ประเภทของระบบปั๊มความร้อนใต้พิภพ

ระบบกราวด์กราวด์พื้นฐานมีสี่ประเภท สามสิ่งนี้ — แนวนอน แนวตั้ง และบ่อ/ทะเลสาบ — เป็นระบบวงปิด ระบบประเภทที่สี่คือตัวเลือก open-loop ปัจจัยหลายประการ เช่น สภาพภูมิอากาศ สภาพของดิน ที่ดินที่มีอยู่ และต้นทุนการติดตั้งในท้องถิ่น จะเป็นตัวกำหนดว่าปัจจัยใดดีที่สุดสำหรับไซต์งาน วิธีการทั้งหมดนี้สามารถนำไปใช้กับอาคารพักอาศัยและอาคารพาณิชย์ได้

ระบบวงปิด

ปั๊มความร้อนใต้พิภพแบบวงปิดส่วนใหญ่จะหมุนเวียนสารละลายสารป้องกันการแข็งตัวผ่านวงปิด ซึ่งมักจะทำจากท่อชนิดพลาสติกความหนาแน่นสูง ซึ่งฝังอยู่ในพื้นดินหรือจมอยู่ในน้ำ การแลกเปลี่ยนความร้อนจะถ่ายเทความร้อนระหว่างสารทำความเย็นในปั๊มความร้อนและสารละลายสารป้องกันการแข็งตัวในวงปิด

ระบบวงปิดประเภทหนึ่งเรียกว่าการแลกเปลี่ยนโดยตรง ไม่ใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน แต่จะปั๊มสารทำความเย็นผ่านท่อทองแดงที่ฝังอยู่ในพื้นดินในแนวนอนหรือแนวตั้งแทน ระบบแลกเปลี่ยนโดยตรงต้องใช้คอมเพรสเซอร์ที่ใหญ่กว่าและทำงานได้ดีที่สุดในดินชื้น (บางครั้งต้องมีการชลประทานเพิ่มเติมเพื่อให้ดินชุ่มชื้น) แต่คุณควรหลีกเลี่ยงการติดตั้งในดินที่กัดกร่อนท่อทองแดง เนื่องจากระบบเหล่านี้หมุนเวียนสารทำความเย็นผ่านภาคพื้นดิน กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมในท้องถิ่นจึงอาจห้ามการใช้งานในบางพื้นที่

แนวนอน

โดยทั่วไปการติดตั้งประเภทนี้จะคุ้มค่าที่สุดสำหรับการติดตั้งในที่พักอาศัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการก่อสร้างใหม่ที่มีที่ดินเพียงพอ ต้องมีร่องลึกอย่างน้อยสี่ฟุต รูปแบบทั่วไปส่วนใหญ่ใช้ท่อ 2 ท่อ ท่อหนึ่งฝังสูง 6 ฟุต และอีกท่อหนึ่งลึก 4 ฟุต หรือท่อ 2 ท่อวางเคียงข้างกันที่พื้น 5 ฟุตในร่องกว้าง 2 ฟุต วิธีการวนรอบท่อแบบ Slinky ช่วยให้ท่อมีจำนวนมากขึ้นในร่องลึกที่สั้นลง ซึ่งช่วยลดต้นทุนการติดตั้งและทำให้สามารถติดตั้งในแนวนอนได้ในพื้นที่ที่ไม่เหมือนกับแบบทั่วไป การใช้งานแนวนอน

แนวตั้ง

อาคารพาณิชย์ขนาดใหญ่และโรงเรียนมักจะใช้ระบบแนวตั้งเนื่องจากพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการวนรอบแนวนอนจะเป็นสิ่งต้องห้าม นอกจากนี้ ห่วงแนวตั้งยังใช้ในบริเวณที่ดินตื้นเกินไปสำหรับการขุดร่อง และช่วยลดการรบกวนภูมิทัศน์ที่มีอยู่ให้เหลือน้อยที่สุด สำหรับระบบแนวตั้ง รู (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณสี่นิ้ว) จะถูกเจาะรูให้ห่างกันประมาณ 20 ฟุตและลึก 100 ถึง 400 ฟุต ท่อสองท่อที่เชื่อมต่อกันที่ด้านล่างด้วยส่วนโค้งรูปตัวยูเพื่อสร้างเป็นวงจะถูกสอดเข้าไปในรูและยาแนวเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ห่วงแนวตั้งเชื่อมต่อกับท่อแนวนอน (เช่น ท่อร่วม) วางในร่องลึก และเชื่อมต่อกับปั๊มความร้อนในอาคาร

บ่อน้ำ/ทะเลสาบ

หากสถานที่นั้นมีแหล่งน้ำเพียงพอ นี่อาจเป็นตัวเลือกที่มีต้นทุนต่ำที่สุด ท่อจ่ายน้ำวิ่งใต้ดินจากอาคารไปยังน้ำและขดเป็นวงกลมใต้พื้นผิวอย่างน้อยแปดฟุตเพื่อป้องกันการแช่แข็ง ควรวางคอยล์ในแหล่งน้ำที่ตรงตามข้อกำหนดด้านปริมาตร ความลึก และคุณภาพขั้นต่ำเท่านั้น

ระบบเปิดวง

ระบบประเภทนี้ใช้น้ำจากบ่อหรือน้ำผิวดินเป็นของเหลวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ไหลเวียนโดยตรงผ่านระบบ GHP เมื่อน้ำไหลเวียนผ่านระบบ น้ำจะกลับคืนสู่พื้นดินผ่านบ่อน้ำ บ่อน้ำเติมพลัง หรือน้ำที่ระบายออกจากผิวดิน เห็นได้ชัดว่าตัวเลือกนี้ใช้ได้จริงเฉพาะเมื่อมีแหล่งน้ำที่ค่อนข้างสะอาดเพียงพอ และเป็นไปตามประมวลกฎหมายและข้อบังคับท้องถิ่นทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยน้ำบาดาล

ระบบไฮบริด

ระบบไฮบริดที่ใช้ทรัพยากรความร้อนใต้พิภพที่แตกต่างกันหลายแหล่ง หรือการผสมผสานระหว่างทรัพยากรความร้อนใต้พิภพกับอากาศภายนอก (เช่น หอทำความเย็น) ถือเป็นอีกทางเลือกทางเทคโนโลยี วิธีการแบบไฮบริดมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความต้องการในการทำความเย็นมีมากกว่าความต้องการในการทำความร้อนอย่างมาก ในกรณีที่ธรณีวิทยาในท้องถิ่นเอื้ออำนวย “บ่อน้ำยืนต้น” ก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ในรูปแบบระบบ open-loop นี้ จะมีการเจาะหลุมแนวตั้งลึกหนึ่งหลุมขึ้นไป น้ำจะถูกดึงจากด้านล่างของเสายืนและกลับสู่ด้านบน ในช่วงที่มีการทำความร้อนและความเย็นสูงสุด ระบบสามารถทำให้น้ำที่ไหลกลับมาส่วนหนึ่งไหลออกมา แทนที่จะไหลกลับทั้งหมด ส่งผลให้น้ำไหลเข้าสู่คอลัมน์จากชั้นหินอุ้มน้ำที่อยู่โดยรอบ วงจรไล่ลมจะทำให้คอลัมน์เย็นลงในระหว่างการปฏิเสธความร้อน ให้ความร้อนในระหว่างการสกัดความร้อน และลดความลึกของการเจาะที่ต้องการ