l'hypothèque. Cependant, parce qu'un système de GHP est si efficace, il sauvera plus de $30 par mois en coûts énergetiques. 

Monter un GHP et oublier des factures de haute énergie : Avec un système géothermique de pompe à chaleur, vous éprouverez un plus grand confort d'intérieur, des factures d'énergie inférieure, et un système qui fournit le chauffage, le refroidissement, et l'eau chaude pendant beaucoup d'années à venir sans panne. 

Comment effectue un travail de système de GHP ? : L'échangeur de chaleur moulu dans un système de GHP se compose d'un système de pipe de boucle bloquée ou ouverte. Plus le terrain communal est la boucle bloquée, dans laquelle la pipe de polyéthylène haute densité est enterrée horizontalement à 4-6 pieds de profond ou verticalement à 100 à 400 pieds de profond. Ces pipes sont remplies de solution favorable à l'environnement d'antigel/eau qui agit en tant qu'échangeur de chaleur. En hiver, le fluide dans les pipes extrait la chaleur à partir de la terre et la transporte dans le bâtiment. En été, le système renverse et prend la chaleur du bâtiment et la dépose à la masse plus fraîche. 

La canalisation d'alimentation en air distribue l'air heated ou refroidi par le travail du conduit de la maison, juste comme les systèmes conventionnels. La boîte qui contient l'enroulement et le ventilateur d'intérieur s'appelle parfois le traiteur d'air parce qu'elle déplace l'air de maison par la pompe à chaleur pour le chauffage ou le refroidissement. Le traiteur d'air contient un grand ventilateur et un filtre juste comme les climatiseurs conventionnels. 

Options d'installation : L'installation d'un système de GHP n'est pas pour le do-it-yourselfer. Entrer en contact avec les viabilités locales, l'IGSHPA, et le GHPC pour des références sur les installateurs qualifiés et expérimentés. En outre, beaucoup de conditions ont les Conseils de pompe à chaleur qui peuvent fournir des noms communiqués additionnels. 

Il y a quatre types fondamentaux de systèmes de boucle au sol. Trois de ces-horizontal, vertical, et de l'étang/lac-sont les systèmes en circuit fermé. Le quatrième type de système est l'option de boucle ouverte. Lesquels de ces derniers sont les meilleurs dépend du climat, des conditions de sol, de la terre disponible, et des coûts locaux d'installation à l'emplacement. Toutes ces approches peuvent être utilisées pour des applications résidentielles et commerciales de bâtiment. 

Systèmes en circuit fermé :

Horizontal : Ce type d'installation est généralement le plus rentable pour les installations résidentielles, en particulier pour la nouvelle construction où la suffisamment de terre est disponible. Il exige des fossés au moins quatre pieds de profond. Les dispositions les plus comparatrices utilisent deux pipes, une enterrée à six pieds, et l'autre à quatre pieds, ou à deux pipes placées côte à côte à cinq pieds dans la masse dans un fossé de large de deux-pied. Ou, la méthode (TM) furtive d'engager la pipe laisse plus de pipe dans un fossé plus court, qui a réduit des coûts d'installation et rend l'installation horizontale possible dans les zones qu'elle ne serait pas avec des applications horizontales conventionnelles. 

Verticale : Grands bâtiments commerciaux et d'écoles systèmes verticaux d'utilisation souvent parce que la région terrestre exigée pour les boucles horizontales serait prohibitive. Des boucles verticales sont également utilisées où le sol est trop peu profond pour le défoncement, et elles réduisent au minimum la perturbation à l'aménagement existant. Pour un système vertical, les trous (approximativement quatre pouces de diamètre) sont percés environ 20 pieds à part et 100 à 400 pieds de profond. Dans ces trous entrent deux pipes qui sont connectées à la base à un coude en U pour former une boucle. Les boucles verticales sont connectées à la pipe horizontale (c.-à-d., conduite), placées dans les fossés, et connectées à la pompe à chaleur dans le bâtiment. 

Étang/lac : Si l'emplacement a un corps adéquat de l'eau, ceci peut être l'option la plus peu coûteuse. Une canalisation d'alimentation pipe est courue sous terre du bâtiment à l'eau et lovée dans des cercles au moins huit pieds sous la surface pour empêcher la congélation. Les enroulements devraient seulement être placés dans une source d'eau qui répond au volume, à la profondeur, et aux critères minimum de qualité. 

Systèmes de boucle ouverte : Ce type de système utilise l'eau de corps de puits ou de surface comme fluide d'échange thermique qui circule directement par le système de GHP. Une fois qu'il a circulé par le système, l'eau revient à la masse par bien, à une recharge bien, ou extérieure décharge. Cette option est évidemment pratique seulement où il y a une alimentation adéquate en relativement eau propre, et tous les codes locaux et réglementations concernant la décharge d'eaux souterraines sont rencontrés. 

Écoles d'Etat de Lincoln : À Lincoln, le Nébraska, est non seulement le secteur scolaire tirant bénéfice de l'épargne des systèmes de GHP, mais les contribuables sont, aussi. Avec la coopération des systèmes électriques de Lincoln et des écoles d'Etat de Lincoln, quatre écoles primaires ont récemment monté des systèmes de GHP. Le chauffage et les coûts de refroidissement sont environ $144.000 par année moins (pour 1996-1997) qu'elles auraient été si ces écoles montaient un chauffage plus traditionnel et des systèmes de refroidissement. Cette épargne atteindra environ $3.8 millions plus de juste 20 ans, tenant compte pour que d'autres améliorations de capital soient réalisées. Comparé aux systèmes de volume de l'air de systèmes de la CAHT de gaz naturel (refroidi à l'air, variable) qui ont été montés dans deux autres écoles en même temps, les écoles ont eu l'épargne totale d'un coût énergetique de 57%. Il y avait également des réductions de 42% et de 20% d'une demande électrique et de consommation d'énergie électrique, respectivement. Non seulement les contribuables de secteur scolaire sauf environ $3.8 millions au cours des 20 années à venir, mais le GHPs aident également à réduire la demande de pointe en électricité comparée aux systèmes alternatifs.