انواع سیستم های پمپ حرارتی زمین گرمایی

چهار نوع اساسی از سیستم های حلقه زمین وجود دارد. سه تا از اینها - افقی، عمودی، و حوض/دریاچه - سیستم های حلقه بسته هستند. نوع چهارم سیستم، گزینه حلقه باز است. عوامل متعددی مانند آب و هوا، شرایط خاک، زمین در دسترس، و هزینه های نصب محلی تعیین می کنند که کدام یک برای سایت بهترین است. همه این رویکردها را می توان برای کاربردهای ساختمان های مسکونی و تجاری استفاده کرد.

سیستم های حلقه بسته

بیشتر پمپ های حرارتی زمین گرمایی حلقه بسته، محلول ضد یخ را از طریق یک حلقه بسته - معمولاً از یک لوله پلاستیکی با چگالی بالا - که در زمین مدفون شده یا در آب غوطه ور می شود، به گردش در می آورند. تبادل حرارتی گرما را بین مبرد در پمپ حرارتی و محلول ضد یخ در حلقه بسته منتقل می کند.

یکی از انواع سیستم های حلقه بسته که تبادل مستقیم نامیده می شود، از مبدل حرارتی استفاده نمی کند و در عوض مبرد را از طریق لوله های مسی که در زمین به صورت افقی یا عمودی مدفون شده است، پمپ می کند. سیستم‌های تبادل مستقیم به کمپرسور بزرگ‌تری نیاز دارند و در خاک‌های مرطوب بهترین عملکرد را دارند (گاهی اوقات برای مرطوب نگه داشتن خاک نیاز به آبیاری اضافی دارند)، اما باید از نصب در خاک‌هایی که لوله‌های مسی خورنده هستند، خودداری کنید. از آنجایی که این سیستم‌ها مبرد را در زمین به گردش در می‌آورند، مقررات محیطی محلی ممکن است استفاده از آنها را در برخی مکان‌ها ممنوع کند.

افقی

این نوع نصب عموماً برای تأسیسات مسکونی، به ویژه برای ساخت و سازهای جدید که زمین کافی در دسترس است، مقرون به صرفه ترین است. نیاز به سنگرهایی با عمق حداقل چهار فوت دارد. متداول‌ترین طرح‌بندی‌ها یا از دو لوله استفاده می‌کنند که یکی در ارتفاع شش فوتی مدفون شده است و دیگری در چهار فوت قرار دارد، یا از دو لوله در کنار هم در فاصله پنج فوتی در زمین در یک ترانشه به عرض دو فوت استفاده می‌شود. روش Slinky لوله حلقه ای اجازه می دهد تا لوله های بیشتری در یک ترانشه کوتاه تر باشد، که هزینه های نصب را کاهش می دهد و نصب افقی را در مناطقی که با روش های معمولی امکان پذیر نیست امکان پذیر می کند. کاربردهای افقی

عمودی

ساختمان‌های تجاری و مدارس بزرگ اغلب از سیستم‌های عمودی استفاده می‌کنند، زیرا مساحت زمین مورد نیاز برای حلقه‌های افقی بسیار زیاد است. از حلقه‌های عمودی نیز در جاهایی که خاک برای ترانشه‌برداری کم‌عمق است، استفاده می‌شود و اختلال در محوطه‌سازی موجود را به حداقل می‌رساند. برای یک سیستم عمودی، سوراخ ها (به قطر تقریباً چهار اینچ) با فاصله حدود 20 فوت و عمق 100 تا 400 فوت سوراخ می شوند. دو لوله که در پایین با یک خم U متصل شده اند تا یک حلقه را تشکیل دهند، به سوراخ وارد شده و برای بهبود عملکرد دوغاب می شوند. حلقه های عمودی با لوله افقی (یعنی منیفولد) متصل می شوند، در ترانشه ها قرار می گیرند و به پمپ حرارتی در ساختمان متصل می شوند.

برکه / دریاچه

اگر سایت دارای حجم آب کافی باشد، این ممکن است کم هزینه ترین گزینه باشد. یک لوله خط تغذیه از ساختمان به سمت آب در زیر زمین اجرا می شود و برای جلوگیری از یخ زدگی به صورت دایره هایی حداقل هشت فوت زیر سطح پیچیده می شود. کویل ها فقط باید در منبع آبی قرار داده شوند که حداقل نیازهای حجم، عمق و کیفیت را برآورده کند.

سیستم حلقه باز

این نوع سیستم از آب چاه یا سطحی بدن به عنوان مایع تبادل حرارتی استفاده می کند که مستقیماً در سیستم GHP گردش می کند. هنگامی که آب در سیستم گردش کرد، آب از طریق چاه، چاه شارژ یا تخلیه سطحی به زمین باز می گردد. این گزینه بدیهی است که فقط در مواردی عملی است که منبع کافی آب نسبتاً تمیز وجود داشته باشد و تمام قوانین و مقررات محلی در مورد تخلیه آب زیرزمینی رعایت شده باشد.

سیستم های هیبریدی

سیستم های هیبریدی با استفاده از چندین منبع مختلف زمین گرمایی، یا ترکیبی از یک منبع زمین گرمایی با هوای بیرون (به عنوان مثال، یک برج خنک کننده)، یکی دیگر از گزینه های فناوری است. رویکردهای ترکیبی به ویژه در جایی که نیازهای سرمایشی به طور قابل توجهی بیشتر از نیازهای گرمایشی است مؤثر هستند. در جایی که زمین شناسی محلی اجازه می دهد، "چاه ستون ایستاده" گزینه دیگری است. در این نوع سیستم حلقه باز، یک یا چند چاه عمودی عمیق حفر می شود. آب از پایین یک ستون ایستاده کشیده می شود و به بالا باز می گردد. در طول دوره‌های اوج گرمایش و سرمایش، سیستم می‌تواند بخشی از آب برگشتی را به جای تزریق مجدد تمام آن تخلیه کند و باعث ورود آب به ستون از آبخوان اطراف شود. چرخه بلید ستون را در هنگام دفع گرما خنک می کند، در حین استخراج گرما آن را گرم می کند و عمق سوراخ مورد نیاز را کاهش می دهد.