BanksPhotos / GettyImages
هل تريد الحفاظ على الطاقة وتوفير المال على التدفئة والتبريد في منزلك؟ حسنًا ، الجواب ليس فقط تحت أنفك ، فقد يكون تحت قدميك مباشرة!
تحت خط الصقيع على بعد بضعة أقدام ستجد أن متوسط درجة حرارة الأرض حوالي 55 درجة فهرنهايت. تأتي الحرارة من طبقة من الصخور المذابة الساخنة في عمق القشرة الأرضية تسمى الصهارة. يمكن أن تصل درجة حرارة الصهارة إلى 2400 درجة فهرنهايت ، وبما أن هذه الحرارة تشع ، وفقًا لخط العرض الجغرافي ، يمكن أن تختلف درجات حرارة الأرض بين 45 درجة فهرنهايت إلى 75 درجة فهرنهايت. هذا يخلق مصدرًا لطيفًا ومستدامًا للحرارة يمكن تسخيره لتلبية احتياجاتنا من التدفئة والتبريد المنزلي.
يتم استخدام درجة حرارة ثابتة للأرض في الطاقة الحرارية الأرضية أو مضخة الحرارة مصدر الأرض. على عكس الفرن الذي يحرق الغاز الطبيعي أو الزيت لإنتاج الحرارة في فصل الشتاء ، فإن مضخة الحرارة الحرارية الأرضية تركز الحرارة الموجودة في الأرض أسفل السطح مباشرة. لا يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لتسخين وتبريد منزلنا فحسب ، بل لتسخين مياهنا المنزلية أيضًا.
كيف يعمل نظام الطاقة الحرارية الأرضية
إذن كيف يحدث هذا السحر؟ حسنا ، انها حقا بسيطة جدا. نظام الطاقة الحرارية الأرضية هو مضخة حرارية تستخدم الأرض كمغسلة للحرارة (الصيف) أو كمصدر حرارة (شتاء).
سيستخدم نظام الطاقة الحرارية الأرضية سلسلة من الأنابيب (المدفونة تحت خط الصقيع في الأرض) والتي تسمى حلقة. تصنع المواسير الموجودة في الحلقة من البلاستيك وهي مملوءة بمحلول ماء ومجمد. تضخ المضخة محلول الماء إلى المضخة الحرارية داخل المنزل. هناك ضاغط ومبادل حراري يستخدم المياه الاسمية 55 درجة إما لتسخين أو تبريد المنزل.
في فصل الشتاء يكون الهواء (على سبيل المثال ، 10 درجات فهرنهايت) أكثر برودة من درجة حرارة الأرض تحت الأرض (على سبيل المثال ، 55 درجة فهرنهايت). يقوم النظام الحراري الأرضي بتوزيع المحلول المائي خلال الحلقة الأرضية ويمتص الحرارة من الأرض. يتم إحضار المياه الاسمية البالغة 55 درجة إلى المضخة الحرارية أو الفرن ليتم تسخينها حسب الحاجة ثم يتم توزيعها عن طريق مجاري الهواء في جميع أنحاء المنزل.
في الصيف يكون الهواء (على سبيل المثال ، 90 درجة فهرنهايت) أكثر حرارة من 55 درجة فهرنهايت تحت الأرض. هنا ، يمتص المبادل الحراري الأرضي الحرارة في المنزل ويقوم النظام بتوزيع محلول الماء من خلال حلقة الأرض لتبريده وإلقاء الحرارة في الأرض. ثم يتم استخدام الماء البارد بواسطة المبادل الحراري وتوزيعه عن طريق مجاري الهواء في جميع أنحاء المنزل لتبريد المنزل.
تكاليف وخصائص النظم الحرارية الأرضية
- Geothermal هو نظام مضخة تسخين مصدر أرضي للتدفئة والتبريد موفر للطاقة للغاية مع توفير في المرافق على أنظمة الهواء القسري التقليدية بالغاز ومضخات تسخين الهواء مصدرها بين 25 و 50 في المئة. الدفع بين 5 إلى 10 سنوات ولكن أقصر بكثير إذا تمت مقارنته بـ خيار التدفئة والتبريد المقاوم للكهرباء بالكامل حيث يمكن للطاقة الحرارية الأرضية استخدام طاقة كهربائية أقل بنسبة تصل إلى 75 بالمائة. اعتبارًا من 01 يناير 2017 ، تكون الطاقة الحرارية الأرضية مؤهلة فقط للحصول على ائتمان ضريبي بقيمة 300 دولار إذا كان نظام المضخة الحرارية يفي بمعايير DOE Energy Star SEER و COP. الائتمانات الضريبية السابقة المنتهية في 31 كانون الأول (ديسمبر) 2016. في بعض الحالات ، قد يتم التعديل التحديثي للفرن الموجود مع معالج جوي. يمكنك أيضًا العثور على مضخات الحرارة الجوفية التي لها معالج هواء مدمج خاص بها. إذا كان منزلك يحتوي على حرارة لوح الماء الساخن ، فيمكن أيضًا تعديله باستخدام نظام الطاقة الحرارية الأرضية.
أنواع النظم الحرارية الأرضية
عادة ما يتم تثبيت أنظمة المضخات الحرارية الأرضية الحرارية الأرضية كنظام حلقة مغلقة. هذا يعني أن السائل الموجود في الحلقة يتم إعادة تدويره باستمرار. أنظمة الحلقة المفتوحة أقل شيوعًا وتستخدم بئرًا أرضيًا أو بحيرة أو نهرًا أو مياه سطحية أخرى كمائع للمبادل الحراري. ثم يتم إلقاء الماء مرة أخرى في الأرض أو في جسم الماء بعد الاستخدام.
عادة ما يتم تثبيت أنظمة الحلقة المغلقة كحلقة أفقية أو أنظمة رأسية أو جسم مائي. تستخدم أنظمة Waterbody المسطحات المائية السطحية كمصدر ثابت للحرارة بدلاً من الأرض. دعنا نراجع هذه الطرق الثلاثة المختلفة.
الحلقة الأفقية: أنظمة الحلقة الأفقية هي الأكثر اقتصادا لتثبيت ولكن واحدة من عيوبها هي مساحة الأرض اللازمة لتثبيت الحلقات الأرضية الأفقية. قد يتطلب نظام الطاقة الحرارية الأرضية 1500 إلى 3000 قدم خطي من الأنابيب أو أكثر حسب حجم المنزل والأحمال. إذا كانت لديك الأرض المطلوبة المتاحة ، فإن الطريقة الأكثر شيوعًا هي إما تركيب أنبوبين جنبًا إلى جنب في خندق عميق بخمسة أقدام أو أنبوب واحد في خندق عميق بعمق ستة أقدام والآخر في خندق عميق بعمق أربعة أقدام.
يمكن استخدام طريقة ثالثة حيث لا تتوفر الأرض المطلوبة لفترات أطول من الأنابيب بسهولة. هذه الطريقة حلقات أو لفائف الأنابيب في خنادق قصيرة أعمق. يسمح ذلك بالتلامس السطحي المطلوب مع التربة ولكن بطول الخندق الأفقي أقل.
الحلقة الرأسية: يتم استخدام نظام الحلقة الرأسية في الحالات التي تكون فيها الأرض المطلوبة ضيقة أو لا تؤدي التربة إلى حفر الخنادق. أغلى من النظام الأفقي لتثبيت ، يستخدم النظام الرأسي سلسلة من الثقوب المحفورة. يبلغ قطر الثقوب الاسمية 4 بوصات وتباعد حوالي 20 بوصة. تعتمد الأعماق على تصميم النظام والتربة ولكن يمكن أن يتراوح عمقها بين 100 و 400 قدم. يتم تغذية الأنابيب لأسفل وإجراء نسخ احتياطي لكل ثقب تم حفره وتوصيله بواسطة أنبوب متعدد الخنادق عبر الجزء العلوي الذي يربط النظام بالمضخة الحرارية في المنزل.
الجسم المائي: هناك طريقة أخرى أقل شيوعًا لالتقاط حرارة الأرض وهي استخدام جسم مائي قريب مثل البركة أو البحيرة. بهذه الطريقة ، يتم تشغيل الأنابيب البلاستيكية من المضخة الحرارية إلى جسم الماء ويتم وضعها في ملفات من 8 إلى 10 أقدام تحت سطح الماء. يجب أن يكون حجم جسم الماء مناسبًا لدعم أحمال الحرارة الحرارية الأرضية وله عمق مناسب. غالبًا ما يكون التنسيق مع الوكالات المحلية وحكومات الولايات والموافقة عليه مطلوبًا.
تكاليف نظام الطاقة الحرارية الأرضية
سوف تختلف تكلفة تثبيت نظام الطاقة الحرارية الأرضية حسب نوع نظام العروة المستخدم وحجم نظام الطاقة الحرارية الأرضية نفسه. تبلغ تكلفة نظام الطاقة الحرارية الأرضية الأفقي حوالي 2،700.00 دولار للطن في عام 2017 دولار. إذا اخترت نظام حلقة رأسية ، فستزيد التكلفة بشكل كبير حيث قد تتراوح تكاليف الحفر من 30،000 إلى 40،000 دولار أو أكثر حسب التربة والوصول إلى الموقع وحجم النظام.
في التطبيق الصحيح ، يمكن أن تكون الطاقة الحرارية الأرضية حلاً اقتصاديًا وفعالًا من حيث التكلفة للتدفئة المنزلية والتبريد. الأمر يستحق النظر ، خاصةً عندما تكون الإجابة تحت قدميك.
