Il calore geotermico rappresenta circa il due percento del mercato totale del riscaldamento negli Stati Uniti, con oltre 1,3 milioni di sistemi installati. Un sistema geotermico non brucia combustibili fossili per creare calore. Trasferisce calore. E questo è il suo fascino: trasferire il calore richiede meno energia che produrre calore.
Come funzionano i sistemi geotermici
Per sfruttare il calore immagazzinato nella terra, un sistema geotermico cattura e converte quel calore per l'uso in casa. I componenti del sistema includono un anello di tubo, un liquido per assorbire e trasferire il calore e un'unità a pompa di calore per elaborare il calore per l'uso. Per catturare il calore, il liquido circola attraverso un tubo interrato. Mentre circola, assorbe il calore immagazzinato dalla terra, che rimane costante a 50-60 gradi Fahrenheit 10 piedi sotto il livello del suolo.
Il liquido riscaldato entra in un'unità a pompa di calore. In questa unità, il calore del liquido convogliato viene assorbito da un refrigerante liquido sigillato nell'unità. Quel refrigerante evapora e viene compresso, il che aumenta la sua temperatura a circa 100 gradi Fahrenheit.
Ora un gas, il refrigerante passa attraverso uno scambiatore di calore dove il calore viene rimosso e pompato in casa. Con il calore rimosso, il refrigerante si raffredda. Ritorna allo stato liquido e continua a circolare assorbendo e sfruttando continuamente il calore ceduto dalla terra attraverso il liquido convogliato.
Riscaldamento efficiente e a bassa manutenzione
Le pompe di calore geotermiche sono diventate abbastanza efficienti. La loro efficienza di riscaldamento è indicata dal coefficiente di prestazione, o COP, il rapporto di calore fornito per unità termica britannica (Btu) di energia immessa.
Le pompe di calore Energy Star hanno un COP di riscaldamento a partire da 2,8, il che significa che per ogni unità di energia utilizzata per alimentare il sistema vengono fornite 2,8 unità di calore.
I sistemi geotermici sono semplici da mantenere. Un circuito correttamente installato e interrato può durare quasi 50 anni. Le parti meccaniche sono installate al chiuso e richiedono tipicamente solo controlli periodici e cambio filtri.
Sistemi ad anello chiuso
I sistemi di riscaldamento geotermico funzionano come configurazioni ad anello chiuso o ad anello aperto. La determinazione del circuito da utilizzare dipende da fattori del sito come la composizione del suolo, il paesaggio e le utenze sotterranee.
Un circuito chiuso utilizza la soluzione liquida in un circuito di tubazioni sigillato installato orizzontalmente o verticalmente nel sottosuolo.
I loop orizzontali vengono utilizzati quando c'è abbastanza terreno utilizzabile disponibile. I tubi sono installati in trincee scavate a circa sei piedi di profondità e lunghe da 100 a 600 piedi, a seconda delle dimensioni del sistema.
I loop verticali sono l'unica scelta quando lo spazio disponibile è limitato, se il proprietario della casa non vuole che il paesaggio venga disturbato o dove si incontrano molte rocce durante lo scavo. Per installare il tubo, vengono praticati fori di piccolo diametro da 100 a 400 piedi di profondità utilizzando attrezzature di perforazione del pozzo. I circuiti verticali sono collegati alla casa tramite un tubo sotterraneo orizzontale. Quando si fora per loop verticali, si applicano i codici di perforazione del pozzo.
Un sistema sigillato può anche essere posizionato sul fondo di uno stagno se nella proprietà è disponibile uno stagno. I cicli di stagno possono essere l'opzione più economica perché gran parte del costo di scavo può essere eliminato.
Sistemi ad anello aperto
Un sistema a circuito aperto utilizza il calore dell'acqua del pozzo anziché il calore della terra. L'acqua sotterranea, che rimane a una temperatura relativamente costante tutto l'anno, viene convogliata nell'unità della pompa di calore e il calore viene estratto in un metodo simile al sistema a circuito chiuso.
L'acqua non circola ma fa un solo passaggio e viene eliminata. Potrebbe essere rilasciato in un fossato, piastrelle di drenaggio o uno stagno. Potrebbe anche essere restituito alla falda freatica attraverso un pozzo di ritorno perforato nel terreno. Tuttavia, per quanto riguarda le falde acquifere in declino e inquinate, è importante controllare le condizioni e i codici locali prima di decidere su questo tipo di sistema.
Costi e rimborso
I costi di installazione e attrezzatura iniziale per le pompe di calore geotermiche variano con la maturità del mercato locale, il tipo e le dimensioni del sistema e il sito. Non c'è dubbio che il sistema costerà di più all'inizio di un convenzionale forno a combustibili fossili.
Se una casa non ha condutture, un proprietario di casa potrebbe aver bisogno di aggiungerlo al costo. Tuttavia, una piccola casa che utilizza il calore del battiscopa potrebbe essere in grado di rinunciare all'installazione del condotto.
Stime approssimative indicano un sistema geotermico geotermico da $ 1.000 a $ 2.500 per tonnellata di capacità. Una tonnellata di capacità, secondo il programma federale di gestione dell'energia del Dipartimento dell'Energia, si traduce in 12.000 Btu all'ora. Nei climi di riscaldamento, si stima che sia necessaria una tonnellata di capacità per ogni 550 piedi quadrati.
L'attrattiva dei costi del calore geotermico sta nell'ammortamento operativo. Il sistema fornisce più energia per unità consumata rispetto ai sistemi convenzionali, fino al 400% di efficienza rispetto al 75-90% di efficienza per i forni a combustibili fossili.
Secondo Jim Bose, direttore esecutivo dell'International Ground Source Heat Pump Association presso l'Oklahoma State University di Stillwater, OK, una casa esistente con un forno più vecchio potrebbe aspettarsi un miglioramento dell'efficienza di circa il 50 percento passando al geotermico. Una nuova casa con la migliore fornace a combustibili fossili si aspetterebbe un miglioramento del 30%.
Ottieni il massimo dal tuo sistema geotermico
Non aspettarti che un nuovo sistema risolva i tuoi problemi di riscaldamento a meno che non riduci il carico di riscaldamento. Sigilla tutte le perdite. Verificare che la guarnizione sia in buone condizioni e che il sistema di condotti non perda. Elimina le bozze. Prendi in considerazione la possibilità di eseguire una valutazione della perdita di calore/guadagno di calore/dispersione della casa.
Trova un'azienda certificata, con persone formate specificamente nella tecnologia geotermica e ottieni più di un'offerta. Chiedi referenze e chiama i proprietari di casa. Chiedi di vedere le installazioni che l'azienda ha completato.
Discutere i vantaggi di un sistema ibrido. Una pompa di calore geotermica può essere aggiunta a un forno ad aria forzata esistente e utilizzarne il ventilatore. Le pompe di calore a doppia sorgente sono meno costose da installare e più efficienti della sola unità ad aria. Chiedi informazioni sui ventilatori a velocità variabile e sui compressori a più velocità sul sistema per migliorare il comfort e l'efficienza.
Considera la capacità del sistema di produrre acqua calda. Un dispositivo denominato “desurriscaldatore” può integrare la produzione di acqua calda sanitaria utilizzando il calore in eccesso quando l'impianto è in funzione. Per coloro che desiderano che il sistema soddisfi tutte le esigenze di acqua calda, sono disponibili alcuni sistemi a richiesta completa che utilizzano un'unità separata per l'uso dell'acqua calda sanitaria.