התפקיד של משאבות חום גאוותרמית בעיצוב בניין בר קיימא

התפקיד של משאבות חום גאוותרמית בעיצוב בניין בר קיימא

בעוד המגזר הבניין עומד בפני לחץ גובר על מנת להפחית את טביעת הרגל של פחמן ושימוש באנרגיה תפעולית, משאבות חום גיאותרמיות התפתחו כטכנולוגיית אבן הפינה לתכנון בר-קיימא באמת.על ידי רתום האנרגיה התרמית היציבה המאוחסנים רק מתחת לאדמה ’ משטחים אלה מספקים חימום יעיל, קירור, מים חמים פנימיים עם פליטת גזי חממה נמוכה באופן דרמטי בהשוואה לציוד מבוסס דלק מאובנים, בניגוד לטמפרטורות חום גבוהות יותר של 2, בדרך כלל, ו-C, אשר מאפשרות שיפור חד-חמצני של 2, בין מערכות חום חד-חמצני, לבין יעילות, לבין יעילות, בין 2, לבין יעילות של 2, לבין יעילות, לבין יעילות של 2, לבין יעילות של 2.

עיצוב בניין בר קיימא דורש פתרונות אשר לטפל הן יעילות תפעולית והן מגלמים פחמן לאורך מחזור החיים המלא.גותרמאל משאבות חום מצטיינים בשני החזיתות: תשתיות ההצבה התת-קרקעיות שלהם יש חיי שירות של 50 שנים או יותר, בעוד יחידות משאבת חום מקורה בדרך כלל 20 עד 25 שנים עם תחזוקה שגרתית, כאשר הן מתמזגות עם מקורות אנרגיה מתחדשים כמו photovoltaics גג, מערכות אלה יכולים להשיג חימום אפס אמיתי קירור קירור, כמו חימום וקירורבת, כמו גם כן, כמו חשמל, כמו גם כן, כמו גם תכונות חום.

איך מגוותר חום משאבה עובד

כל מערכת משאבת חום גיאותרמית מורכבת משלושה תת-מערכות עיקריות: בורר חום הקרקע (הנקרא גם שדה הלולאה), יחידת משאבת החום עצמה, ואת מערכת ההפצה של הבניין (דוכסים אוויריים, רצפות קורנות, או מאוורר הידרוניק קושרים) שדה הלולאהההט בדרך כלל קבורת אנכית בתוך צינורות 50 עד 150 מטרים עמוקים, או מונח אופקית ב trenches ל -2 מטרים מתחת ל-49 ק"מ"מ"ממים חמים, כאשר שדה חום תקין של חום (או חום) נמצא בדרך כלל מ- 35 ליטר חום (או חום) נמצא במרחק של חום (R) מגובה חום (Ric) מגובהומטר חום (Fic) מגובה) מגובהומטר חום (או חום (Ric) מ- 50 עד 150 ליטר חום (Ric) מגובה) מגובהומטר חום (Ric) מ- 50 עד 150 ליטר חום (Ric) מגובהומטר) מגובהומטר) הוא בדרך כלל במרחק של חום (חום) מגובהומטר חום (Ric) מגובהומטר חום (Ric) מגובה) מגובהומטר חום (Ric) הוא בדרך כלל מגובהומטר חום (R

הקסם התרמודדימי מתרחש בתוך משאבת החום & #8217; דחיסות ושסתום הרחבה, רכיבים זהים במידה רבה לאלה במשאבת חום מקור האוויר, אך נועדו לעבוד עם טמפרטורות מים בינוניות ויציבות כי לולאות הקרקע לספק. כי הטמפרטורה הקרקע לעולם לא מתנדנדת על ידי משאבות מים מתקדמות אפילו תחת לחץ נמוך בהרבה, תורמת לטווח הארוך והאמינות של מערכות גיאומטריות אלה משלבות גם יחידות מהירות ומאובטחות מרחוק, כלומר, כלומר, כגון חימום מהיר יותר, או יותר, או יותר, או יותר, כלומר, חימום מהיר, מאשר תאים חשמליים, כלומר, כלומר, כלומר, חימום מהיר יותר, אם כי הוא מסוגלות, אם כי הוא מסוגלות מהירות גבוהה יותר, אם כי הוא מסוגלות סטנדרטיים, אם כי הוא מסוגלות, אם כי הוא מסוגלות, או יותר, או יותר, אם כי הוא מסוגלות מהירות גבוהה יותר, אם כי הוא מסוגלות מהירה יותר, באופן דרמטי, באופן דרמטי, על ידי מבנה חום, באופן דרמטי, על ידי מבנה מיידי, בתנאי חימום רגיל, אם כי הוא פועל תחת לחץ מיידי, בתנאי חימום רגיל, או יותר, או יותר, אם כי הוא פועל תחת לחץ מיידי, אם כי הוא פועל תחת לחץ מיידי, אם כי הוא מסוגל לעבור על ידי חימום רגיל

יתרונות של משאבות חום גאוותרמיות

היתרונות של משאבות חום גיאותרמי מרחיבים הרבה מעבר למספרי יעילות גולמיים.מכלכלה המבצעת ועד עמידות ושמירה סביבתית, הם מציעים חבילה משכנעת לפרויקטים של בנייה קדימה.

אנרגיה יוצאת דופן

משאבות חום גותרמיות משיגות באופן שגרתי את האנרגיה של אספקת אנרגיה (EER) ערכים מעל 20 עבור קירור ו-COP ערכים מעל 4.0 עבור חימום כאשר הוא מתוכנן ומותקן כראוי.זה מייצג ירידה של 40 עד 70% בצריכת אנרגיה בהשוואה לחום התנגדות חשמלית סטנדרטי או משאבות חום סטנדרטיות של מקור אוויר סטנדרטי שפועלות באקלים קר.עבור מבנים המעבר מגז טבעי או חום פרודן, החיסכון הראשוני של האנרגיה יכול להיות אפילו יותר דרמטי עבור מקורות אנרגיה עבור מקורות אנרגיה לביקושים רבים של אנרגיה מתחדשת של אנרגיה גבוהה יותר עבור מחלות חשמל.

יתרונות סביבתיים ופחמן

מכיוון שמשאבות חום גיאותרמיות מחליפות חום עם הקרקע ולא שורפות דלק, הן מייצרות אפס פליטות שלבעירה באתר, על פי מחלקת האנרגיה של ארה"ב, מערכת גיאוותרמית טיפוסית למגורים מבטלת כ-4.5 טון של CO2 בשנה בהשוואה לגז פראנס והפסדים מרכזיים ברמת פחמן, פליטות המונעות מהר.

חיסכון לטווח ארוך וערך

למרות שעלות המותקנת של מערכת גיאותרמית יכולה להיות שתי עד שלוש פעמים של ההתקנה ה-HVAC קונבנציונלית, תקופת ההחזרה מתרחשת בדרך כלל בין 5 ל-12 שנים בהתאם למחירי האנרגיה המקומיים, תמריצים זמינים ומורכבות המערכת.לאחר תגמול, הבניין נהנה עשרות שנים של עלויות חשמל מופחתות באופן משמעותי, שכן לולאה הקרקע אין חלקים נעים קבור בבטחה תת-קרקעית, עלויות תחזוקה מינימליות חום דורשות ונקימה זמנית של ציוד קירור, אך מצמצם של ציוד קירור, אך מטווח קבוע, אך גם מצטמצם, אך מ-מחדש של ציוד קירור, אך מ-מחדש, אך גם מתואם ל-מחדש של ציוד קירור, למעט יותר מ-מחדש של ציוד קירור של ציוד קירור, אך מצטמצם, אך גם יותר מתואם של ציוד קירור, לעומת 25 שנים.

יציבות וארוכותיות

החלפת חום הקרקעית נושאת צווים בדרך כלל החל מ 50 עד 75 שנים, עם יצרנים לעתים קרובות להבטיח ביצועים לחיים של הבניין. צינור פוליאתילן עמיד מאוד קורוזיה, התקפה כימית, ותנועה קרקעית כאשר מותקן כראוי עם גרט משופר תרמי משופרים מוגברת במשעמות סגורות-פרות.המחה בתוך מזג אוויר מקורה, מוגן ממזג אוויר, יש שירות מעשי של 20 עד 20 שנים, דומות לכדי תוספת חום גבוהה יותר, או יותר עבור צמחים גמישים, אשר נועדו 50 שנים.

שיפור נוחות ופעולה שקטה

מערכות גיאותרמאל מספקות נוחות גבוהה בהשוואה למיזוג מבוסס או מיזוג אוויר סטנדרטי. כי הם מספקים אוויר מותנה בטמפרטורות בינוניות ועם בקרת לחות עקבית, הדיירים חווים פחות טיוטות, פחות stratification טמפרטורה, ותנאים פנימיים יציבים יותר מאשר עם ציוד קצר מחזור מאולץ אוויר.החיסול של יחידות מתכנסות בחוץ אינו גורם לדאגה רועשת ליד חלונות, מרפסות, או תכונות צמודות, אשר הוא יתרון עירוני, שבו הוא מבנים תעשייתיים, שבו הוא מרכזי, בתי חולים, שבו הוא דחוסים, שבו הוא מבנה אקדמי, שבו הוא מרכזי, שבו הוא מרכזי, בתי חולים, שבו הוא דחוסים, שבו הוא מרכזי, שבו הוא מרכזי, כלומר, בתי חולים.

שילוב בעיצוב בנייה בר קיימא

מקסמת היתרונות של משאבות חום גיאותרמי דורש שילוב מכוון עם עיצוב הבניין רחב יותר.באדריכלות בת קיימא, מערכות אלה לעבוד סינרגטי עם קומפלקסים בנייה ביצועים גבוהים, אוורור חום, אסטרטגיות סולאריות פסיביות, ועל דור מתחדש באתר.משכנת היטב משאבת חום גיאותרמית מעוצבת הוא לא תוספת; זה מרכיב מרכזי של מושג אנרגיה משולב כי עם עומס מתחיל הפחתת.

בית עוברי או High-Performance Enclosures

הכלל הראשון של תכנון מערכת מכני יעיל הוא להפחית עומסים במעטפה הבניין.בבניינים העומדים בסטנדרטים ביתיים פסיביים או רמות שוות ערך של בידוד ואווירה, העומסים חימום וקירור גבוהים הם שבריר זעירה של אלה בבנייה קונבנציונלית. משאבת חום גיאותרמית המשרתת בניין כזה הוא קטן באופן דרמטי, להתקין, ולכן יותר יעיל מבחינה כלכלית.

שילוב עם Solar Photovoltaics

כאשר משאבת חום גיאותרמית פועלת על חשמל שנוצר על ידי לוחות סולאריים באתר, הבניין יכול להשיג אפס אנרגיה נטו אמיתי או אפילו פעולה חיובית נטו-חיובית. כי מערכות גיאותרמאל משתמשות חשמל יותר ביעילות מכל שיטת חימום חשמלית אחרת, מערך photovoltaic הנדרש הוא קטן יותר מאשר זה יהיה כדי לבודד משאבת חום מקור אוויר או מערכת התנגדות חשמלית.

אפשרויות אחסון עונתיות

(הגבול המתהווה בעיצוב בניין בר קיימא הוא אחסון אנרגיה תרמי עונתי באמצעות הקרקע עצמה.באקלים עם תנודות טמפרטורה קיץ-לוויטר חזק, מערכת גיאותרמית יכול להיות גדול מדי כדי לדחות כמויות גדולות של חום קיץ קירור לתוך הקרקע, יצירת מאגר חם כי מגביר את יעילות חימום החורף.חלק מהפרויקטים משתמשים אספן סולארי ייעודי או חום שנלקחו ממבנה מתחמי חימום כדי להעלות במכוון מעל פני עונת הקירור, אך ורקורדת של אזור זה אינו יכול לשפר את רמת אנרגיה נמוכה יותר, אך ורקמות החורף.

מחקרים בעיצוב בר קיימא

מספר בניינים וקהילות ברחבי העולם ממחישים את ההצלחה המעשית של משאבות חום גיאותרמיות כאסטרטגיה מרכזית לקיימות.

מרכז בוליט, סיאטל

מרכז בוליט, המכונה לעתים קרובות הבניין המסחרי הירוק ביותר בעולם, משיג אנרגיה אפסית נטו והסמכת מים אפס נטו.שש הסיפורים שלה משתמשים במערכת גיאותרמית סגורה עם 26 נחורים אנכיים 120 מטרים עמוק, המספקים את כל חימום וקירור עבור בניין 50,000-square-foot.המערכת היא חלק מאסטרטגיה משולבת הכוללת מערך פוטו-וולטאי גדול, יעיל, מעטפה טבעית, ונית המופעלת ישירות על ידי בניין ההגנה של ימינו; 82 מטרים.

פרויקט אוניברסיטת כדור הארץ Gethermal Project, אינדיאנה

אוניברסיטת כדור הארץ השלימה את אחת המערכות הגיאוגרפיות הסגורות הגדולות בארצות הברית בשנת 2012, מהמיר את הקמפוס כולו שלה מהתחממות קיטור משריפה פחם למערכת משאבת חום מקור קרקעית.הפרויקט המעורבת ב-4,000 חבורות על פני שדות מרובים והתקנת 5,500 טון משאבות חום המשרתות 45 מבנים.האוניברסיטה מבטלת את צמח הפחם שלה לחלוטין, צמצום פליטות הפחמן ב- 50 אחוזים והערכה של 2 מיליון דולר בשנה זו יכולה להוכיח משאבות חום מהירות.

בית ארקייד, סיאטל

פרויקט המגורים של בית ה- Stack משתמש במערכת משאבת חום גיאותרמית משולבת עם לוחות קרינה מוטבעים בכל דירה, המספקת חימום וקירור דרך הבניין & #8217; המבנה קונקרטי. גישה זו, המכונה מערכות בנייה פעילות תרמית, מפחיתה את הגדלים ואת גודל החדר המכאני תוך ניצול של הבניין & #8217; מסת תרמית לעומסי אנרגיה גבוהים.

אתגרים ושיקולים

למרות היתרונות הרבים שלהם, משאבות חום גיאותרמיות אינן טכנולוגיה חד-פעמית-פתרונות-תועלת-כל.מתרגלים חייבים להעריך בקפידה את תנאי האתר, עלות ראשונה, מגבלות רגולטוריות ומורכבות המערכת לפני שהם מחויבים לגישה של קוד-קרקע.

עלויות ההון וההורדות הפיננסיות

המחסום הגבוה ביותר לאימוץ נשאר העלות המותקנת הראשונית.התעלאות אנכיות יכולות לעלות 5,000 עד 15,000 דולר לכל טוב, ומערכת מגורים טיפוסית עשויה לדרוש בכל מקום מאחת עד ארבע נבות בהתאם לגיאולוגיה מקומית ולעומס בנייה.עבור מערכת מסחרית עם מאות של נבגורות, ההשקעה עוברת למיליונים של תוכניות שכירות, למרות הטבות מס זמינות, ריבאונדטים, והטבות, תקופת התשלום יכולה לעלות על האופק של בעלי מניות אנרגיה ירוקה (F) כמו גם על פני מניות.

אפשרויות ל-Gigology

לא כל אתר מתאים לולאה קרקעית. Dense אתרים עירוניים עם אדמה פתוחה מוגבלת עשויים להפוך את הכפילות אנכית האפשרות היחידה, אבל אלה נחורות חייב להימנע כלי רכב תת-קרקעיים, יסודות, וצנרת אדמה מזוהמתהמת.אבק יכול להגדיל באופן דרסטי את עלויות קידוח, בעוד חולות רופפת מאוד או רחבות יכולות להוות סיכונים ארוכי טווח או מבניים.

עיצוב מערכת ומומחה חוזים

מערכות גיאותרמאל דורשות ידע עיצובי מיוחד כי עדיין לא נפוץ בין תעשיית HVAC הרחבה יותר. מערכות מעוצבות עניים המשתמשות לולאות גדולות, קוטרים לא מתאימים, או ריכוזים לא מספיקים יכול לפעול באופן לא יעיל או להיכשל מוקדם יותר. מחזור ההשבתה בתוך יחידת משאבת החום חייב להיות מותאם בדיוק לטמפרטורות המים הצפויות, ואת הצד הבניין חייב להתאים את הטמפרטורות אלה עבור אימונים מתאימים ומהנדסים ניטור צריך להיות מוסמך על ידי צוות ניטור.

מבנהי שיעור ואינטראקציה גריידית

למרות שמערכות גיאותרמאליות משתמשות פחות חשמל מוחלט מאשר במערכות קונבנציונליות, הן שואבות את החשמל בזרמים עקביים ומתונים.באזורים עם שיעורי שימוש בזמן או תביעות ביקוש, המערכת & #8217; פרופיל תפעולי עשוי ליצור עלויות שירות גבוהות אלא אם מעצבים משלבים אחסון תרמי או בקרות משולבות כי עומסי שינוי לתקופות של peak. בנוסף, באקלים קר מאוד שבו הטמפרטורה הקרקעית יכולה לרדת מעל עונות מרובות עקב מיצוי חום לא מאוזנות חום, אם כי אם כי הוא עשוי בהדרגה, או ירידה של מערכת חום לטווח ארוך, או ירידה הדרגתית, אם כי אם כי הוא חסר חום, אם כי אם כן, אם כי הוא עשוי לאבד את הטמפרטורות חום ארוך טווח חום או ירידה הדרגתית, או ירידה הדרגתית, אם כן, אם כי אם כן, אם כי אם כימותת, אם כימות, או ירידה של חום ארוך טווח חום, אם כימות, או ירידה הדרגתית, או ירידה הדרגתית, אם כי אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כן, אם כימות חום ארוך טווח חום, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם

עתיד Outlook וחדשנות

הפוטנציאל של משאבות חום גיאותרמיות בעיצוב בנייה בר קיימא ממשיך להתרחב ככל שהטכנולוגיה משתפרת ומדיניות מתפתחת.מספר מגמות מצביעות על אימוץ רחב יותר ועלות נמוכות יותר בעשור הקרוב.

מערכות היברידיות ורב-מקור

פרויקטים רבים לאחרונה משלבים משאבות חום גיאותרמי עם דחיית חום משלימה או תוספת חום מכשירים כדי להפחית את גודל ה-Hilfield ואת העלות הראשונה. מערכות היברידיות המשלבות מגדל קירור או קריר עם לולאה קטנה יותר, למשל, יכול להתמודד עם עומסי קירור הקיץ שיא תוך אופטימיזציה של לולאה הקרקע לשמש כיור החום העיקרי עבור שאר השנה.

בדיקה אחרונה ב-Thermal Response Testing and Advanced Grouting

ההתקדמות הטכנולוגית באופיון הקרקע הם צמצום הסיכון הקשור עיצוב שדה לולאה. בדיקות תגובה תרמית מודרנית לספק נתונים בעלי ביצועים גבוהים על מוליכות תרמית בשטח ו diffusivity, המאפשר למעצבים בגודל של צינורות עם ביטחון.בינתיים, חומרים משופרים תרמיים עם תוספי חול משופרים תרמיים משופרים תרמיים עם תוספת התנהגותית משולבת בין הצינור לבין היווצרות הסובבת, המאפשרת עששות קצרות יותר או פחות עבור אותם חורים סטנדרטיים באופן תרמיים באופן קבוע שיפורי לוואי.

נהגי מדיניות ומחירי פחמן

כמו ערים ומדינות להדק קודי אנרגיה ולהטמיע תמחור פחמן או תקני ביצועים, התחרותיות הכלכלית של משאבות חום גיאותרמית משפרת. California & #8217; כותרת 24 אנרגיה קוד וחוק המקומי של ניו יורק 97, אשר כופים פחמי פחמן על מבנים קיימים, ליצור תמריצים פיננסיים חזקים עבור בעלי חשמלר וקירור משופר. כאשר הם זוג עם אשראי פחמן או נמנעים עלויות עונש, המקרה העסקי עבור מערכות מבוזרות אפילו עבור אנרגיה מופחתת יותר עבור מבנים מסחריים מופעלים עבור מערכות הגנה נמוכה יותר של ארה"ב.

עמידות ויתרונות אנרגיה

בעידן של תנודתיות אקלים גוברת וזרימות רשת, מערכות גיאותרמיות מציעות יתרונות עמידות על גז טבעי תלוי ברשת או מערכות propane. כי הם דורשים רק חשמל צנוע לפעול, הם יכולים להיות מחוברים עם אחסון סוללות וגיבוי מעכבי פוטו-וולטאיים לספק חימום וקירור במהלך כוח מורחב.

מסקנה

משאבות חום גותרמיות מייצגות טכנולוגיה מוכחת, יעילות גבוהה, המיישרת ישירות עם מטרות עיצוב בנייה בר קיימא: צריכת אנרגיה מופחתת, צמצום ההשפעה הסביבתית, שיפור נוחות הדיירים, ואת הערך הכלכלי ארוך טווח שלהם היכולת שלהם למנף מקור אנרגיה חופשי, מתחדש זמין באופן אוניברסלי כי הוא זמין באופן אוניברסלי, רק כדי להפחית את הכלים המשתנים וההשפעה ביותר של ערכת כלי הדהמה.