Loiloi Hana 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/a i ʻole kahi poho. Ke hoʻohālikelike ʻia me nā ʻōnaehana kuni maʻamau a i ʻole ka ea hoʻoluʻu maʻamau, hāʻawi pinepine nā pamu wela geothermal i ka pono ikehu kiʻekiʻe, nā kumukūʻai hana haʻahaʻa, a me nā hoʻokuʻu kinoea ʻōmaʻomaʻo haʻahaʻa. Eia nō naʻe, hilinaʻi nui kēia mau pono i ka hoʻolālā, ka maikaʻi o ke kau ʻana, nā kūlana geological kūloko, a me nā ʻano hana. No laila, he mea nui ka loiloi ʻana i ka hana o kahi pamu wela geothermal no ka hōʻoia ʻana e hana ka ʻōnaehana e like me ka mea i manaʻo ʻia, ka ʻike mua ʻana i nā pilikia, a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka pono i loko o kona ola.
Kumu Hana a me nā ʻĀpana Nui
Ma keʻano laulā, hoʻoili kahi GSHP i ka wela mai kekahi wahi a i kekahi me ka hoʻohana ʻana i kahi pōʻaiapuni refrigeration. Ma ke ʻano hoʻomehana, hoʻopuka ʻia ka wela mai ka lepo ma o kahi loop honua e loaʻa ana kahi wai (wai a i ʻole ka hui wai-antifreeze). A laila hoʻokiʻekiʻe ʻia ka mahana e kahi compressor a hāʻawi ʻia i ka ʻōnaehana hāʻawi wela o ka hale. Ma ke ʻano hoʻoluʻu, hoʻohuli ʻia ke kaʻina hana: hoʻoili ʻia ka wela mai loko mai i ka lepo.
ʻO nā ʻāpana nui e hoʻoholo ai i ka hana: (1) ka ʻāpana pamu wela (compressor, evaporator, condenser, expansion valve), (2) mea hoʻololi wela honua (GHE) hiki ke lilo i loop horizontal, vertical (borehole), a i ʻole ʻōnaehana hāmama (lawe ʻana i ka wai honua a hoʻihoʻi iā ia), (3) pamu hoʻolaha wai loop honua, (4) ʻōnaehana hoʻolaha i loko o ka hale (e.g. papahele radiant, fan coil, a i ʻole air handler), a me (5) ka mana a me ka ʻōnaehana sensor.
No ke aha he mea pono ka loiloi hana?
ʻOiai he kūpono ke kumumanaʻo, ma ka hana maoli he nui nā kumu e hiki ke hōʻemi i ka hana: ka nui o ka lua wai ʻole, ka maikaʻi ʻole o ka grout e hopena ai i ka hoʻoili wela maikaʻi ʻole, nā kahe wai kūpono ʻole, ke alo o ka ea i loko o nā paipu, ka haumia i loko o ka mea hoʻololi wela, a i ʻole nā hoʻolālā kaohi kūpono ʻole. Hana ʻia ka loiloi hana e pane i nā nīnau koʻikoʻi: pehea ka nui o ka ikehu uila i hoʻohana ʻia e hana i kahi mana hoʻomehana/hoʻoluʻu, inā paha e ʻike ka mahana o ka lepo i ka emi/piʻi lōʻihi (thermal drift), a inā paha e hana paʻa ana ka ʻōnaehana i ka wā holoʻokoʻa.
Nā Hōʻailona Hana Koʻikoʻi: COP a me EER
ʻO nā palena maʻamau ka Coefficient of Performance (COP) no ka hoʻomehana ʻana a me ka Energy Efficiency Ratio (EER) no ka hoʻomaʻalili ʻana. Ua wehewehe ʻia ʻo COP ʻo ia ka lakio o ka ikehu wela i hāʻawi ʻia i ka ukana (kW_th) i ka mana uila i hoʻopau ʻia e ka ʻōnaehana (kW_e). ʻO ke kiʻekiʻe o ka COP, ʻoi aku ka maikaʻi o ka ʻōnaehana. He manaʻo like ka EER no ka hoʻomaʻalili ʻana, i hōʻike pinepine ʻia ma Btu/Wh, akā hiki ke hoʻololi ʻia i kahi lakio.
I ka loiloi ʻana, he mea nui e hoʻokaʻawale ma waena o ka ʻāpana COP (ʻo ka compressor a me nā ʻāpana pamu wela kūloko wale nō) a me ka ʻōnaehana COP (me ka pamu kaʻapuni honua, ka peʻahi lawelawe ea, a me nā ʻāpana ʻē aʻe). I nā manawa he nui, ʻike ʻia ke kiʻekiʻe o ka ʻāpana COP, akā hāʻule nui ka ʻōnaehana COP inā hana nui ʻia ka pamu kaʻapuni a i ʻole ʻaʻole pono kāna mau kaohi.
Nā ʻAno Ana a me ka ʻIkepili i Pono ʻia
Pono ka loiloi hana i nā ana piha e pale aku i nā hopena kuhihewa. ʻO ka ʻikepili palena iki kūpono e komo pū me:
1. Mana uila: nā ana kWh no nā compressors, nā pamu kaʻapuni, nā peʻahi, a me ka ʻōnaehana holoʻokoʻa. ʻO ka hoʻohana ʻana i nā mika kaʻawale (sub-metering) e kōkua i ka ʻike ʻana i nā ʻāpana hoʻonele.
2. Ka mahana komo/puka (T_in/T_out) ma ka ʻaoʻao loop honua a me ka ʻaoʻao ukana (wai hoʻomehana/hoʻoluʻu a i ʻole ka ea), e helu i ka hoʻoili wela.
3. Ka nui o ke kahe ʻana o ka wai i loko o ka loop honua a me ke kaapuni ukana. Hiki i nā hewa i nā ana kahe ke hopena i nā helu mana hewa.
4. Nā kūlana hana: ka pae hoʻonohonoho thermostat, ke ʻano hana, ka lōʻihi o ka hana, ke kaʻina hana on-off, a me ka ʻikepili o ke aniau (ka mahana o waho o ka ea, ka makū).
5. Nā palena lepo (inā loaʻa): ka hoʻokele wela, ka mana wela volumetric, ka hohonu o ka wai honua, a me ke ʻano o ka lua wai.
ʻO ka helu ʻana o ka mana wela i loko o kahi loop e hoʻohana maʻamau i ka hoohalike kumu:
Q = ṁ × c_p × (T_out − T_in) ,
kahi ʻo Q ka wikiwiki hoʻoili wela (kW), ṁ ka wikiwiki kahe o ka wai, a ʻo c_p ka wela kikoʻī o ka wai. Mai ʻaneʻi, hiki ke helu ʻia ka COP o ka ʻōnaehana ma ke ʻano he Q i puʻunaue ʻia e ka mana uila holoʻokoʻa.
Hoʻāʻo Pane Wela
No nā ʻōnaehana loop vertical, hoʻohana pinepine ʻia kahi Thermal Response Test (TRT) ma mua a ma hope paha o ke kau ʻana e loiloi i ka hiki ke hoʻoili wela o ka lepo a me ka lua wai. Hoʻokomo ʻo TRT i ka wela ma kahi helu i kuhikuhi ʻia i loko o ka lua wai a nānā i ka loli o ka mahana o ka wai i ka hala ʻana o ka manawa. Hāʻawi nā hopena i kahi kuhi o ka conductivity thermal kūpono o ka lepo a me ke kūpaʻa wela o ka lua wai. Inā kiʻekiʻe ke kūpaʻa o ka lua wai, hiki ke ma muli o ka grouting maikaʻi ʻole, ke kau ʻana o ka paipu suboptimal, a i ʻole nā waho. He mea nui kēia ʻike no ka hōʻoia ʻana i ka hoʻolālā lōʻihi o ka lua wai a me ka pale ʻana i ka liʻiliʻi o ka nui, hiki ke alakaʻi i ka hana emi i nā kau kiʻekiʻe.
Loiloi Kau a me ka Hana Lōʻihi
ʻAʻole i ana wale ʻia ka hana o ka pamu wela geothermal ma kahi kiʻi hoʻokahi. Pono e loiloi ʻia ka ʻōnaehana ma luna o kahi manawa kūpono e hopu ai i nā ʻano like ʻole o ke kaumaha a me nā kūlana lepo. Ke hoʻomehana nui ka hoʻoilo (ma nā ʻāpana ʻehā kau) a i ʻole ka hoʻoluʻu ʻana (ma nā ʻāpana tropical/urban), hana ʻia ka hoʻololi wela kaulike ʻole. Hiki i kēia kaulike ʻole ke hoʻoulu i nā loli i ka mahana o ka lepo; no ka laʻana, e hōʻiliʻili ka hoʻoluʻu nui i ka wela i loko o ka lepo, e hoʻonui ana i ka mahana o ka loop honua e hiki mai ana a e hoʻemi ana i ka EER i ka hala ʻana o ka manawa.
ʻO kahi hōʻailona koʻikoʻi no ka wā lōʻihi, ʻo ia ke ʻano o ka mahana wai komo (EWT) o ka pamu wela. ʻO ka hoʻonui mau ʻana o ka EWT i loko o kahi ʻōnaehana hoʻoluʻu-dominant, a i ʻole ka emi ʻana o ka EWT i loko o kahi ʻōnaehana hoʻomehana-dominant, e hōʻike ana i kahi hiki ke emi ka mana a i ʻole ke kaumaha kaulike ʻole ma ka loop honua. Hiki i nā hoʻonā ke komo pū me nā lua wai hou, ka hoʻohana ʻana i kahi ʻōnaehana hybrid (e laʻa, kahi hale kiaʻi hoʻoluʻu a i ʻole ka paila liʻiliʻi), a i ʻole kahi hoʻolālā kaohi e hōʻemi i nā ukana kiʻekiʻe.
Nā Kumu Hana e Hoʻemi Pinepine i ka Hana
ʻO kekahi o nā kumu maʻamau o ka hana haʻahaʻa i ʻike ʻia i ka wā o ka loiloi ʻana:
– ʻO ka nui o ke kahe kūpono ʻole: ʻo ka liʻiliʻi o ke kahe e hōʻemi ana i ka hoʻoili wela a hoʻonui i nā ʻokoʻa o ka mahana, ʻoiai ʻo ka nui o ke kahe e hoʻonele ai i ka pamu kaʻapuni i ka uila.
– ʻO ka ea i paʻa i loko o ka loop: ke kumu o ka cavitation, ka walaʻau, nā loli o ke kahe a me ka hoʻemi ʻana i ka hana.
– Kuhikuhi a me ka kaohi hewa: ʻo ka holo kaʻa pōkole (ka hoʻā a me ka pio pinepine ʻana) e hōʻemi ana i ka pono a hoʻolalelale i ka ʻaʻahu ʻana o ka compressor.
– ʻO ke kāwili pono ʻole ʻana o ka wai antifreeze: ʻo ke kiʻekiʻe loa o ka nui e hoʻonui ai i ka viscosity a me ka mana pamu; ʻo ka haʻahaʻa loa e hoʻoweliweli i ka hau ʻana i ka hoʻoilo.
– Ka hana hoʻolaha ʻana i loko o ka hale: inā maikaʻi ʻole ka ʻōnaehana hoʻolaha (e like me nā ʻōwili peʻahi lepo, nā kānana i paʻa, a i ʻole nā hydronics kaulike ʻole), ua koi ʻia ka pamu wela e hana ma lalo o nā kūlana kūpono ʻole.
Nā ʻAno Loiloi: Mai ka Loiloi a i ka Hoʻonui ʻana
ʻO ka loiloi hana maikaʻi e pili pinepine ana i kekahi mau pae. ʻO ka mea mua, kahi loiloi palapala a me ka hoʻolālā: e nānā i ka hiki ke hoʻolālā, ka lōʻihi o ka lua wai, nā kikoʻī o ka pamu, a me nā hoʻolālā kaohi. ʻO ka lua, kahi nānā kahua: e nānā i nā kūlana kino, nā leaka, ka pale ʻana o ka paipu, a me ka maikaʻi o ke kau ʻana. ʻO ke kolu, lawe ʻia nā ana i hana ʻia ma luna o kekahi mau lā a i ʻole nā pule ma lalo o nā kūlana ukana like ʻole. ʻO ka hā, hana ʻia ka loiloi ʻikepili e loaʻa ai ka COP/EER o ka ʻōnaehana, ka hoʻohana ʻana i ka ikehu kikoʻī (kWh no m²), a ʻike i nā ʻokoʻa mai nā pae hoʻohālikelike. ʻO ka hope, hoʻokō ʻia kahi hoʻolālā hana: nā hoʻololi kaohi, nā hoʻoponopono kahe, ka mālama ʻana i ka mea hoʻololi wela, a i ʻole nā hoʻololi ʻōnaehana.
Hoʻopuka pinepine ka hoʻonui ʻana i nā mālama kālā nui me ka ʻole o ka koi ʻana i kahi hoʻopukapuka kālā nui. No ka laʻana, ke pani ʻana i nā pamu kaʻapuni maʻamau me nā pamu hoʻokele wikiwiki loli (VFD), ka hoʻoponopono ʻana i nā pihi hoʻomalu e pili ana i ka mahana lako, a i ʻole ka hōʻemi ʻana i ka pōʻaiapuni pōkole ma ka hoʻohui ʻana i nā pahu buffer i nā ʻōnaehana hydronic.
Ka hopena
ʻO ka loiloi hana pamu wela geothermal kahi hana loea e hoʻohui i ke ana ʻana o ka ikehu, ka loiloi wela, a me ka hoʻomaopopo ʻana i ka dynamics lepo a me nā ukana hale. He mea nui nā ana hana e like me COP a me EER, akā ʻoi aku ka koʻikoʻi o ka ʻōnaehana holoʻokoʻa COP a me ke kūpaʻa lōʻihi o ka mahana loop honua. Ma o ka nui kūpono, ka hoʻāʻo ʻana i ka pane wela (inā pono), a me ka loiloi kau, hiki i nā mea nona a me nā mea hoʻohana ke hōʻoia i ka hāʻawi maoli ʻana o ka ʻenehana i ka pono i hoʻohiki ʻia. I ka hopena, hiki i kahi GSHP i loiloi pono ʻia a hoʻomaikaʻi ʻia ke lilo i hopena hilinaʻi no ka hōʻemi ʻana i ka hoʻohana ʻana i ka ikehu, ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hōʻoluʻolu wela, a me ke kākoʻo ʻana i nā pahuhopu decarbonization o ka ʻāpana hale.
