Fonctionnement des pompes à chaleur géothermiques domestiques

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Voulez-vous économiser de l'énergie et économiser de l'argent sur le chauffage et le refroidissement de votre maison? Eh bien, la réponse n'est pas seulement sous votre nez, elle peut être juste sous vos pieds!

Au-dessous de la ligne de givre, à quelques pieds, vous trouverez le sol à une température moyenne d'environ 55 degrés F. La chaleur provient d'une couche de roche fondue à chaud dans la croûte terrestre appelée magma. Le magma peut atteindre des températures de 2400 degrés F et comme cette chaleur rayonne, selon la latitude géographique, les températures du sol peuvent varier entre 45 ° F et 75 ° F. Cela crée une belle source de chaleur fiable et durable qui peut être exploitée pour nos besoins de chauffage et de climatisation.

Cette température constante de la terre est utilisée dans une géothermie ou pompe à chaleur géothermique. Contrairement à une fournaise qui brûle du gaz naturel ou du pétrole pour produire de la chaleur en hiver, la pompe à chaleur géothermique concentre la chaleur qui se trouve dans le sol juste sous la surface. La géothermie peut non seulement être utilisée pour chauffer et refroidir notre maison, mais aussi pour chauffer notre eau domestique.

Comment fonctionne un système géothermique

Alors, comment cette magie se produit-elle? Eh bien, c'est vraiment assez simple. Le système géothermique est une pompe à chaleur qui utilise la terre comme dissipateur thermique (été) ou source de chaleur (hiver).

Un système géothermique utilisera une série de tuyaux (enfouis sous la ligne de gel dans le sol) qui s'appelle une boucle. Les tuyaux dans la boucle sont le plus souvent en plastique et remplis d'une solution d'eau et d'antigel. Une pompe fait circuler la solution d'eau vers la pompe à chaleur à l'intérieur de la maison. Là, un compresseur et un échangeur de chaleur utilisent l'eau nominale à 55 degrés pour chauffer ou refroidir la maison.

En hiver, l'air (par exemple, 10 degrés F) est plus froid que la température de la terre souterraine (par exemple, 55 degrés F). Le système géothermique fait circuler la solution d'eau à travers la boucle souterraine et absorbe la chaleur de la terre. L'eau nominale de 55 degrés est amenée à la pompe à chaleur ou à la fournaise pour être chauffée davantage au besoin, puis distribuée par des conduits dans toute la maison.

En été, l'air (par exemple, 90 degrés F) est plus chaud que le 55 degrés F sous terre. Ici, l'échangeur de chaleur géothermique absorbe la chaleur dans la maison et le système fait circuler la solution d'eau à travers la boucle du sol pour la refroidir, déversant la chaleur dans le sol. L'eau froide est ensuite utilisée par l'échangeur de chaleur et distribuée par des conduits dans toute la maison pour refroidir la maison.

Coûts et caractéristiques des systèmes géothermiques

• La géothermie est un système de pompe à chaleur géothermique très économe en énergie pour le chauffage et le refroidissement, avec des économies d'utilité par rapport aux systèmes conventionnels à air forcé au gaz et aux pompes à chaleur à air de 25 à 50 pour cent. une option de chauffage et de refroidissement par résistance entièrement électrique où la géothermie peut utiliser jusqu'à 75% d'énergie électrique en moins.. Les crédits d'impôt antérieurs se sont terminés le 31 décembre 2016. La géothermie peut, dans certains cas, être mise à niveau vers une chaudière existante dotée d'un système de traitement d'air. Vous pouvez également trouver des pompes à chaleur géothermiques qui ont leur propre centrale de traitement d'air intégrée. Si votre maison a une plinthe chauffée à l'eau chaude, elle peut également être équipée d'un système géothermique.

Types de systèmes géothermiques

Les systèmes de pompe à chaleur géothermique en boucle souterraine sont le plus souvent installés en tant que système en boucle fermée. Cela signifie que le fluide dans la boucle est constamment recirculé. Les systèmes en boucle ouverte sont moins courants et utilisent un puits souterrain, un lac, une rivière ou d'autres eaux de surface comme fluide pour l'échangeur de chaleur. L'eau est ensuite rejetée dans le sol ou dans le plan d'eau après utilisation.

Les systèmes en boucle fermée sont généralement installés en tant que systèmes en boucle horizontale, en boucle verticale ou en plan d'eau. Les systèmes de plans d'eau utilisent les plans d'eau de surface comme source constante de chaleur par opposition au sol. Passons en revue ces trois méthodes différentes.

Boucle horizontale: Les systèmes de boucle horizontale sont les plus économiques à installer, mais l'un de leurs inconvénients est la quantité de terrain requise pour installer les boucles de terre horizontales. Un système géothermique peut nécessiter de 1 500 à 3 000 pieds linéaires de tuyaux ou plus selon la taille de la maison et les charges. Si vous disposez du terrain requis, la méthode résidentielle la plus courante consiste à installer deux tuyaux côte à côte dans une tranchée profonde de cinq pieds ou un tuyau installé dans une tranchée profonde de six pieds et l'autre dans une tranchée profonde de quatre pieds.

Une troisième méthode peut être utilisée lorsque le terrain requis pour de plus longs tronçons de tuyaux n'est pas facilement disponible. Cette méthode boucle ou enroule le tuyau dans des tranchées courtes plus profondes. Cela permet le contact de surface requis avec le sol mais dans une longueur de tranchée moins horizontale.

Boucle verticale: Le système à boucle verticale est utilisé dans les situations où le terrain requis est serré ou les sols ne sont pas propices aux tranchées. Plus cher que le système horizontal à installer, le système vertical utilise une série de trous percés. Les trous ont un diamètre nominal de 4 pouces et sont espacés d'environ 20. Les profondeurs dépendent de la conception du système et des sols mais peuvent aller de 100 à 400 pieds de profondeur. Les tuyaux sont acheminés vers le bas et remontent chaque trou foré et connectés par un tuyau de collecteur tranchée sur le dessus qui relie le système à la pompe à chaleur de la maison.

Plan d'eau: Une autre méthode moins courante pour capter la chaleur du sol consiste à utiliser un plan d'eau à proximité comme un étang ou un lac. Avec cette méthode, le tuyau en plastique va de la pompe à chaleur au plan d'eau et est placé dans des serpentins de 8 à 10 pieds sous la surface de l'eau. Le plan d'eau doit être d'une taille adéquate pour supporter les charges de chaleur géothermique et avoir la bonne profondeur. La coordination et l'approbation des agences locales et étatiques sont souvent nécessaires.

Coûts d'un système géothermique

Le coût d'installation d'un système géothermique variera selon le type de système de boucle utilisé et la taille du système géothermique lui-même. Le coût d'un système géothermique à boucle souterraine horizontale est d'environ 2 700 $ la tonne en dollars de 2017. Si vous optez pour un système à boucle verticale, le coût augmentera considérablement car les coûts de forage pourraient être de 30 000 $ à 40 000 $ ou plus selon les sols, l'accès au site et la taille du système.

Dans la bonne application, la géothermie peut être une solution rentable et respectueuse de l'environnement pour le chauffage et la climatisation domestique. Cela vaut le coup d'œil, surtout lorsque la réponse est juste sous vos pieds.