Hoʻolālā a me ka pono o nā ʻōnaehana pamu wela geothermal
ʻO ka pamu wela geothermal (GSHP) he ʻenehana hoʻomehana a hoʻoluʻu hale e hoʻohana ana i ka mahana paʻa o ka honua ma ke ʻano he kumu wela a i ʻole kahi poho wela. Ma nā wahi he nui, ʻo ka mahana o ka honua ma kahi hohonu e mau ana i ka makahiki holoʻokoʻa i hoʻohālikelike ʻia me ka ea o waho. ʻAe kēia i nā pamu wela geothermal e hana ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o nā ʻōnaehana HVAC maʻamau, ʻoi aku hoʻi i nā aniau me nā ʻokoʻa kau koʻikoʻi. Kūkākūkā kēia ʻatikala i nā loina hana, nā koho hoʻolālā, nā mea pono, a me nā noʻonoʻo pono e hōʻoia i kahi ʻōnaehana pono a hilinaʻi hoʻi i ka ikehu.
ʻO ke kumumanaʻo hana o ka pamu wela geothermal
ʻO ke kumu, he "hoʻoili wela" ka pamu wela, ʻaʻole he "mea hana." Hoʻoili ka ʻōnaehana i ka wela mai kahi kumu haʻahaʻa i kahi kumu wela kiʻekiʻe me ka hoʻohana ʻana i ka compressor a me ka refrigerant. Ma ke ʻano hoʻomehana, huki ʻia ka wela mai ka lepo (ma o ka wai e kaʻapuni ana i loko o ka loop lepo), a laila hoʻokiʻekiʻe ʻia kona mahana a hoʻolaha ʻia ma loko o ka hale. Ma ke ʻano hoʻoluʻu, hoʻohuli ʻia ka hoʻoili wela: wehe ʻia ka wela mai loko mai a hoʻopuehu ʻia i ka lepo.
ʻO ke kumu o ka pono o ka GSHP e waiho ana i nā mahana o ka honua paʻa. Ke anuanu loa ka mahana o ka ea o waho, pono ka ʻōnaehana ea-i-ka-ea (kumu ea) e huki i ka wela mai ka ea anuanu, e koi ana i ka compressor e hana ikaika. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo ka honua ma ka hohonu o kekahi mau mika e noho mahana mau ana, e hopena ana i ka piʻi ʻana o ka mahana hana liʻiliʻi, e hōʻemi ana i ka hoʻohana ʻana o ka uila o ka compressor.
Hoʻonohonoho hoʻolālā ʻōnaehana: loop honua
ʻO ka mea hoʻolālā koʻikoʻi loa i loko o kahi GSHP ʻo ia ka mea hoʻololi wela ma ka honua, ʻo ia hoʻi kahi paipu polyethylene kiʻekiʻe-density (HDPE) e hana ana i kahi kaapuni pani a i ʻole kahi ʻōnaehana hāmama. Hoʻopili ʻia ke koho o ka hoʻonohonoho ʻana e ka ʻāina, nā kūlana geological, ka loaʻa ʻana o ka wai honua, a me ka hiki ke hoʻomehana a hoʻoluʻu.
1) ʻŌnaehana loop pani
a. Ka pōʻai ʻaoʻao
Ua kanu ʻia nā paipu ma kahi pālahalaha a hiki i ka hohonu o kahi o 1-2 mika (ma muli o ke aniau a me nā lula). ʻO nā pono e komo pū me nā kumukūʻai ʻeli haʻahaʻa, ke kūpono no nā wahi nui, a me ka maʻalahi o ka hana. ʻO nā hemahema e komo pū me ka pono no nā wahi nui a me ka hopena nui aʻe i ka hana ma muli o nā loli kau i ka mahana o ka lepo ʻili. Hiki i nā lepo maloʻo a pōhaku paha ke hōʻemi i nā hiki ke hoʻopuehu/hoʻopili wela.
b. Kaʻapuni kū pololei
Hoʻokomo ʻia ka paipu i loko o kahi lua wai kū pololei (e.g., he ʻumi a he haneri mika), ma ke ʻano maʻamau ma ke ʻano U-bend. He mea maʻamau kēia no ka ʻāina palena ma nā wahi kūlanakauhale a hāʻawi i ka mahana o ka honua paʻa. ʻO ka hemahema, ʻoi aku ke kiʻekiʻe o nā kumukūʻai mua ma muli o ka pono no ka ʻeli ʻana a me ka grouting (hoʻopiha ʻana me nā mea conductive e hōʻoia i ka pilina wela maikaʻi me ka lepo/pōhaku). Eia nō naʻe, kūlike ka hana a he liʻiliʻi ka kapuaʻi ʻāina.
c. Ka pōʻai loko/loko
Inā loaʻa kahi loko a loko paha o ka hohonu kūpono, hiki ke hoʻoluʻu ʻia ke kaula paipu. Hiki ke emi ke kumukūʻai ma mua o ka ʻeli ʻana, a hoʻomaikaʻi ka hoʻoili wela maikaʻi loa o ka wai i ka hana. ʻO nā palena e pili ana i ka pono no kahi kino wai kūpono, nā ʻae ʻana i ke kaiapuni, a me ka pale ʻana i ka pōʻino mechanical a i ʻole nā loli i ka maikaʻi o ka wai.
2) ʻŌnaehana loop hāmama
Hoʻopuka kēia ʻōnaehana i ka wai honua a i ʻole ka wai o luna, unuhi/hoʻohui i ka wela ma o kahi mea hoʻololi wela, a laila hoʻokuʻu i ka wai i loko o kahi luawai hoʻouka hou a i ʻole ke kino wai. Hiki ke kiʻekiʻe ka pono ma muli o ka hoʻololi pololei ʻana o ka wela me ka wai, akā ʻoi aku ka paʻakikī o ka hoʻolālā ma muli o nā koi ʻae, ka hiki ke scaling/corrosion, nā pilikia haumia, a me ka loaʻa ʻana o kahi kahe wai paʻa. ʻAʻole kūpono nā wahi āpau no kēia koho.
Nā ʻāpana koʻikoʻi a me nā hoʻoholo hoʻolālā
Ma waho aʻe o ka loop honua, aia ka GSHP i kahi ʻāpana pamu wela (compressor, evaporator-condenser, expansion valve), kahi pamu hoʻolaha wai loop honua, kahi ʻōnaehana hoʻolaha i loko o ka hale, a me nā mea hoʻomalu.
1. Wai loop honua
Hoʻohui pinepine ʻia ka wai a me ka antifreeze (propylene glycol a i ʻole ethanol) ma nā wahi i pilikia ai ka hau. Hoʻopilikia ke koho ʻana o ka nui o ka antifreeze i ka viscosity, nā koi mana pamu, a me ka hiki ke hoʻoili wela.
2. ʻO ka pauma hoʻolaha a me ka hoʻolālā hydraulic
ʻO ka hoʻolālā ʻana o nā paipu a me ka manifold e hoʻoholo ai i ka pohō poʻo. Inā liʻiliʻi loa ka paipu a i ʻole he paʻakikī ke alahele, e kiʻekiʻe ka mana o ka pamu, e hōʻemi ana i ka pono holoʻokoʻa o ka ʻōnaehana. No laila, pono nā mea hoʻolālā e kaulike i ke kumukūʻai o ka paipu me ka hoʻohana ʻana o ka ikehu o ka pamu i kona ola holoʻokoʻa.
3. ʻŌnaehana hoʻolaha wela/anu i loko o ka hale
Hana maikaʻi loa nā GSHP i nā ʻōnaehana wai haʻahaʻa, e like me nā papahele radiant a i ʻole nā wili peʻahi me nā mahana hoʻolako kūpono. No ka hoʻomehana wai wela kiʻekiʻe (e.g., nā radiators kahiko), hiki i nā pamu wela ke hana ma kahi mahana hāpai kiʻekiʻe, e hoʻohaʻahaʻa ana i ka COP. ʻO ka hoʻoponopono ʻana i ka hoʻolālā hoʻolaha pinepine ke kī i ka mālama ʻana i ka ikehu.
4. Ka mana hana a me ka hoʻolālā
ʻO ka kaohi maikaʻi e pale aku i ka pōʻaiapuni pōkole (pinepine on-off) a hoʻomaikaʻi i ke kaʻina setpoint. Hiki i nā thermostat multi-stage, nā pahu buffer (no nā ʻōnaehana hydronic), a me nā hoʻonohonoho wikiwiki loli ma nā compressors a i ʻole nā pumps ke hoʻonui i ka pono a me ka ʻoluʻolu.
Ke hoʻomaopopo nei i ka pono: COP, EER, a me SPF
Hoʻike pinepine ʻia ka pono o ka pamu wela penei:
– COP (Coefficient of Performance) no ke ʻano hoʻomehana: ka lakio o ka ikehu wela i hana ʻia i ka uila i hoʻohana ʻia. ʻO ka COP o 4 ke ʻano o kēlā me kēia 1 kWh o ka uila e hana i 4 kWh o ka wela.
– EER (Ikehu Efficiency Ratio) no ke ʻano hoʻoluʻu.
– SPF/SCOP (Seasonal Performance Factor): ka pono o ke kau e noʻonoʻo ana i nā ʻano like ʻole o ka ukana, ka mahana, a me ka hana maoli. ʻOi aku ka pili o kēia anakahi ma mua o ka COP hale hana.
I loko o nā GSHP, kiʻekiʻe ka COP maʻamau no ka mea paʻa ka mahana kumu (lepo). Eia nō naʻe, hilinaʻi nui ka ʻike hope loa o ka mea hoʻohana i ka hoʻolālā loop, ka maikaʻi o ke kau ʻana, a me ke kūlike me nā ukana hale.
ʻO ka mea hoʻoholo nui loa no ka pono
1. Nā kūlana wela o ka lepo a me ka geology
ʻO ke alakaʻi wela o ka lepo/pōhaku, ka makū, a me ke alo o ka wai honua e hoʻopilikia nui i ka hoʻoili wela. ʻOi aku ka maikaʻi o ka lepo pulu ma mua o ka lepo maloʻo. Hiki i kekahi mau ʻano pōhaku ke alakaʻi nui, e pōmaikaʻi ana i nā hoʻolālā kū pololei.
2. Ka nui pololei o ka loop honua (sizing)
ʻO kahi loop liʻiliʻi loa hiki ke alakaʻi i nā loli nui o ka mahana o ka wai, ka emi ʻana o ka COP, a me ka pilikia o ka ʻōnaehana ʻaʻole e hiki i ka mana kiʻekiʻe. ʻO kahi loop nui loa e hoʻonui i nā kumukūʻai mua. Pono e hoʻokumu ʻia ka nui ma luna o ka ukana kiʻekiʻe makahiki a me nā helu ikehu, ʻaʻole i nā kuhi maʻamau.
3. Hoʻohālikelike i ka hiki o ka ʻāpana i ka ukana hale
ʻO nā ʻāpana nui loa e hana pōkole i ka pōʻaiapuni, e hōʻemi ana i ka pono a me ka wikiwiki o ka ʻaʻahu ʻana. ʻO nā ʻāpana liʻiliʻi e hana pinepine i nā ukana kiʻekiʻe a i ʻole e koi ana i ka hoʻomehana kōkua, e hoʻonui ana i nā kumukūʻai hana.
4. Mana pamu kaapuni (mana parasitic)
I ka nānā ʻole ʻia, hiki i ka hoʻohana ʻana i ka uila o nā pamu wai a me nā mea puhi ke hōʻemi i ka pono holoʻokoʻa o ka ʻōnaehana. He mea nui ka hoʻolālā hydraulic maikaʻi, nā paipu kūpono, a me nā pamu hana kiʻekiʻe no ka mālama ʻana i ka SPF.
5. Ka maikaʻi o ke kau ʻana a me ka grouting (no ke kū pololei)
He mea nui ka pilina wela maikaʻi ma waena o ka paipu a me ka honua. Hoʻemi ka grout conductive i ke kūpaʻa wela. ʻO ke kau ʻana hewa, nā leaka, a i ʻole nā pilina maikaʻi ʻole e hōʻino i ka hana a hoʻonui i ka pilikia o ka hāʻule ʻana.
6. Hoʻohui ʻia me nā ʻōnaehana wai wela home (DHW)
Hiki i kekahi mau GSHP ke hoʻomehana i ka wai home ma o kahi desuperheater a i ʻole ke ʻano i hoʻolaʻa ʻia. Hoʻomaikaʻi kēia i ka hoʻohana ʻana i ka ikehu, ʻoiai ke hoʻopau ka ʻōnaehana hoʻoluʻu i ka wela i hiki ke "ʻohi ʻia" no ka wai wela.
Nā noʻonoʻo waiwai a me ke kūpaʻa
ʻOi aku ke kiʻekiʻe o ke kumukūʻai mua o kahi GSHP ma mua o kahi AC maʻamau a i ʻole ka paila ma muli o ka hana lepo/wili ʻana i hana ʻia. Eia nō naʻe, hiki ke haʻahaʻa a paʻa hoʻi nā kumukūʻai hana. Manaʻo kahi loiloi hiki ke hana maikaʻi:
- nā kumukūʻai o ka uila a me nā wahie ʻē aʻe,
- nā hola hana makahiki (ʻikepili ukana),
- nā mea hoʻoikaika ʻauhau a i ʻole nā hōʻaiʻē (inā loaʻa),
- ke kumukūʻai mālama a me ke ola o nā lako,
- ka waiwai hōʻoluʻolu a me ka hoʻemi ʻana i ka hoʻokuʻu ʻana.
Ma ke ʻano kaiapuni, hiki i nā GSHP ke hōʻemi nui i nā hoʻokuʻu ʻana, ʻoiai inā loaʻa ka uila mai nā kumu kalapona haʻahaʻa. Eia kekahi, ʻaʻohe puhi ʻana ma kahi, e hōʻemi ana i ka haumia o ka ea kūloko a me nā pilikia palekana e pili ana i ke kinoea.
E hoʻolālā i nā hana maikaʻi loa
I mea e pono ai ka ʻōnaehana, ʻo kekahi mau hana i ʻōlelo pinepine ʻia:
1. e hana i kahi loiloi ikehu hale a hoʻomaikaʻi i ka envelope hale (insulation, ea leaks) ma mua o ka hoʻoholo ʻana i ka hiki,
2. E hoʻohana i nā helu pololei o ka ukana hoʻomehana-hoʻoluʻu, ʻaʻole wale ka wahi hale,
3. E koho i ka hoʻonohonoho loop e like me ka ʻāina a me ka geology, a hana i nā hoʻokolohua pane thermal (no nā papahana nui),
4. e hoʻokau i ka hoʻolaha wela haʻahaʻa (papahele radiant/coil kūpono),
5. hoʻomaikaʻi i ka hydraulics e hōʻemi i ka mana pamu,
6. e hoʻohana i nā kaohi e pale ai i ka holo kaʻapuni pōkole a kākoʻo i ka hana loli.
Pani
ʻO ka hoʻolālā a me ka pono o kahi ʻōnaehana pamu wela geothermal e hoʻoholo nui ʻia e ke kūpono o ʻekolu mau mea: nā ʻano lepo, nā koi ukana hale, a me ke ʻano o ka loop a me ka ʻenekinia hoʻolaha i loko o ka hale. Ke hoʻolālā pono ʻia, hāʻawi nā GSHP i ka pono kiʻekiʻe, ka ʻoluʻolu paʻa, a me ka hiki ke mālama i nā kumukūʻai ikehu no ka wā lōʻihi. I waena o ka pono no ka hōʻemi ʻana i nā hoʻokuʻu ʻana a me ka uila o ka hoʻomehana ʻana, ke lilo nei nā pamu wela geothermal i hoʻokahi o nā koho hoihoi loa no nā hale hou—inā he hale noho, ʻoihana, a ʻoihana paha—inā he paʻa a hoʻokele ʻia kā lākou hoʻolālā e ka ʻikepili.
