Geothermische warmte vertegenwoordigt ongeveer twee procent van de totale verwarmingsmarkt in de VS, met meer dan 1,3 miljoen geïnstalleerde systemen. Een geothermisch systeem verbrandt geen fossiele brandstoffen om warmte te creëren. Het draagt warmte over. En dat is zijn charme: warmte overbrengen kost minder energie dan warmte produceren.
Hoe geothermische systemen werken
Om de warmte die in de aarde is opgeslagen te benutten, vangt een geothermisch systeem die warmte op en zet deze om voor gebruik in huis. Systeemcomponenten omvatten een lus van pijp, een vloeistof om warmte op te nemen en over te dragen, en een warmtepompeenheid om de warmte te verwerken voor gebruik. Om warmte op te vangen, circuleert vloeistof door een pijp die in de grond is begraven. Terwijl het circuleert, absorbeert het de opgeslagen warmte van de aarde, die constant blijft op 50 tot 60 graden Fahrenheit 10 voet onder het maaiveld.
De verwarmde vloeistof komt in een warmtepompeenheid. In deze unit wordt de warmte van de leidingvloeistof geabsorbeerd door een vloeibaar koelmiddel dat in de unit is verzegeld. Dat koelmiddel verdampt en wordt gecomprimeerd, waardoor de temperatuur stijgt tot ongeveer 100 graden Fahrenheit.
Nu een gas, het koelmiddel gaat door een warmtewisselaar waar de warmte wordt verwijderd en in het huis wordt gepompt. Met de warmte verwijderd, koelt het koelmiddel af. Het keert terug naar zijn vloeibare toestand en blijft circuleren, waarbij het voortdurend de warmte absorbeert en gebruikt die van de aarde door de vloeistof wordt overgebracht.
Efficiënte, onderhoudsarme verwarming
Geothermische warmtepompen zijn behoorlijk efficiënt geworden. Hun verwarmingsrendement wordt aangegeven door de prestatiecoëfficiënt of COP, de verhouding van de geleverde warmte per Britse thermische eenheid (Btu) van de energie-input.
Energy Star-warmtepompen hebben een verwarmings-COP vanaf 2,8, wat betekent dat voor elke eenheid energie die wordt gebruikt om het systeem van stroom te voorzien, 2,8 eenheden warmte worden geleverd.
Geothermische systemen zijn eenvoudig te onderhouden. Een correct geïnstalleerde en begraven lus kan bijna 50 jaar meegaan. De mechanica wordt binnenshuis geïnstalleerd en vereist doorgaans alleen periodieke controles en filterwisselingen.
Gesloten systemen
Geothermische verwarmingssystemen werken als configuraties met een gesloten of open circuit. Bepalen welke lus moet worden gebruikt, hangt af van locatiefactoren zoals bodemsamenstelling, landschapsarchitectuur en ondergrondse voorzieningen.
Een gesloten lus gebruikt de vloeibare oplossing in een afgedichte leidinglus die horizontaal of verticaal ondergronds is geïnstalleerd.
Horizontale lussen worden gebruikt wanneer er voldoende bruikbare grond beschikbaar is. Leidingen worden geïnstalleerd in sleuven die ongeveer zes voet diep en 100 tot 600 voet lang zijn gegraven, afhankelijk van de grootte van het systeem.
Verticale lussen zijn de enige keuze wanneer er beperkte ruimte beschikbaar is, als de huiseigenaar niet wil dat het landschap wordt verstoord, of waar veel stenen zouden worden aangetroffen bij het graven. Om de pijp te installeren, worden gaten met een kleine diameter van 100 tot 400 voet diep geboord met behulp van goed boorapparatuur. Verticale lussen zijn via een horizontale ondergrondse leiding met de woning verbonden. Bij het kotteren voor verticale lussen gelden goedborende codes.
Een gesloten systeem kan ook op de bodem van een vijver worden geplaatst als er een vijver op het terrein aanwezig is. Vijverlussen zijn misschien wel de meest economische optie omdat veel van de graafkosten kunnen worden geëlimineerd.
Open-lussystemen
Een open-lussysteem gebruikt de warmte van bronwater in plaats van warmte van de aarde. Grondwater, dat ook het hele jaar door op een relatief constante temperatuur blijft, wordt naar de warmtepompeenheid gevoerd en de warmte wordt op een vergelijkbare manier als het gesloten systeem onttrokken.
Het water circuleert niet maar maakt één keer door en wordt afgevoerd. Het kan worden losgelaten in een sloot, drainagetegels of een vijver. Het kan ook worden teruggevoerd naar de grondwaterspiegel via een retourput die in de grond is geboord. Met zorgen over afnemende en vervuilde watervoerende lagen is het echter belangrijk om de lokale omstandigheden en codes te controleren voordat u een beslissing neemt over dit type systeem.
Kosten en terugverdientijd
De initiële installatie- en apparatuurkosten voor geothermische warmtepompen variëren met de volwassenheid van de lokale markt, het type en de grootte van het systeem en de locatie. Het lijdt geen twijfel dat het systeem in het begin meer zal kosten dan een conventionele oven op fossiele brandstof.
Als een huis geen leidingwerk heeft, moet een huiseigenaar dat mogelijk bij de kosten optellen. Een klein huis dat plintwarmte gebruikt, kan echter afzien van kanaalinstallatie.
Ruwe schattingen schatten een geothermisch grondbronsysteem op $ 1.000 tot $ 2.500 per ton capaciteit. Een ton capaciteit, volgens het Federal Energy Management Program van het Department of Energy, vertaalt zich naar 12.000 Btu per uur. In verwarmingsklimaten wordt geschat dat er een ton capaciteit nodig is voor elke 550 vierkante voet.
De kostenaantrekkingskracht van aardwarmte zit in de operationele terugverdientijd. Het systeem levert meer energie per verbruikte eenheid dan conventionele systemen, tot 400 procent efficiëntie vergeleken met 75 tot 90 procent efficiëntie voor ovens op fossiele brandstoffen.
Volgens Jim Bose, uitvoerend directeur van de International Ground Source Heat Pump Association aan de Oklahoma State University in Stillwater, OK, zou een bestaand huis met een oudere oven een efficiëntieverbetering van ongeveer 50 procent kunnen verwachten door over te schakelen naar geothermie. Een nieuw huis met de beste oven op fossiele brandstoffen zou een verbetering van 30 procent verwachten.
Haal het meeste uit uw geothermische systeem
Verwacht niet dat een nieuw systeem uw verwarmingsproblemen oplost, tenzij u uw verwarmingsbelasting vermindert. Dicht alle lekken af. Controleer of de tochtstrippen in goede staat zijn en of het kanaalsysteem niet lekt. Elimineer tocht. Overweeg een warmteverlies/warmtewinst/lekkage-evaluatie van het huis te laten uitvoeren.
Zoek een bedrijf dat is gecertificeerd, met mensen die specifiek zijn opgeleid in geothermische technologie, en krijg meer dan een bod. Vraag naar referenties en bel die huiseigenaren. Vraag om installaties te zien die het bedrijf heeft voltooid.
Bespreek de voordelen van een hybride systeem. Een aardwarmtepomp kan worden toegevoegd aan een bestaande heteluchtoven en de ventilator gebruiken. Dual-source warmtepompen zijn minder duur om te installeren en efficiënter dan de luchtbron alleen. Vraag naar ventilatoren met variabel toerental en compressoren met meerdere snelheden op het systeem om het comfort en de efficiëntie te verbeteren.
Overweeg het vermogen van het systeem om warm water te produceren. Een apparaat dat "desuperheater" wordt genoemd, kan de productie van warm water voor huishoudelijk gebruik aanvullen door de overtollige warmte te gebruiken wanneer het systeem in werking is. Voor degenen die willen dat het systeem in alle warmtapwaterbehoeften voorziet, zijn er enkele full-demand systemen die een aparte unit gebruiken voor het gebruik van warm tapwater.