Heatpump panas bumi beroperasi dengan cara yang sama dengan type heatpump yang sudah ada lebih dahulu, heat pump sumber udara (ASHP). Heat pump panas bumi secara substansial lebih banyak hemat energi daripada ASHP karena mereka memanfaatkan secara relatif suhu tanah yang konsisten, yang jauh lebih seragam daripada suhu udara. Sistem panas bumi dapat mengurangi konsumsi energi sekitar 25% hingga 50% dibandingkan dengan sistem heat pump konvensional (air to water). Heat pump panas bumi mencapai efisiensi tinggi (300% -600%) pada malam musim dingin yang terdingin. Seperti heat pump lainnya, heat pump bumi dapat memanaskan, mendinginkan, dan memasok rumah dengan kebutuhan air panas. Beberapa model sistem heat pump panas bumi tersedia dengan kompresor dua kecepatan dan kipas variabel untuk kenyamanan lebih dan penghematan energi. Sehubungan dengan ASHP, mereka lebih tenang, bertahan lebih lama, membutuhkan sedikit pemeliharaan, dan tidak tergantung pada suhu udara luar.
Menurut situs energy.gov dalam situsnya www.energy.gov menyatakan :
Heat pump panas bumi (GHP), kadang-kadang disebut sebagai GeoExchange, heat pump yang digabungkan dengan bumi, sumber tanah, atau sumber air, telah digunakan sejak akhir 1940-an. Mereka menggunakan suhu konstan bumi sebagai media pertukaran, bukan suhu udara luar.
Meskipun banyak bagian negara mengalami suhu musiman yang ekstrem – dari panas terik di musim panas hingga di bawah nol derajat dingin di musim dingin – beberapa meter di bawah permukaan bumi, suhu tanah tetap relatif konstan. Tergantung pada garis lintang, suhu tanah berkisar dari 45 ° F (7 ° C) hingga 75 ° F (21 ° C). Seperti gua, suhu tanah ini lebih hangat daripada udara di atasnya selama musim dingin dan lebih sejuk daripada udara di musim panas. GHP memanfaatkan hal ini dengan menukar panas dengan bumi melalui penukar panas tanah.
Seperti halnya heatpump, heat pump panas bumi dan sumber air dapat memanaskan, mendinginkan, dan memasok rumah dengan kebutuhan air panas. Beberapa model sistem panas bumi tersedia dengan kompresor dua kecepatan dan kipas variabel untuk kenyamanan lebih dan penghematan energi. Sehubungan dengan heatpump sumber udara, mesin ini lebih tenang, tahan lama, membutuhkan sedikit perawatan, dan tidak bergantung pada suhu udara luar.
Heatpump sumber ganda menggabungkan heatpump konvensional dengan heatpump panas bumi. Peralatan ini menggabungkan yang terbaik dari kedua sistem. Heatpump sumber ganda memiliki peringkat efisiensi yang lebih tinggi daripada unit sumber udara, tetapi tidak seefisien unit panas bumi. Keuntungan utama dari sistem sumber ganda adalah biayanya jauh lebih murah untuk dipasang daripada satu unit panas bumi, dan bekerja hampir sama baiknya.
Meskipun harga pemasangan sistem panas bumi bisa beberapa kali lipat harga sistem heatpump kovensional dengan kapasitas pemanas dan pendingin yang sama, biaya tambahan ini akan dikembalikan kepada Anda dalam penghematan energi dalam 5 hingga 10 tahun. Umur sistem diperkirakan hingga 24 tahun untuk komponen di dalam dan 50+ tahun untuk ground loop. Ada sekitar 50.000 heatpump bumi yang dipasang di Amerika Serikat setiap tahun.
Saat memilih dan memasang heatpump panas bumi, pertimbangkan efisiensi pemanasan dan pendinginan, keekonomisan sistem, dan karakteristik situs Anda. Pastikan untuk menemukan penginstal yang memenuhi syarat.
Efisiensi Pemanasan dan Pendinginan Heatpump Panas Bumi
Efisiensi pemanasan heatpump panas dan sumber udara ditunjukkan oleh koefisien kinerjanya (COP), yang merupakan rasio panas yang diberikan dalam Btu per Btu masukan energi. Efisiensi pendinginannya ditunjukkan oleh Rasio Efisiensi Energi (EER), yang merupakan rasio panas yang dihilangkan (dalam Btu per jam) dengan listrik yang dibutuhkan (dalam watt) untuk menjalankan unit.
Cari label ENERGY STAR®, yang menunjukkan bahwa unit tersebut memenuhi kriteria ENERGY STAR. Produsen heatppump panas bumi efisiensi tinggi (GHP) secara sukarela menggunakan label EPA ENERGY STAR pada peralatan yang memenuhi syarat dan literatur produk terkait. Banyak GHP membawa label ENERGY STAR Departemen Energi (DOE) dan Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) AS.
Aspek Ekonomi Heatpump Panas Bumi
Meskipun biaya pembelian dan pemasangan sistem GHP (Ground Heatpump) perumahan sering kali lebih tinggi daripada sistem pemanas dan pendingin lainnya, GHP yang dipasang dan berukuran tepat menghasilkan lebih banyak energi per unit yang dikonsumsi daripada sistem konvensional. Untuk penghematan lebih lanjut, GHP yang dilengkapi dengan perangkat yang disebut “desuperheater” dapat memenuhi kebutuhan air panas rumah tangga. Pada periode pendinginan musim panas, panas yang diambil dari rumah digunakan untuk memanaskan air secara gratis. Di musim dingin, biaya water heater berkurang sekitar setengahnya.
Aspek Geologi Heatpump Panas Bumi
Faktor-faktor seperti komposisi dan sifat tanah dan batuan Anda (yang dapat mempengaruhi kecepatan perpindahan panas) memerlukan pertimbangan saat merancang loop tanah. Misalnya, tanah dengan sifat perpindahan panas yang baik membutuhkan lebih sedikit perpipaan untuk mengumpulkan panas dalam jumlah tertentu daripada tanah dengan sifat perpindahan panas yang buruk. Jumlah tanah yang tersedia juga berkontribusi pada desain sistem – pemasok sistem di daerah dengan batuan keras yang ekstensif atau tanah yang terlalu dangkal untuk parit dapat memasang loop tanah vertikal, bukan loop horizontal.
Aspek Hidrologi Heatpump Panas Bumi
Ketersediaan air tanah atau permukaan juga berperan dalam menentukan jenis loop tanah yang akan digunakan. Bergantung pada faktor-faktor seperti kedalaman, volume, dan kualitas air, badan air permukaan dapat digunakan sebagai sumber air untuk sistem loop terbuka, atau sebagai tempat penyimpanan kumparan pipa dalam sistem loop tertutup. Air tanah juga dapat digunakan sebagai sumber untuk sistem loop terbuka, asalkan kualitas air sesuai dan semua peraturan pembuangan air tanah terpenuhi.
Memasang Heatpump Panas Bumi
Pengetahuan teknis dan peralatan khusus diperlukan untuk memasang pemipaan dengan benar, sehingga pemasangan sistem GHP bukanlah proyek yang dikerjakan sendiri. Untuk menemukan pemasang yang memenuhi syarat, hubungi perusahaan utilitas lokal Anda, Asosiasi Heatpump Sumber Tanah Internasional, atau Konsorsium Heatpump Panas Bumi untuk daftar pemasang yang memenuhi syarat di wilayah Anda. Pemasang harus bersertifikat dan berpengalaman.
Heat exchanger heatpump panas bumi dalam sistem GHP terdiri dari sistem pipa loop tertutup atau terbuka. Yang paling umum adalah loop tertutup, di mana pipa polietilen dengan kepadatan tinggi ditanam secara horizontal pada kedalaman 4 hingga 6 kaki atau secara vertikal pada kedalaman 100 hingga 400 kaki. Pipa-pipa ini diisi dengan larutan antibeku / air ramah lingkungan yang bertindak sebagai penukar panas. Di musim dingin, cairan di dalam pipa mengeluarkan panas dari bumi dan membawanya ke dalam gedung. Di musim panas, sistem membalik dan mengambil panas dari gedung dan menyimpannya ke tanah yang lebih dingin.
Saluran pengiriman udara mendistribusikan udara panas atau dingin melalui saluran rumah, seperti sistem konvensional. Kotak yang berisi koil dalam ruangan dan kipas kadang-kadang disebut air handler karena memindahkan udara rumah melalui heatpump untuk pemanasan atau pendinginan.
Manfaat Sistem Heat pump Panas Bumi
Manfaat terbesar GHP adalah bahwa mereka menggunakan listrik 25% hingga 50% lebih sedikit daripada sistem pemanas atau pendingin konvensional. Ini diterjemahkan menjadi GHP dengan menggunakan satu unit listrik untuk memindahkan tiga unit panas dari bumi. Menurut EPA, hetapump panas bumi dapat mengurangi konsumsi energi – dan emisi yang sesuai – hingga 44% dibandingkan dengan heatpump konvensional dan hingga 72% dibandingkan dengan water heater listrik dengan peralatan AC standar. GHP juga meningkatkan kontrol kelembaban dengan mempertahankan sekitar 50% kelembaban relatif dalam ruangan, menjadikan GHP sangat efektif di area yang lembab.
Sistem heatpump panas bumi memungkinkan fleksibilitas desain dan dapat dipasang baik dalam situasi baru maupun retrofit. Karena perangkat keras membutuhkan lebih sedikit ruang daripada yang dibutuhkan oleh sistem HVAC konvensional, ruang peralatan dapat diperkecil secara signifikan, membebaskan ruang untuk penggunaan yang produktif. Sistem GHP juga menyediakan pengkondisian ruang “zona” yang sangat baik, memungkinkan berbagai bagian rumah Anda dipanaskan atau didinginkan dengan suhu yang berbeda.
Sistem GHP memiliki bagian yang bergerak relatif sedikit dan bagian tersebut dilindungi di dalam gedung, sehingga sistem ini tahan lama dan sangat andal. Perpipaan bawah tanah seringkali memiliki garansi 25 sampai 50 tahun, dan heatpump seringkali bertahan selama 20 tahun atau lebih. Mereka biasanya tidak memiliki kompresor luar ruangan, sehingga GHP tidak rentan terhadap vandalisme. Selain itu, komponen dalam ruang hunian mudah diakses, yang meningkatkan faktor kenyamanan dan membantu memastikan bahwa perawatan dilakukan tepat waktu.
GHP tidak memiliki unit kondensasi luar seperti AC, jadi tidak ada kekhawatiran tentang kebisingan di luar rumah. Sistem GHP dua kecepatan sangat sunyi di dalam rumah sehingga pengguna biasanya tidak tahu bahwa ia sedang beroperasi.
Kesimpulan :
- Potensi energi panas bumi di Indonesia cukup besar, dan dapat dimanfaatkan untuk sistem sistem heatpump selain untuk kebutuhan energi listrik.
- Sistem heatpump panas bumi dapat diaplikasikan untuk kebutuhan air panas segmen residensial maupun komersial
- Sistem heatpump panas bumi agak berbeda dengan sistem heatpump water heater air to water yang sudah banyak diaplikasikan di Indonesia.
- Sistem heatpump panas bumi lebih hemat daripada sistem heatpump air to water (kovensional)
- Kombinasi antara heatpump panas bumi dengan heatpump kovensional dapat menghasilkan hasil yang sangat efisien, khususnya untuk sistem air panas
- Sistem heatpump panas bumi membutuhan biaya investasi yang lebih besar dibandingkan heatpump konvensional
- Perancangan sistem heatpump panas bumi membutuhkan tenaga ahli yang sudah berpengalaman di bidang ini.