지열 히트 펌프의 나쁜 점

지열 히트 펌프는 탄소 배출량을 줄여 지구 온난화 문제를 해결할 수있는 친환경 기술 중 하나입니다. 그러나 대부분의 다른 재생 에너지와 마찬가지로이 에너지 원에는 고유 한 문제가 있습니다. 이 기술을 사용하려는 사람들은 불필요한 비용을 피하고 부정적인 환경 영향을 방지하기 위해이 기술을 잘 이해하고 있어야합니다.

지열 히트 펌프

지열 교환이라고도하는 지열 히트 펌프 (GHP)는 온도가 일년 내내 거의 일정한 수 피트 아래의 깊이에서지면과 열을 교환하여 작동합니다.

가족 불화 게임 질문 및 답변

일반적인 문제

지열 히트 펌프에는 여러 가지 장점이 있지만 단점도 많습니다. 일부는 일반적이고 다른 일부는 시스템 특정 문제입니다.

초기 비용

모두가 GHP의 초기 설치 비용이 높다는 데 동의합니다. 계산하기 어렵다 , 집 / 건물, 펌프, 토양, 기후 및 루프 필드의 크기에 따라 다릅니다. 성공적인 설치를 위해서는 숙련 된 계약자가 중요합니다.

민간 기업의 견적 에너지 주택 2500 평방 피트 주택의 경우 6 톤 수직 루프 시스템은 34,000 달러, 복사 난방 및 냉각을위한 5 톤 수평 루프는 29,500 달러, 태양열 난방과 결합 된 5 톤 수평 루프는 47,500 달러입니다.

에너지 주택 비용 문제를 분석 , '이는 기존의 난방, 냉방 및 온수 시스템 비용의 약 두 배이지만 지열 냉난방 시스템은 공공 요금을 40 ~ 60 %까지 줄일 수 있습니다.'

자격을 갖춘 전문가 부족

GHP 기술은 복잡하며 다양한 측면에 대한 지식이 필요합니다. 그만큼 우려되는 과학자 연합 많은 난방 및 냉방 설치자는 '기술에 익숙하지 않아'확산 및 유지 관리를 방해한다고 말합니다. 또한 국가의 특정 지역에 GHP 시스템을 설치할 수있는 자격을 갖춘 계약 업체를 찾는 것도 어렵고, 이는 지열 난방 시스템 비용을 추가로 증가시킵니다.

DIY 프로젝트가 아닙니다.

미국 에너지 부는 GHP를 DIY 프로젝트로 취급하는 것을 권장하지 않습니다. 이 기술은 많은 분야에서 전문적인 노하우를 필요로합니다. 결정하는 가장 적합한 시스템 가정이나 기업의 경우 지질학, 수 문학, 토지 가용성, 난방 및 냉방 요구 사항 및 기타 중요한 에너지 절약 장치와 같은 요소에 대한 철저한 조사가 필요합니다. 모든 사람이이 시스템을 최대한 활용하는 데 필요한 루프 필드 또는 펌프의 최적 크기를 계산하는 것은 불가능합니다.

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전기 사용

폐쇄 루프 시스템에서 열 압축기를 실행하고 개방 루프 시스템에서 연중 물을 펌핑하려면 전기가 필요하므로 GHP는 완전히 탄소 중립이 아닙니다.

폐쇄 루프 시스템 문제

폐쇄 루프 시스템은 토양이 효율성 및 부동액 존재에 미치는 영향과 같은 일반적인 단점을 공유합니다. 루프 문제 직접 열교환 시스템 및 연못 시스템과 관련하여 수평 또는 수직 방향과 관련된 것도 존재합니다.

토양 유형

열 저장 및 전송 점토 나 암석과 같은 무거운 토양에서 가장 좋습니다. 모래 토양은 많은 열을 저장하거나 전달할 수 없으므로 더 큰 루프 필드가 필요합니다. '12 .5 % 미만의 토양 수분 감소는 열 펌프의 성능에 엄청난 영향을 미칩니다 '상태 Energies에 발표 된 2014 년 연구 (p. 3), 토양 수분이 25 % 이상 증가하면 열 전달이 향상됩니다. 따라서 건조한 토양은 특히 직접 열교환 시스템에 적합하지 않습니다.

부동액

폐쇄 루프 시스템은 열 교환을 위해 부동액과 함께 물을 사용합니다. 사용 된 이전 모델 메탄올 빠르게 증발하고 사람과 동물에게 독성이 있으므로 현재 미국의 많은 지역에서 금지되어 있습니다. 에타놀은 메탄올만큼 독성이 없지만 값이 비쌉니다. 우려 사항 에틸렌 글리콜 지하수 공급원이 누출되고 오염 될 수 있기 때문에 이러한 유형의 부동액은 많은 주에서 지열 시스템에서 사용이 금지되었습니다. 염수 (염화칼슘) 좋은 옵션이지만 부식성이 있으므로 구리 니켈 파이프가 필요합니다. 프로필렌 글리콜은 사람이나 환경에 악영향을 미치지 않습니다.

부동액과 혼합 된 물이 닫힌 루프에서 순환하는 한 환경 적 영향은 없습니다. 그러나 작은 누출도 위험 할 수 있으므로 염수 또는 프로필렌 글리콜 유형의 부동액을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

수평 시스템

그만큼 기술 뉴스 게시판 수평 시스템은 난방 또는 냉방 1 톤당 1,500-3,000 평방 피트의 토지가 필요함을 발견했습니다.

필요한 넓은 면적 -이 토지는 나중에 정원 가꾸기에만 적합하지만 주택 확장이나 기타 건물 건설에는 적합하지 않습니다. 이러한 시스템은 사용 가능한 공간이 충분하지 않을 수 있으므로 개장에 적합하지 않습니다.
온도 차이 -수심 3 ~ 6 피트의 얕은 수심에서는 계절, 매장 깊이, 강우 등으로 인한 온도차가 효율성에 영향을 미칠 수 있지만, 수심을 제한하면 폐 루프를 설치하는 데 가장 많은 비용이 드는 토양 굴착 비용이 절감됩니다. 체계.
토양 문제 -암석이나 얕은 토양은 이러한 시스템에 적합하지 않으며,이 경우 수직 시스템이 필요합니다.

수직 시스템

이것은 U 자형 루프가 토양에서 150-450 피트 깊이까지 이동하기 때문에 가장 효율적인 시스템이라고 Technical News Bulletin은 지적합니다. 기타 문제는 다음과 같습니다.

비용 -U 자형 루프와 깊이로 인해 모든 GHS 시스템 중에서 가장 비쌉니다.
숙련 된 설치 및 필요한 장비 -또한이 깊이까지 드릴링하려면 숙련 된 드릴러와 모든 곳에서 사용할 수없는 특수 장비가 필요합니다.

직접 열교환 시스템 (DX)

DX는 지하 4 ~ 6 피트에 매립 된 냉매로 채워진 구리 파이프를 사용합니다. 이 시스템은 모든 GHP 모델 중에서 가장 오래되었으며 환경에 가장 큰 영향을 미칩니다.

황소 자리의 성격은 무엇입니까

구리 파이프의 부식은 산성 토양에서 흔히 발생하므로 DX는 이러한 토양에 적합하지 않습니다. Geo Exchange 포럼 . 이를 방지하기 위해 토양 샘플은 설치 될 깊이에서 수집하여 고농도의 산, 염화물, 황화수소, 황산염 또는 암모니아를 확인해야하므로 계획 단계가 비용이 많이 듭니다. 구리는 더 나은 열 전도체이므로 PVC 대신 사용됩니다.
냉매는 DX의 주요 환경 문제입니다. 작은 균열조차도 지구 온난화로 이어질 수 있습니다. 이전 모델은 CFC (chlorofluorocarbon)와 HCFC (hydrochlorofluorons)를 사용했습니다. 그만큼 몬트리올 프로토콜 오존층을 손상시켜 사용을 금지했습니다. 이들의 대체품 인 플루오르 카본 (FC) 및 하이드로 플루오로 카본 (HFC)은 지구 온난화를 유발할 수 있으며 기후 변화에 관한 교토 의정서 협약에 의해 금지됩니다. 2016 년에는 환경 보호국 (EPA) 이러한 화학 물질을 단계적으로 제거하기위한 권장 사항을 발표하고 허용되지 않는 것으로 표시했습니다. EPA는 또한 R410A를 권장하지 않습니다. 최신 인기 냉매도 온실 배출을 유발합니다.
그린 빌딩 전문가들은 고의 또는 우연으로 오염 된 냉매를 흘리는 것은 불법이라고 말합니다.

2001 년 오리건 대학의 과학자들 (p. 2) DX 시스템을 환경 위험으로 선언했으며 권장하지 않습니다. Energy.gov에 따르면 현지 환경 제한으로 인해 미국의 일부 지역에서는 금지되어 있습니다.

연못 폐쇄 루프 시스템

폐쇄 루프 시스템은 수역을 사용하여 열을 교환 할 수도 있습니다. 그러나 이것에도 몇 가지 문제가 있습니다.

Technical News Bulletin에 따르면 얕은 물은 온도의 변화를 나타내며 공공 수원에서 배관이 손상 될 가능성이 있습니다.
Energy.gov에 따르면 필요한 최소 깊이와 물의 양을 가진 연못 만 유용합니다. 이 옵션을 활용하려면 적절한 조건이있는 건물 지점을 찾아야합니다.

개방형 루프 시스템 문제

개방형 시스템은 호수 나 연못과 같은 우물 또는 얕은 물에서 물을 끌어옵니다. 언급했듯이 미국에서는 자주 사용되지 않지만 사람들은 여전히 잠재적 인 단점을 알고 있어야합니다.

루프를 위해 파낸 우물이 충분히 깊지 않거나 대수층에서 과도한 인출로 인해 부적절한 물 흐름이 발생할 수 있습니다. 워싱턴 주립 대학 에너지 프로그램 연구 (p. 5). 물이 충분하지 않은 경우 침전 막힘 필터. 안 아이다 호 지열 보고서는 여름철 스프링클러와 같은 대체 용도에 대한 계절적 수요가 히트 펌프에 사용할 수있는 물의 양에 영향을 미칠 수 있다고 지적했습니다.
수질 일년 내내 모든 곳에서 동일하지 않습니다. 호수의 잔해가 문제입니다. 중수에서 석회 침전물로 인한 스케일링은 제거를 위해 화학 물질로 처리해야합니다.
Washington State University Energy Program (p. 5)에 따르면 생물학적 성장, 특히 박테리아는 화학 물질을 사용하지 않고 일단 확립되면 제거하기가 어렵습니다.
아이다 호 지열 보고서는 개 루프 지하수 시스템을 설치하기 전에 배출하기에 적합한 장소를 찾을 것을 권장합니다. 모래 토양은 배출물을 쉽게 흡수 할 수 있지만 토양이 딱딱한 경우 추가 배출 드릴로 드릴링 비용을 두 배로 늘릴 수 있으므로 폐쇄 루프 시스템만큼 비쌉니다. 호수에서 물을 끌어 오면 배출물이 다시 공급됩니다.
배출에 관한 모든 지역 제한은 Energy.gov에 따라 충족되어야합니다.
Washington State University Energy Program 연구 (p. 5)에 따르면 펌프가 시스템 안팎으로 물을 공급하기 위해 1 년 내내 가동해야하기 때문에 운영 비용이 높습니다. 유지 관리도 중요한 문제입니다.
우물의 경우 기술 뉴스 게시판에 따라 사용 가능한 물이 제한 될 수 있으므로 지역 환경 및 물 제한을 고려해야합니다.
대수층에서 물을 펌핑하는 스탠딩 컬럼 우물 수위를 낮추십시오.

밝은면이 있습니까?

지열 히트 펌프가 어렵고 비용이 많이 드는 것처럼 보이지만 시스템에는 많은 이점이 있습니다. 정부 및 환경 비영리 단체 그린피스 그리고 우려 과학자 연합은 지열 에너지를 장려합니다. 지열 히트 펌프의 성능은 많은 환경 요인과 연결되어 있기 때문에 플러그 앤 플레이 기술이 아닙니다. 지열 시스템을 고려할 때 적절한 계획 및 설치와 함께 적절한 시스템을 선택하기 위해 건물 및 지역의 개별 세부 사항을 분석하는 것은이 기술을 최대한 활용하는 데 필요한 단계입니다.