Vrste sistema geotermalnih toplotnih pumpi

Postoje četiri osnovna tipa sistema uzemljenja. Tri od njih — horizontalni, vertikalni i ribnjak/jezero — su sistemi zatvorene petlje. Četvrti tip sistema je opcija otvorene petlje. Nekoliko faktora kao što su klima, uslovi tla, dostupno zemljište i lokalni troškovi instalacije određuju koji je najbolji za lokaciju. Svi ovi pristupi mogu se koristiti u stambenim i poslovnim zgradama.

Sistemi zatvorene petlje

Većina geotermalnih toplotnih pumpi zatvorene petlje cirkuliše rastvor antifriza kroz zatvorenu petlju - obično napravljenu od plastične cevi visoke gustine - koja je zakopana u zemlju ili potopljena u vodu. Izmjena topline prenosi toplinu između rashladnog sredstva u toplinskoj pumpi i otopine antifriza u zatvorenoj petlji.

Jedan tip sistema zatvorene petlje, koji se zove direktna izmjena, ne koristi izmjenjivač topline i umjesto toga pumpa rashladno sredstvo kroz bakarne cijevi koje su zakopane u tlo u horizontalnoj ili vertikalnoj konfiguraciji. Sistemi za direktnu izmjenu zahtijevaju veći kompresor i najbolje rade na vlažnim zemljištima (ponekad je potrebno dodatno navodnjavanje kako bi se tlo održalo vlažnim), ali treba izbjegavati ugradnju u tla koja su korozivna za bakarne cijevi. Budući da ovi sistemi cirkulišu rashladno sredstvo kroz zemlju, lokalni propisi o zaštiti životne sredine mogu zabraniti njihovu upotrebu na nekim lokacijama.

Horizontalno

Ova vrsta instalacije je općenito najisplativija za stambene instalacije, posebno za novogradnju gdje je dostupno dovoljno zemljišta. Za to su potrebni rovovi duboki najmanje četiri stope. Najčešći rasporedi koriste ili dvije cijevi, jednu zakopanu na šest stopa, a drugu na četiri stope, ili dvije cijevi postavljene jednu pored druge na pet stopa u zemlju u rovu širokom dva metra. Slinky metoda petlje cijevi omogućava više cijevi u kraćem rovu, što smanjuje troškove instalacije i omogućava horizontalnu instalaciju u područjima koja ne bi bila s konvencionalnim horizontalne aplikacije.

Vertical

Velike poslovne zgrade i škole često koriste vertikalne sisteme jer bi površina potrebna za horizontalne petlje bila previsoka. Vertikalne petlje se također koriste tamo gdje je tlo previše plitko za kopanje rovova, a minimiziraju narušavanje postojećeg pejzažnog uređenja. Za vertikalni sistem, rupe (otprilike četiri inča u prečniku) se buše na udaljenosti od oko 20 stopa i duboke 100 do 400 stopa. Dvije cijevi, spojene na dnu U-zavojom da formiraju petlju, se ubacuju u rupu i fugiraju radi poboljšanja performansi. Vertikalne petlje su povezane horizontalnom cijevi (tj. razdjelnikom), postavljene u rovove i povezane sa toplotnom pumpom u zgradi.

Ribnjak/Jezero

Ako lokacija ima adekvatnu površinu vode, ovo bi mogla biti najjeftinija opcija. Dovodna cijev se vodi ispod zemlje od zgrade do vode i namotana u krugove najmanje osam stopa ispod površine kako bi se spriječilo smrzavanje. Zavojnice treba postaviti samo u izvor vode koji ispunjava zahtjeve minimalne zapremine, dubine i kvaliteta.

Otvoreni sistem

Ovaj tip sistema koristi vodu iz bunara ili površinsku telesnu vodu kao fluid za izmjenu toplote koji cirkuliše direktno kroz GHP sistem. Nakon što cirkuliše kroz sistem, voda se vraća na tlo kroz bunar, bunar za punjenje ili površinsko pražnjenje. Ova opcija je očito praktična samo tamo gdje postoji adekvatna opskrba relativno čistom vodom i svi lokalni propisi i propisi koji se odnose na ispuštanje podzemnih voda su ispunjeni.

Hibridni sistemi

Hibridni sistemi koji koriste nekoliko različitih geotermalnih resursa, ili kombinacija geotermalnog resursa sa vanjskim zrakom (tj. rashladni toranj), su još jedna tehnološka opcija. Hibridni pristupi su posebno efikasni kada su potrebe za hlađenjem znatno veće od potreba za grijanjem. Tamo gdje lokalna geologija dozvoljava, „bunar sa stojećim stubovima“ je druga opcija. U ovoj varijanti sistema otvorene petlje, buši se jedna ili više dubokih vertikalnih bušotina. Voda se crpi sa dna stajaćeg stuba i vraća se na vrh. Tokom perioda vršnog grijanja i hlađenja, sistem može odzračiti dio povratne vode umjesto da je ponovno ubrizgava, uzrokujući dotok vode u kolonu iz okolnog vodonosnika. Ciklus odzračivanja hladi kolonu tokom odbijanja toplote, zagreva je tokom ekstrakcije toplote i smanjuje potrebnu dubinu bušotine.