Геотермальный тепловой насос (также геотермальный тепловой насос ) — это система отопления/охлаждения зданий, в которой используется тип теплового насоса для передачи тепла к земле или от нее, используя преимущество относительного постоянства температуры земли в зависимости от сезона. Геотермальные тепловые насосы (GSHP), или геотермальные тепловые насосы (GHP), как их обычно называют в Северной Америке, являются одними из наиболее энергоэффективных технологий для обеспечения отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и нагрева воды , используя гораздо меньше энергии, чем можно было бы достичь с помощью геотермальных тепловых насосов (GSHP). сжигание топлива в котле/печи или с использованием резистивных электронагревателей .
Эффективность определяется как коэффициент полезного действия (CoP), который обычно находится в диапазоне 3–6, что означает, что устройства обеспечивают 3–6 единиц тепла на каждую единицу использованной электроэнергии. Затраты на установку выше, чем для других систем отопления, из-за необходимости установки контуров заземления на больших площадях или бурения скважин, и по этой причине вместо них часто используются воздушные тепловые насосы .
Геотермальные тепловые насосы используют разницу между температурой окружающей среды и температурой на разных глубинах земли.
Термические свойства грунта у поверхности [1] [2] можно описать следующим образом:
«Глубина проникновения» [2] определяется как глубина, на которой переменная температуры составляет менее 0,01 от вариации на поверхности, и это зависит от типа грунта:
Тепловой насос был описан лордом Кельвином в 1853 году и разработан Питером Риттером фон Риттингером в 1855 году. Генрих Зелли запатентовал идею использования его для отвода тепла из земли в 1912 году. [3]
После экспериментов с морозильной камерой Роберт К. Уэббер в конце 1940-х годов построил первый геотермальный тепловой насос с прямым обменом ; Однако источники расходятся во мнениях относительно точных сроков его изобретения. [3] [4] Первый успешный коммерческий проект был установлен в Здании Содружества (Портленд, Орегон) в 1948 году и был признан ASME Национальным историческим памятником машиностроения. . [5] Профессор Карл Нильсен из Университета штата Огайо построил первую жилую версию с открытым контуром у себя дома в 1948 году. [6]
В результате нефтяного кризиса 1973 года геотермальные тепловые насосы стали популярными в Швеции, и с тех пор их признание во всем мире постепенно растет. Системы с разомкнутым контуром доминировали на рынке до тех пор, пока в 1979 году разработка полибутиленовых труб не сделала системы с замкнутым контуром экономически жизнеспособными. [5]
По состоянию на 2004 год во всем мире установлено более миллиона установок, обеспечивающих 12 ГВт тепловой мощности с темпом роста 10% в год. [7] Ежегодно (по состоянию на 2011/2004 год соответственно) в США устанавливается около 80 000 устройств [8] и 27 000 в Швеции. [7] В Финляндии геотермальный тепловой насос был наиболее распространенной системой отопления для новых частных домов в период с 2006 по 2011 год с долей рынка, превышающей 40%. [9]
Тепловой насос – это центральный блок отопления и охлаждения здания. Обычно он бывает двух основных вариантов:
Тепловые насосы жидкость-вода (также называемые «вода-вода» ) представляют собой гидравлические системы, которые передают отопление или охлаждение по зданию через трубы к обычным радиаторам , полам с подогревом , радиаторам плинтуса и резервуарам для горячей воды . Эти тепловые насосы также предпочтительны для подогрева бассейна. Тепловые насосы обычно эффективно нагревают воду только примерно до 55 °C (131 °F), тогда как котлы обычно работают при температуре 65–95 °C (149–203 ° F ) . Размер радиаторов, рассчитанных на более высокие температуры, достигаемые котлами, может быть слишком мал для использования с тепловыми насосами, что требует замены радиаторами большего размера при переоборудовании дома с котла на тепловой насос. При использовании для охлаждения температура циркулирующей воды обычно должна поддерживаться выше точки росы , чтобы гарантировать, что влага из воздуха не конденсируется на радиаторе.
Тепловые насосы жидкость-воздух (также называемые «вода-воздух» ) выводят принудительный воздух и чаще всего используются для замены устаревших печей с принудительной подачей воздуха и систем центрального кондиционирования. Существуют варианты, позволяющие использовать сплит-системы, высокоскоростные системы и бесканальные системы. Тепловые насосы не могут достичь такой же высокой температуры жидкости, как обычная печь, поэтому для компенсации им требуется более высокий объемный расход воздуха. При модернизации жилого дома, возможно, придется расширить существующую систему воздуховодов, чтобы уменьшить шум от более сильного потока воздуха.
В геотермальных тепловых насосах используется грунтовый теплообменник, находящийся в контакте с землей или грунтовыми водами для извлечения или рассеивания тепла. Неправильный проект может привести к зависанию системы через несколько лет или к очень неэффективной работе системы; таким образом, точный проект системы имеет решающее значение для успешной системы [10]
Трубопроводы контура заземления обычно изготавливаются из полиэтилена высокой плотности и содержат смесь воды и антифриза ( пропиленгликоля , денатурированного спирта или метанола ). Монопропиленгликоль имеет наименьший потенциальный вред при утечке в землю и, следовательно, является единственным разрешенным антифризом в наземных источниках во все большем числе европейских стран.
Горизонтальное поле с замкнутым контуром состоит из труб, расположенных в плоскости земли. Выкапывают длинную траншею , глубже линии промерзания , и внутри этой же траншеи раскладывают U-образные или обтягивающие катушки. Неглубокие горизонтальные теплообменники высотой 3–8 футов (0,91–2,44 м) испытывают сезонные температурные циклы из-за поступления солнечной энергии и потерь при передаче в окружающий воздух на уровне земли. Эти температурные циклы отстают от сезонов из-за тепловой инерции, поэтому теплообменник будет собирать тепло, выделенное солнцем несколькими месяцами ранее, а в конце зимы и весной он будет отягощен из-за накопленного зимнего холода. Системы во влажном грунте или в воде, как правило, более эффективны, чем более сухие контуры заземления, поскольку вода проводит и сохраняет тепло лучше, чем твердые частицы в песке или почве. Если земля по своей природе сухая, шланги для замачивания можно закопать вместе с контуром заземления, чтобы он оставался влажным.
Вертикальная система состоит из ряда скважин глубиной от 50 до 400 футов (15–122 м), оснащенных U-образными трубами, по которым циркулирует теплоноситель, который поглощает (или отводит) тепло от земли (или к ней). . [11] [12] Скважины располагаются на расстоянии не менее 5–6 м друг от друга, а глубина зависит от характеристик грунта и здания. Альтернативно, трубы могут быть интегрированы в фундаментные сваи , используемые для поддержки здания. Вертикальные системы полагаются на миграцию тепла из окружающей геологии, если только они не перезаряжаются летом и в другое время, когда доступен избыток тепла. Вертикальные системы обычно используются там, где недостаточно свободной земли для горизонтальной системы.
Пары труб в отверстии соединяются U-образным поперечным соединителем в нижней части отверстия или состоят из двух трубок из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) малого диаметра, термически спаянных с образованием U-образного изгиба внизу. [13] Пространство между стенкой скважины и U-образными трубами обычно полностью заливается тампонажным материалом или, в некоторых случаях, частично заполняется грунтовыми водами. [14] Например, для отдельного дома, которому требуется 10 кВт (3 тонны ) тепловой мощности, могут потребоваться три скважины глубиной от 80 до 110 м (от 260 до 360 футов). [15]
В качестве альтернативы рытью траншей петли можно прокладывать с помощью мини- горизонтально-направленного бурения (мини-ГНБ). Этот метод позволяет прокладывать трубопроводы под дворами, подъездными дорогами, садами или другими постройками, не нарушая их, а затраты находятся между затратами на прокладку траншей и вертикальное бурение. Эта система также отличается от горизонтального и вертикального бурения, поскольку петли устанавливаются из одной центральной камеры, что еще больше уменьшает необходимое пространство на земле. Радиальное бурение часто устанавливается задним числом (после того, как объект был построен) из-за небольшого размера используемого оборудования и возможности бурения под существующими конструкциями.
В системе с открытым контуром (также называемой тепловым насосом подземных вод) вторичный контур перекачивает природную воду из колодца или водоема в теплообменник внутри теплового насоса. Поскольку химический состав воды не контролируется, возможно, потребуется защитить прибор от коррозии, используя различные металлы в теплообменнике и насосе. Накипь может со временем загрязнить систему и потребовать периодической очистки кислотой. Это гораздо большая проблема с системами охлаждения, чем с системами отопления. [16] Система стоячих колонных колодцев представляет собой специализированный тип системы с открытым контуром, в которой вода забирается со дна глубокого каменного колодца, проходит через тепловой насос и возвращается наверх колодца. [17] Все большее число юрисдикций объявляют вне закона системы разомкнутого цикла, которые стекают на поверхность, поскольку они могут истощать водоносные горизонты или загрязнять колодцы. Это вынуждает использовать более экологически безопасные нагнетательные скважины или системы с замкнутым контуром.
Замкнутый контур пруда состоит из бухт труб, похожих на гибкую петлю, прикрепленных к раме и расположенных на дне пруда или источника воды подходящего размера. Искусственные пруды используются в качестве накопителей тепла (с эффективностью до 90%) на некоторых центральных солнечных теплоэлектростанциях , которые позже извлекают тепло (аналогично наземному хранению) с помощью большого теплового насоса для снабжения централизованного теплоснабжения . [18] [19]
Геотермальный тепловой насос с прямым обменом (DX) — это старейший тип технологии геотермального теплового насоса, в котором сам хладагент пропускается через контур заземления. Этот подход, разработанный в 1980-х годах, столкнулся с проблемами в системе управления хладагентами и маслом, особенно после запрета хладагентов CFC в 1989 году и систем DX в настоящее время используются нечасто. [ нужна цитата ]
Из-за технических знаний и оборудования, необходимых для правильного проектирования и определения размеров системы (и установки трубопроводов, если требуется термосварка), установка системы GSHP требует услуг профессионала. Несколько установщиков опубликовали обзоры производительности системы в режиме реального времени в онлайн-сообществе, посвященном недавним установкам в жилых домах. Международная ассоциация геотермальных тепловых насосов ( IGSHPA ), [20] Организация геотермального обмена (GEO), [21] Канадская коалиция GeoExchange и Ассоциация геотермальных тепловых насосов ведут списки квалифицированных монтажников в США, Канаде и Великобритании. [22] Кроме того, детальный анализ теплопроводности грунта для горизонтальных систем и теплопроводности пласта для вертикальных систем, как правило, приводит к созданию более точно спроектированных систем с более высокой эффективностью. [23]
Производительность охлаждения обычно выражается в единицах БТЕ/ч/ватт как коэффициент энергоэффективности (EER), тогда как производительность обогрева обычно сводится к безразмерным единицам как коэффициент производительности (COP). Коэффициент преобразования составляет 3,41 БТЕ/час/ватт. Поскольку тепловой насос перемещает в три-пять раз больше тепловой энергии, чем потребляемая им электрическая энергия, общая выходная энергия намного превышает потребляемую электрическую энергию. Это приводит к тому, что чистая тепловая эффективность превышает 300% по сравнению с лучистым электрическим теплом, эффективность которого составляет 100%. Традиционные печи сжигания и электронагреватели никогда не могут иметь эффективность, превышающую 100%. Геотермальные тепловые насосы могут снизить потребление энергии – и соответствующие выбросы в атмосферу – до 72% по сравнению с электрическим сопротивлением отопления со стандартным оборудованием для кондиционирования воздуха. [24]
Эффективные компрессоры, компрессоры с регулируемой скоростью и более крупные теплообменники способствуют повышению эффективности теплового насоса. Бытовые геотермальные тепловые насосы, представленные сегодня на рынке, имеют стандартный COP от 2,4 до 5,0 и EER от 10,6 до 30. [25] [26] Чтобы претендовать на маркировку Energy Star , тепловые насосы должны соответствовать определенным минимальным значениям COP и EER, которые зависит от типа теплообменника грунта. Для систем с замкнутым контуром коэффициент COP нагрева по ISO 13256-1 должен составлять 3,3 или выше, а EER охлаждения должен быть 14,1 или выше. [27]
Стандарты ARI 210 и 240 определяют сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER) и сезонные коэффициенты производительности отопления (HSPF) для учета влияния сезонных колебаний на воздушные тепловые насосы. Эти цифры обычно неприменимы, и их не следует сравнивать с номинальными показателями геотермальных тепловых насосов. Однако Управление природных ресурсов Канады адаптировало этот подход для расчета типичных сезонно скорректированных HSPF для геотермальных тепловых насосов в Канаде. [15] HSPF NRC варьировались от 8,7 до 12,8 БТЕ/час/ватт (от 2,6 до 3,8 в безразмерных факторах, или от 255% до 375% средней сезонной эффективности использования электроэнергии) для наиболее густонаселенных регионов Канады.
Для сравнения тепловых насосов друг с другом, независимо от других компонентов системы, Американским институтом хладагентов (ARI), а в последнее время и Международной организацией по стандартизации были установлены несколько стандартных условий испытаний . Стандартные характеристики ARI 330 были предназначены для геотермальных тепловых насосов с замкнутым контуром и предполагают температуру воды во вторичном контуре 25 °C (77 °F) для кондиционирования воздуха и 0 °C (32 °F) для отопления. Эти температуры типичны для установок на севере США. Стандартные характеристики ARI 325 были предназначены для геотермальных тепловых насосов с разомкнутым контуром и включают два набора характеристик для температур грунтовых вод 10 °C (50 °F) и 21 °C (70 °F). ARI 325 предусматривает больше электроэнергии для перекачки воды, чем ARI 330. Ни один из этих стандартов не пытается учитывать сезонные колебания. Стандартные характеристики ARI 870 предназначены для геотермальных тепловых насосов с прямым обменом. ASHRAE перешла на ISO 13256–1 в 2001 году, который заменил ARI 320, 325 и 330. Новый стандарт ISO дает немного более высокие рейтинги, поскольку в нем больше не предусматривается электроэнергия для водяных насосов. [25]
Почва без искусственного притока или отвода тепла и на глубинах в несколько метров и более сохраняет относительно постоянную температуру круглый год. Эта температура примерно соответствует средней годовой температуре воздуха в выбранном месте, обычно 7–12 ° C (45–54 ° F) на глубине 6 метров (20 футов) на севере США. Поскольку эта температура остается более постоянной, чем температура воздуха в течение всего сезона, геотермальные тепловые насосы работают с гораздо большей эффективностью при экстремальных температурах воздуха, чем кондиционеры и воздушные тепловые насосы.
Проблема прогнозирования теплового отклика наземного теплообменника (GHE) [28] заключается в разнообразии задействованных временных и пространственных масштабов. В теплопереносе ГТЭ участвуют четыре пространственных и восемь временных масштабов. Первым пространственным масштабом, имеющим практическое значение, является диаметр скважины (~ 0,1 м) и связанное с ним время порядка 1 часа, в течение которого существенно влияние теплоемкости закладочного материала. Вторым важным измерением пространства является половина расстояния между двумя соседними скважинами, составляющая порядка нескольких метров. Соответствующее время составляет порядка месяца, в течение которого важно тепловое взаимодействие между соседними скважинами. Самый большой космический масштаб может составлять десятки метров и более, например, половина длины скважины и горизонтальный масштаб кластера GHE. Временной масштаб равен сроку жизни ГТО (десятилетия). [29]
Кратковременная почасовая реакция температуры земли жизненно важна для анализа энергии систем геотермальных тепловых насосов, а также для их оптимального управления и эксплуатации. Напротив, долгосрочный ответ определяет общую осуществимость системы с точки зрения жизненного цикла. Обращение ко всему спектру временных масштабов требует огромных вычислительных ресурсов.
Основные вопросы, которые инженеры могут задать на ранних этапах проектирования ГТЭ: (а) какова скорость теплопередачи ГТЭ как функция времени, учитывая конкретную разницу температур между циркулирующей жидкостью и землей, и (б ) какова разница температур как функция времени при заданной скорости теплообмена. На языке теплопередачи эти два вопроса, вероятно, можно выразить так:
где T f – средняя температура циркулирующей жидкости, T 0 – эффективная, невозмущенная температура грунта, q l – скорость теплопередачи ГТЭ в единицу времени на единицу длины (Вт/м), R – общее термическое сопротивление (м · К/Вт). R ( t ) часто является неизвестной переменной, которую необходимо определить с помощью анализа теплопередачи. Несмотря на то, что R ( t ) является функцией времени, аналитические модели разлагают его исключительно на независимую от времени часть и часть, зависящую от времени, чтобы упростить анализ.
Различные модели для нестационарного и нестационарного R можно найти в ссылках. [11] [12] Кроме того, тест на термическую реакцию часто выполняется для проведения детерминистического анализа теплопроводности грунта с целью оптимизации размера контурного поля, особенно для крупных коммерческих объектов (например, более 10 скважин).
Эффективность геотермальных тепловых насосов можно значительно повысить за счет использования сезонного хранения тепловой энергии и межсезонной теплопередачи. [30] Тепло, улавливаемое и хранящееся в термальных банках летом, может быть эффективно использовано зимой. Эффективность аккумулирования тепла увеличивается с увеличением масштаба, поэтому это преимущество наиболее значимо в коммерческих или централизованных системах теплоснабжения.
Геосолнечные комбисистемы использовались для обогрева и охлаждения теплицы с использованием водоносного горизонта для хранения тепла. [19] [31] Летом теплица охлаждается холодной грунтовой водой. Это нагревает воду в водоносном горизонте, которая может стать теплым источником отопления зимой. [31] [32] Комбинация аккумулирования холода и тепла с помощью тепловых насосов может сочетаться с регулированием воды/влажности. Эти принципы используются для обеспечения возобновляемым теплом и возобновляемым охлаждением [33] для всех типов зданий.
Также эффективность существующих небольших тепловых насосов можно повысить за счет добавления больших, дешевых солнечных коллекторов, заполненных водой. Их можно встроить в ремонтируемую парковку, в стены или конструкции крыши, установив во внешний слой однодюймовые полиэтиленовые трубы.
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) назвало геотермальные тепловые насосы наиболее энергоэффективными, экологически чистыми и экономически эффективными доступными системами кондиционирования помещений. [34] Тепловые насосы обладают значительным потенциалом сокращения выбросов, особенно там, где они используются как для отопления, так и для охлаждения, а также там, где электроэнергия производится из возобновляемых ресурсов.
GSHP обладают непревзойденной тепловой эффективностью и производят нулевые выбросы на местном уровне, но их электроснабжение включает компоненты с высоким уровнем выбросов парниковых газов, если только владелец не выбрал 100% возобновляемую энергию . Таким образом, их воздействие на окружающую среду зависит от характеристик электроснабжения и доступных альтернатив.
Экономия выбросов парниковых газов от теплового насоса по сравнению с обычной печью может быть рассчитана по следующей формуле: [38]
Земляные тепловые насосы всегда производят меньше парниковых газов, чем кондиционеры, масляные печи и электроотопление, но печи, работающие на природном газе, могут быть конкурентоспособными в зависимости от интенсивности выбросов парниковых газов в местное электроснабжение. В таких странах, как Канада и Россия, с электроэнергетической инфраструктурой с низким уровнем выбросов, домашний тепловой насос может сэкономить 5 тонн углекислого газа в год по сравнению с масляной печью, или примерно столько же, сколько средний легковой автомобиль уберет с дороги. Но в таких городах, как Пекин или Питтсбург, которые в значительной степени зависят от угля для производства электроэнергии, тепловой насос может привести к выбросам на 1 или 2 тонны больше углекислого газа, чем печь, работающая на природном газе. Однако для районов, не обслуживаемых инфраструктурой природного газа, лучшей альтернативы не существует.
Жидкости, используемые в замкнутых контурах, могут быть биоразлагаемыми и нетоксичными, но хладагентом, используемым в шкафу теплового насоса и в контурах прямого обмена, до недавнего времени был хлордифторметан , который является озоноразрушающим веществом. [25] Несмотря на свою безвредность, утечки и неправильная утилизация по окончании срока службы способствуют увеличению озоновой дыры . В новом строительстве этот хладагент постепенно заменяется озонобезопасным, но сильным парниковым газом R410A . Системы с разомкнутым контуром (т.е. те, которые закачивают грунтовые воды, в отличие от систем с замкнутым контуром, использующих скважинный теплообменник) должны быть сбалансированы путем обратной закачки отработанной воды. Это предотвращает истощение водоносного горизонта и загрязнение почвы или поверхностных вод рассолом или другими соединениями из-под земли. [ нужна цитата ]
Перед бурением необходимо понять подземную геологию и подготовиться к герметизации скважины, в том числе к предотвращению проникновения воды между пластами. Неудачным примером является проект геотермального отопления в Штауфен-им-Брайсгау , Германия, который, по-видимому, стал причиной значительного ущерба историческим зданиям там. Сообщалось, что в 2008 году центр города поднялся на 12 см [39] после первоначального погружения на несколько миллиметров. [40] Бурение выявило естественный водоносный горизонт под давлением, и через скважину эта вода попала в слой ангидрита, который расширяется при намокании, образуя гипс. Разбухание прекратится, когда ангидрит полностью прореагирует, и реконструкция центра города «нецелесообразна, пока не прекратится поднятие». К 2010 году герметизация скважины не была завершена. [41] [42] [43] К 2010 году некоторые районы города выросли на 30 см. [44]
Геотермальные тепловые насосы характеризуются высокими капитальными затратами и низкими эксплуатационными расходами по сравнению с другими системами HVAC . Их общая экономическая выгода зависит, прежде всего, от относительных затрат на электроэнергию и топливо, которые сильно варьируются во времени и по всему миру. Судя по последним ценам, геотермальные тепловые насосы в настоящее время имеют более низкие эксплуатационные расходы, чем любой другой традиционный источник тепла почти во всем мире. Природный газ является единственным топливом с конкурентоспособными эксплуатационными расходами, и только в нескольких странах, где он исключительно дешев или где электроэнергия исключительно дорога. [38] В целом, домовладелец может сэкономить от 20% до 60% в год на коммунальных услугах, перейдя с обычной системы на систему с наземным источником энергии. [45] [46]
Капитальные затраты и срок службы системы до недавнего времени изучались гораздо меньше, а отдача от инвестиций сильно варьируется. Быстрый рост цен на системы сопровождался быстрым повышением эффективности и надежности. Известно, что капитальные затраты выигрывают от эффекта масштаба , особенно для систем с разомкнутым контуром, поэтому они более рентабельны для более крупных коммерческих зданий и более сурового климата. Первоначальная стоимость может быть в два-пять раз выше, чем у обычной системы отопления в большинстве жилых домов, новых или существующих. При модернизации на стоимость установки влияют размер жилой площади, возраст дома, характеристики изоляции, геология местности и расположение объекта недвижимости. Правильная конструкция системы воздуховодов и механический воздухообмен должны учитываться при первоначальной стоимости системы.
Капитальные затраты могут быть компенсированы государственными субсидиями; например, Онтарио предложил 7000 долларов за бытовые системы, установленные в 2009 финансовом году. Некоторые электрические компании предлагают специальные тарифы клиентам, которые устанавливают геотермальный тепловой насос для отопления или охлаждения своего здания. [47] Там, где электростанции имеют большую нагрузку в летние месяцы и простаивают мощности зимой, это увеличивает продажи электроэнергии в зимние месяцы. Тепловые насосы также снижают пиковую нагрузку летом благодаря повышению эффективности тепловых насосов, что позволяет избежать дорогостоящего строительства новых электростанций. По тем же причинам другие коммунальные компании начали платить за установку геотермальных тепловых насосов в домах потребителей. Они сдают системы в аренду своим клиентам за ежемесячную плату, что дает клиенту чистую экономию.
Срок службы системы дольше, чем у обычных систем отопления и охлаждения. Точных данных о сроке службы систем пока нет, поскольку технология слишком нова, но многие ранние системы все еще работают сегодня после 25–30 лет регулярного обслуживания. На большинство петлевых полей предоставляется гарантия от 25 до 50 лет, и ожидается, что они прослужат не менее 50–200 лет. [45] [48] Геотермальные тепловые насосы используют электроэнергию для отопления дома. Более высокие инвестиции по сравнению с традиционными масляными, пропановыми или электрическими системами могут окупиться за счет экономии энергии в жилых системах в США через 2–10 лет. [49] [46] [48] По сравнению с системами, работающими на природном газе, период окупаемости может быть намного дольше или вообще отсутствовать. Срок окупаемости более крупных коммерческих систем в США составляет 1–5 лет, даже по сравнению с природным газом. [46] Кроме того, поскольку геотермальные тепловые насосы обычно не имеют наружных компрессоров или градирен, риск вандализма снижается или устраняется, что потенциально продлевает срок службы системы. [50]
Геотермальные тепловые насосы признаны одной из самых эффективных систем отопления и охлаждения на рынке. Зачастую они являются вторым наиболее экономически эффективным решением в экстремальных климатических условиях (после когенерации ), несмотря на снижение тепловой эффективности из-за температуры земли. (Земляной источник теплее в климате, где требуется сильное кондиционирование воздуха, и прохладнее в климате, где требуется сильное отопление.) Финансовая жизнеспособность этих систем зависит от адекватного размера наземных теплообменников (GHE), которые обычно в наибольшей степени способствуют общие капитальные затраты на системы GSHP. [51]
Затраты на обслуживание коммерческих систем в США исторически составляли от 0,11 до 0,22 долларов США за м 2 в год в долларах 1996 года, что намного меньше, чем в среднем 0,54 долларов США за м 2 в год для обычных систем HVAC. [5]
Правительства, продвигающие возобновляемую энергетику, скорее всего, предложат стимулы для потребительского (жилого) или промышленного рынков. Например, в Соединенных Штатах стимулы предлагаются как на уровне штата, так и на федеральном уровне. [52]
![{\displaystyle q_{l}=[T_{f}(t)-T_{0}]/R (t)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3219a6a4b98c827283b5d8ef9e77ab61e7c6f711)
{{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )