Domanda:
Perché le pompe di calore geotermiche non sono più comuni?
Matt Chambers
2011-07-09 19:05:20 UTC
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L'aria condizionata e il riscaldamento sono i principali consumatori di energia negli edifici americani: commerciali, residenziali e industriali. Sono stato curioso per un po 'di tempo sul motivo per cui non è più comune utilizzare la temperatura praticamente costante di 50-60 * F della terra, appena un metro sotto la superficie, per sostenere le nostre esigenze di riscaldamento e raffreddamento.

Ulteriori informazioni sulle Pompe di calore geotermiche

A quanto ho capito, il "circuito di terra" è costoso da scavare ma dura decenni. E una volta che il sistema è installato, è del 40-70% più efficiente rispetto all'HVAC tradizionale su base familiare.

Quello che mi chiedo davvero è: perché i comuni non forniscono circuiti di terra geotermici come fanno fognature e condutture dell'acqua? Potrebbero e dovrebbero essere messi insieme. Attingere al ciclo comporterebbe un canone mensile di servizio, ma solo per la manutenzione, non per il consumo (a differenza dell'uso dell'acqua).

La domanda sul perché non siano più popolari tra gli individui è interessante, ma la domanda sul perché i comuni non forniscono il servizio potrebbe essere fuori tema qui.
Immagina la differenza tra le acque reflue municipali e ogni edificio in una città con il proprio sistema di fosse settiche. Mi chiedo solo se ci siano ragioni tecniche per cui l'approccio municipale all'HVAC non funziona. Quelli politici sono decisamente fuori tema.
$$$$. Il costo per installare un sistema come hai menzionato in una città esistente sarebbe molto più alto di quanto la maggior parte delle aziende / città vorrebbe pensare. E una volta spesi i miliardi di dollari per farlo, dovrebbero convincere i residenti a cambiare e iniziare a usarlo. Il ROI sarebbe così lontano nel futuro, forse i tuoi nipoti lo vedrebbero se fossero fortunati.
@Matt: Benvenuto in DIY StackExchange. Questo sito è per domande specifiche sulla costruzione e manutenzione di una casa, non è il luogo per un dibattito politico / economico. Se hai una domanda specifica su come installare o riparare un sistema geotermico, sentiti libero di farla, ma se stai solo cercando di avviare una discussione questo non è il posto giusto. Controlla le [faq] (http://diy.stackexchange.com/faq) e dai un'occhiata ad alcune delle domande poste da altri utenti per avere un'idea di quali tipi di domande sono "In argomento" qui. Ancora una volta, benvenuto in DIY.StackExchange.
Dibattito economico? Sarebbe fuori tema chiedersi quale tipo di sistema sarebbe più efficiente per la mia casa? Questo deve essere il precursore di qualsiasi lavoro, fai da te o professionale.
Efficienza e costo di @Matt:; anche se correlati, non sono la stessa cosa. L'efficienza si occupa del consumo di energia; che può portare a costi operativi inferiori, ma il costo non influisce sull'efficienza. La domanda nella sua forma attuale è soggettiva e non può essere facilmente risolta. Pertanto, non è una buona domanda per * questo * sito. ** Questo è un sito di domande e risposte, non un forum. ** Diamo il benvenuto a domande chiare che abbiano risposte chiare, non argomenti che richiedono discussioni estese.
Cinque risposte:
Tester101
2011-07-09 20:25:12 UTC
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La tecnologia è relativamente giovane e non è così nota ai consumatori come i metodi di riscaldamento e raffreddamento tradizionali. Anche i costi iniziali di un sistema geotermico sono più alti e ci sono meno aziende in giro con le conoscenze e gli strumenti per installare i sistemi.

Negli Stati Uniti la maggior parte delle case non sono costruite dai proprietari, sono costruite da società di sviluppo che acquistano grandi appezzamenti di terreno e costruiscono quante più case a basso costo possibile. Quando costruiscono queste case, la maggior parte dei prodotti che usano sono di "qualità per imprenditori" (cioè economici), in modo che le aziende possano ottenere il massimo profitto. Per questo motivo, i costruttori in genere non sceglieranno un sistema geotermico su un sistema HVAC più comune se il costo del sistema geotermico è più alto.

Per quanto riguarda i comuni che controllano un sistema geotermico, ancora una volta questo si riduce a dollari e centesimi. Se dovessi costruire una nuova città da zero, potrebbe avere senso, ma adattare un sistema come questo costerebbe miliardi di dollari.

Si spera che con la marcia del movimento "verde", la geotermia e altre fonti di energia "alternative" diventeranno più popolari. E man mano che diventano più popolari, diventeranno più economici e più economici diventeranno più attraenti appariranno ai proprietari e ai costruttori di case medi.

Ovviamente non sto suggerendo che le urbs o le periferie esistenti vengano convertite in geotermia solo per il gusto di farlo. Ma perché uno sviluppatore di una nuova suddivisione non dovrebbe pianificare tutte le case con un anello geotermico comune? Sarebbe sicuramente più economico che mettere un HVAC separato in ogni casa. Costi inferiori per la casa e manutenzione a lungo termine sono vantaggiosi per tutti. Tuttavia, ci dovrebbe essere un'associazione di proprietari di case per mantenere il ciclo. Mi viene da pensare che ci sia un problema tecnico con la condivisione di un loop o ... gli sviluppatori sono troppo conservatori o non troppo intelligenti?
@Matt: il problema è la responsabilità. Chi sarà responsabile del loop? quando si rompe, chi paga per ripararlo? Il fatto è che nessuno vuole quel fardello. Anche tu non lo vuoi, poiché stai cercando di spingere i costi di installazione agli sviluppatori e i costi di manutenzione a qualcun altro. Semplicemente non è [economicamente sostenibile] (http://www.youtube.com/watch?v=UX4b_rhT0nU) a questo punto, nella maggior parte dei casi.
Ecco a cosa serve l'associazione dei proprietari di casa. Sarebbe necessario se fosse un loop privato. Ma se fosse un sistema comunale, sarebbe pagato dalle tasse sulla proprietà e dalle suddette spese di manutenzione, proprio come le fognature e l'acqua. Penso che sarebbe molto PIÙ ECONOMICO dell'acqua e dei liquami in realtà.
I costi di installazione della geotermia sono generalmente 2-10 volte superiori a una tradizionale pompa di calore ad aria (10-20% del costo totale della casa). Cercare di costruire uno sviluppo con Geothermal probabilmente ucciderebbe il margine di profitto della maggior parte degli sviluppatori immobiliari.
Joe
2011-07-11 19:20:37 UTC
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Per la seconda parte della risposta, credo che il problema generale sia la natura di un "loop": più va avanti, maggiore è la probabilità di spostamento, o una sorta di problema, e quando si verifica, Eliminerò più case e richiederà un ampio lavoro per capire dov'è il problema / la perdita / qualunque cosa sia.

L'altro problema è una semplice domanda sulle responsabilità dei comuni. Ora, posso dirlo perché sono un commissario comunale, quindi un funzionario municipale eletto - penso che questo esuli completamente dallo scopo del nostro statuto municipale. La cosa più vicina a cui riesco a pensare è che c'era uno sviluppo in cui volevano mettere in uno stagno asciutto per l'immagazzinamento dell'acqua per affrontare possibili problemi di allagamento, e la nostra città (prima che io fossi eletto) ha accettato di sostenere parte del costo di il loro collegamento alla rete fognaria (che è gestita da un'entità più grande, sulla scala della contea, non della città). Il motivo era che non volevamo il fastidio di uno stagno asciutto mantenuto in modo improprio.

In tal caso, la compagnia idrica locale si occuperà della manutenzione a lungo termine, non il comune ... e Non ho idea di quali sarebbero tutti i problemi legati al mantenimento di un anello di terra a lungo termine. ma so che non è qualcosa in cui sarei disposto a coinvolgere presto la nostra città. (personalmente, sì, sarei disposto a farlo a casa mia, anche con il commento su una casa che esplode; ma non penso che sia nel migliore interesse per la città essere coinvolta ... se un nuovo sviluppo voleva fare qualcosa e farlo gestire da un'associazione di proprietari di case, va bene)

aggiornamento : Bene, bene ... non ti interessa la politica ragioni ... quindi ecco i miei pensieri da una prospettiva ingegneristica:

Elettricità, fognature e acqua traggono vantaggio da un luogo di elaborazione centrale, piuttosto che da una soluzione di dimensioni individuali più piccole, supponendo che ci sia una densità sufficiente dei luoghi a cui vengono trasmessi (utilizzando la tecnologia recente; è possibile che possa cambiare in futuro per la produzione elettrica). In alcuni casi (settico), limita la densità dell'edificio se è necessario fornirlo in loco, quindi è vantaggioso spostarlo completamente fuori sede. Nel caso delle pompe di calore geotermiche, in realtà necessario il contatto con il suolo per lo scambio termico e, a meno che non trasporti l'acqua a una profondità sufficiente, avrai perdite di trasmissione significative.

Se una città / contea / stato dovesse essere coinvolta, sarebbe meglio non provare a costruire un grande anello di terra e cercare di mantenerla, ma invece contrattare per la perforazione per residenti e aziende, o includendo tali competenze e attrezzature necessarie nel loro budget, e farlo internamente. (ma poi abbiamo problemi con il governo che dovrebbe farlo, o fare offerte competitive, ma questa non dovrebbe essere la risposta politica)

La politica è certamente la ragione probabile per cui questo non viene fatto più spesso. Detto questo, ci sono esempi di sistemi di riscaldamento / raffrescamento comunali soprattutto nelle aree metropolitane. Ad esempio, St. Paul, MN ha un sistema di riscaldamento / raffreddamento municipale collegato a qualsiasi edificio del centro che lo desidera.
@Joe: Ho scelto la parola sbagliata. Sostituisci "municipal" con "city / county / metro / state government". Fondamentalmente, pensalo come un servizio come fognature e acqua (entrambi sono ugualmente suscettibili agli stessi problemi di un grande circuito ed entrambi sono più significativi per i nostri stili di vita rispetto al riscaldamento / raffreddamento). E ribadisco che sono le sfide tecniche di un grande ciclo / sistema che mi chiedo, non quelle politiche.
@Matt: vedi aggiornamento
nsandersen
2017-01-07 23:56:03 UTC
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A parte la riduzione dei costi degli sviluppatori, in un'area densamente popolata (città), potrebbe non esserci abbastanza terreno per estrarre calore senza congelarlo a meno che non si vada molto verso il basso, ad es. mettere il ciclo in un pozzo trivellato.

In alternativa, se in estate fa abbastanza caldo, scaricare il calore nel terreno per l'inverno facendolo funzionare in modalità di raffreddamento all'interno potrebbe aiutare.

Il defunto professore David MacKay lo ha fatto alcuni calcoli su questo a pagina 301-305 nel suo libro gratuito.

MODIFICA: sebbene questo non risponda direttamente alla tua domanda, aggiungerei anche quello per aumenti di temperatura minori ( 0C-20C di temperatura esterna), le pompe di calore aria-aria (AC inversa) possono essere rese più efficienti per il riscaldamento degli ambienti di qualsiasi altra cosa che io sappia con coefficienti di prestazione (COP) (stagionali) di 5-6 e SCOP superiori a 4.

Questo è un bel capitolo. Non avevo nemmeno considerato che potrebbe non esserci abbastanza accumulo di energia nel terreno per utilizzare pompe di calore geotermiche per tutte le persone che vivono sopra di esso. Ma la sua scelta di numeri in almeno un caso è incerta: include lo spazio non condizionato nella densità di popolazione. Ecco lo [spazio condizionato medio per persona, organizzato per paese] (http://shrinkthatfootprint.com/wp-content/uploads/2013/04/Percapita.gif). 77m ^ 2 a persona per gli Stati Uniti. È la metà della cifra (160 m ^ 2) che ha usato per un sobborgo inglese, e secondo questi dati è di 33 m ^ 2 a persona in Inghilterra.
Ma l'intero calcolo sembra un po 'strano. Invece della pura densità di popolazione, probabilmente deve tenere conto del "volume di spazio condizionato" per m ^ 2 di terreno. Con un gigantesco grattacielo pieno di persone, c'è molto spazio condizionato per un'area relativamente piccola.
OK, il calcolo sulla base della dimensione media del giardino / campo per persona in un paese o città potrebbe essere più utile per decidere quanto calore si può ottenere .. sempre a seconda di quanto si scende. Anche se non lo dice direttamente in cifre, dice: "..in città con maggiore densità di popolazione, è improbabile che le pompe di calore geotermiche siano praticabili".
DA01
2011-07-11 21:29:55 UTC
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Queste sono certamente supposizioni ...

Il motivo per cui non è più popolare è che è molto nuovo rispetto all'età media della maggior parte delle case. La maggior parte delle case dispone di sistemi di riscaldamento / raffreddamento esistenti ed è più facile mantenerli / aggiornarli che passare al geotermico.

Per quanto riguarda il nuovo sviluppo, almeno negli Stati Uniti, la tendenza è stata quella di massimizzare la metratura e risparmia su tutto il resto. Non è una buona tendenza.

Probabilmente c'è anche un aspetto geologico ... se ti trovi su un substrato roccioso piuttosto superficiale, puoi solo distenderti orizzontalmente, il che non è praticabile nelle aree urbane.

Per quanto riguarda l'aspetto del comune, la mia ipotesi è che sia una questione di distanza. Il fluido di riscaldamento / raffreddamento dovrebbe essere trasportato su grandi distanze perdendo molta della sua efficienza.

Grandi distanze sono ciò che rende il sistema efficiente: si tratta di riportare il fluido alla temperatura del suolo in modo che la casa possa affondare o attirare calore da / verso di esso. Immagino che il sistema possa funzionare in seriale. Tra la casa A e B con l'acqua che scorre da A a B, ci sarebbe abbastanza tubo per ripristinare la temperatura del suolo. E così via da B a C. Penso che sia anche possibile fare un loop orizzontale scavando di lato, ma probabilmente è altrettanto costoso, se non di più, della perforazione verticale.
Buon punto. Anche se non so cosa guadagneresti dal seriale rispetto al singolo. Puoi fare geotermia orizzontalmente, quindi forse c'è qualche vantaggio lì.
Lex
2012-10-22 17:34:51 UTC
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Buone risposte a tutti; e il tema centrale sembra ridursi all'economia ... con un'infarinatura di questioni tecniche come considerazioni sulla proprietà e diritti ... forse a cui potremmo anche aggiungere rischi come oleodotti (infiammabili e non), condutture e simili, o violare servitù.

Al livello più fondamentale sembrerebbe che lo scambio incorporato nella terra offra poco o nessun vantaggio in termini di costi-benefici rispetto ai sistemi di scambio in aria libera già utilizzati in gran numero. Anche quelli hanno il vantaggio di una lunga vita, nel senso che i sistemi si logorano e vengono sostituiti o riabilitati (senza necessità o preoccupazione per gli scavi o l'obsolescenza dell'interfaccia).

È anche quell'aspetto della disponibilità che funziona a vantaggio delle applicazioni convenzionali del pompaggio di calore. La prospettiva temporale della maggior parte dei sistemi HVAC domestici è una vita (in cui, di solito, si verificheranno uno o due o pochi aggiornamenti del sistema. I sistemi a terra, tuttavia, assumono più il carattere di utilizzo in una situazione di occupazione multigenerazionale. Perché (soprattutto residenziale) che si estende su, diciamo, cento anni invariabilmente va oltre l'ambito della pianificazione dell'uso del suolo: i sistemi AC sono molto probabilmente progettati solo per soddisfare orizzonti temporali di pianificazione più brevi e più realistici Di conseguenza, i sistemi HVAC per abitazioni singole sono non progettato per l'utilizzo delle generazioni "future".



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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