Wie funktioniert die geothermische Kühlung?
Geothermische Kühlung ist ein Prozess, bei dem flache Böden in einem System zur Temperaturregelung genutzt werden. Die oberen 10 Fuß der Erdoberfläche halten eine stabile Temperatur zwischen 50 ° bis 61 ° F (10 ° bis 16 ° C). Diese stabile Temperatur wird mit Hilfe eines Erdwärmegeräts genutzt, um Wärmeenergie aus einem System zu ziehen und so die kühlen Temperaturen in einen wärmeren Bereich zu übertragen.
Unterhalb der Frostgrenze hat die Oberflächentemperatur kaum Einfluss auf den Boden. Mit diesem Wissen kann eine Pumpe unter der Erde in einem Bereich wie einem Keller platziert werden, der die kühle Umgebungstemperatur effektiv vom Boden abzieht. Dieses Gerät ist mit einer Schleife aus Kupferrohr oder Polyethylen hoher Dichte verbunden, die buchstäblich unter der Erdoberfläche vergraben ist. Dieser Kreislauf enthält ein Kältemittel, das durch die Schläuche gepumpt wird, die warme Energie im Gebäude mit kühlerer Energie im Boden austauscht und fast wie ein Kühlkörper wirkt. Dieser Prozess wird als direkter Austausch bezeichnet und ist sehr effektiv, um einen Ort auf einer stabilen Kühltemperatur zu halten.
Die geothermische Kühlung verwendet zwei verschiedene Methoden zur Implementierung des Kühlprozesses: Wasser-Luft-Systeme oder Wasser-Wasser-Systeme. Wasser-Luft-Systeme ersetzen zentrale Klimaanlagen durch die Verwendung eines flüssigen Kühlmittels, um die Energie in die Luft zu übertragen, die dann durch eine Struktur geblasen werden kann. Wasser-zu-Wasser-Systeme verwenden ein großes Flüssigkeitssystem, das sich im gesamten Gebäude verteilt und gekühlt wird, um den Bereich auf einer stabilen Temperatur zu halten. Das Wasser-Wasser-System hat den Vorteil, dass es auch beim Heizen sehr effektiv arbeitet.
Das US-Energieministerium schätzt, dass jedes Jahr ungefähr 50.000 Erdwärmekühlgeräte in Privathaushalten und Unternehmen installiert werden. Die Kosten pro Tonne Kapazität betragen durchschnittlich 2.500 US-Dollar (USD). Ein Drei-Tonnen-Gerät wird für ein durchschnittliches Zuhause benötigt. Die Energieeinsparung entspricht einer Amortisation des Geräts in etwa fünf bis zehn Jahren. Die Komponenten in der Erdwärmepumpe halten ungefähr 25 Jahre, während die im Boden befindliche Kupfer- oder Polyethylenschleife eine Lebensdauer von 50 Jahren hat.
Der Hauptvorteil der geothermischen Kühlung besteht darin, dass zur Temperaturregelung weder Kraftstoff noch Chemikalien verwendet werden. In zentralen Klimaanlagen werden Materialien verwendet, die die Umwelt schädigen können. Sie verursachen auch Kohlenstoffemissionen, die die Atmosphäre verschmutzen. Nach Angaben der US-amerikanischen Energieinformationsbehörde (Energy Information Administration) verursachen Haushalte im Durchschnitt 5.550 Tonnen Emissionen pro Jahr. Geothermische Kühlung ist eine praktikable Option, um die Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig ein komfortables Wohnumfeld zu erhalten.