Энергия земли для отопления дома: Как использовать тепло земли для отопления дома – minecrew.ru

Содержание

Обогрев дома теплом Солнца и Земли

Вопрос о совершенно автономном независимом отоплении частного дома волнует многих жителей и владельцев загородных домов. Если вы владелец частного дома, то экономия на энергетических ресурсах, очень больная тема. Ведь частные дома не всегда удаётся разместить вблизи доступной газовой магистрали. Люди пытаются использовать энергию Земли и космоса, например, наладить обогрев дома внутренним, казалось бы, небольшим, теплом Земли.

Холодильник наоборот

Это очень интересное решение, которое не только предлагается в плане научных разработок, но уже использовано на практике и взятое на вооружение.

В геотермальных отопительных системах основным прибором является тепловой насос. Принцип действия такого насоса основан на принципе холодильного агрегата.

Холодильник забирает тепло изнутри и отдаёт его наружу, тепловой насос забирает тепло снаружи и отдаёт внутрь. Для такого устройства не нужны источники, нагревающиеся до высокой температуры, котлы не используются.

Жидкость, используемая в качестве антифриза, в тепловом насосе относится к низкопотенциальным источникам энергии. Для её закипания достаточно температуры – 4 градуса, такой температурой обладают земля, вода, воздух. Конечно, на глубине, ниже точки замерзания. Эта жидкость, проходя испаритель, закипает при температуре природной среды и испаряется. Получается пар, который сжимает компрессор. Этим паром нагревается воздух или другая жидкость – теплоноситель, который поступает в трубопровод, затем к радиаторам отопления. Так, происходит геотермальный обогрев дачного или загородного дома.

Теплоноситель нагревается примерно до 60 градусов, но этого достаточно, чтобы обогревать помещения. Таким же способом можно и охлаждать помещения в тёплом климате. Но этот вид охлаждения задействован меньше.

Эффективность использования

Эксплуатируя тепло Земли, вы получаете экологичную энергию для обогрева дома. Эффективность такой системы очень велика. Затратив 1 Киловатт энергии для работы насоса, можно получить от 4 до 6 киловатт тепловой энергии.

По прогнозам компетентных органов, большинство высокоразвитых стран перейдут на использование тепловых насосов уже к 2020 году. Многие будут пользоваться этой дешевой энергией.

Типы тепловых насосов

В российских условиях применяются четыре типа тепловых насоса, характеризующие теплоноситель на входе и выходе отопительной системы:

  • вода — вода;
  • воздух — воздух;
  • грунт – вода;
  • воздух — вода.

Выбирая любой из типов тепловых насосов необходимо помнить, что такой обогрев дачного или частного дома будет особенно эффективным в хорошо утеплённом доме. Утеплены должны быть стены, крыша, фасад, подвал. Тепловые потери должны быть максимально снижены.

Разница температур на входе и выходе теплового контура должна быть небольшая, поэтому системы лучше работают в низкотемпературном режиме. То есть тёплый пол подключить выгоднее, чем греть горячую воду. Также для достижения лучшего эффекта рекомендуется использование тепловых насосов совместно с другим источником тепла, например, электрическим насосом. А также целесообразно применение теплового аккумулятора.

Батареи на крыше

Обогрев дачного или загородного дома можно устроить и с помощью солнечной батареи. Если осуществить установку солнечной батареи на крыше, то можно использовать полученную энергию и для освещения, и для обогрева коттеджа теплом. Солнечные батареи бывают двух типов. Батареи с использованием кремниевой плёнки и батареи, использующие монокристаллы и поликристаллы, работающие как фотоэлементы. Чем больше площадь солнечной батареи, тем большее количество энергии вы получите. Это один из недостатков таких обогревателей. Другой недостаток – высокая цена. Использование солнечной батареи выгодно на территориях, где много солнца и температура воздуха достаточно высокая.

Солнечные батареи

Солнечный коллектор

В качестве генератора тепла лучше использовать солнечный коллектор. Принцип работы коллектора другой, чем обогрев дома солнечной батареей. Солнечный коллектор основан на стеклянных вакуумных трубках. В трубках нагревается вода, которая по типу естественной циркуляции (горячая легче холодной) поднимается наверх в накопительный бак. Эти системы используются сезонно, хотя КПД у них больше, чем у солнечных батарей.

Можно сделать вывод, что существующие системы, работающие от солнца, носят сезонный характер. Организовать обогрев дачного дома солнечной и тепловой энергией Земли возможно, но нельзя использовать только эту энергию. Необходим дополнительный генератор тепла.

Солнечный коллектор

Биореактор

Если продолжать разговор об экзотических видах отопления дачного или частного домов, можно сказать несколько слов о том, как происходит обогрев дома так называемым биореактором. Биореактор — это прибор, который позволяет производить биологическое топливо непосредственно в доме. Используются зелёные водоросли, выращенные в доме, в специальном аквариуме, поэтому аквариум самая большая часть этой конструкции. Водоросли поглощают углекислый газ и растут. Затем они перерабатываются в биотопливо.

Биореактор с использованием зелёных водорослей

Более прозаичное топливо для биореакторов навоз и другие органические отходы. Такие технологии всё чаще стали внедрять в нашей стране.

Пеллетные агрегаты

Зачастую биореакторами называют котлы, работающие на твёрдом древесном топливе в виде гранул. Гранулы называются пеллетами, а котлы — пеллетными. Эти котлы активно используются в европейских странах. А вот в России этот вид топлива достаточно дорог. Хотя это экологически чистый вид топлива с высоким КПД, составляющим около 90%. В таких котлах предусмотрено использование автоматики, что позволяет работать им круглосуточно без вмешательства человека. Благодаря своему устройству, а именно двойным стенкам топливной камеры, котлы не перегреваются, поэтому имеют большой срок эксплуатации.

Принцип работы геотермального теплового насоса

Большинство населения пока не знакомы с понятием «тепловой насос», но постоянно используют тепловые насосы в обычных холодильниках и кондиционерах.
Холодильники и кондиционеры стали настолько надежными, удобными и привычными, что мы перестали обращать внимание на их работу.
Таким же привычным является отопление зданий геотермальными тепловыми насосами, например для жителей Евросоюза. Геотермальный тепловой насос по принципу работы похож на обычный кондиционер реверсивного типа ( отопление и охлаждение). В отличие от кондиционеров, геотермальный тепловой насос адаптирован для работы при любых погодных условиях и минусовых температурах. Главная проблема кондиционеров — уменьшение производительности и остановка кондиционеров при минусовых температурах, когда отопление наиболее важно. Эта проблема решена в геотермальных тепловых насосах. Тепловой насос следует рассматривать как любое другое отопительное устройство, которое используется для производства тепла, и в отношении которого действуют все законы, касающиеся энергии. Как и у каждого спсоба отопления, у теплового насоса есть свои особенности, сильные и слабые стороны.

Теплотехнические расчёты у всех способов получения тепла одинаковые. Правила термодинамики действуют как при дровяном печном отоплении, так и при управляемой через Интернет геотермальной климатической установке.


Технические подробности роботы тепловых насосов.


Принцип работы основного элемента теплового насоса – фреонового компрессора отображен в цикле Карно, опубликованном в 1824 г. Практическую теплонасосную систему предложил лорд Кельвин в 1852 г. под названием „умножитель тепла”.


В соответствии с изображенным принципом действия, тепловой насос берет тепловую энергию из одного места, « сжимает» ее, и отдает в другое место. Например, в обычном холодильнике тепло отбирается морозильной камерой из продуктов и выбрасывается в кухню, при этом задняя стенка холодильника нагревается. Принцип действия геотермального теплового насоса основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче в систему отопления здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу.

Тепловой насос, подобно холодильнику, охлаждает жидкость (отбирает тепло), при этом жидкость охлаждается приблизительно на 5 °С. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу. Отобранное тепловым насосом тепло передается системе отопления и/или на подогрев горячей воды. Возможно отбирать тепло у подземной воды — подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1…+2°С, и возвращает воду под землю. Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия — так называемый «абсолютный ноль». То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета — земли, водоема, льда, скалы и т.д. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс — тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания.
Очевидно, что тепловой насос может греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда… Одно оборудование может выполнить все функции по тепло-холодоснабжению здания. Обмен теплом с окружающей средой геотермальные тепловые насосы осуществляют такими основными способами:
• Насос с открытым циклом — из подземного потока (плывуна) забирается подземная вода, подается в размещенный внутри здания тепловой насос, вода отдает/забирает тепло у теплового насоса, и возвращается в подземный поток на расстоянии от места забора. Плюсом такого способа является возможность одновременно получить воду для водоснабжения дома. Открытые системы являются очень эффективными, поскольку температура подземной воды является относительно высокой и круглогодично стабильной. Использование воды из скважины не наносит ущерба грунтовым водам, не изменяет уровень грунтовых вод в водном горизонте, поскольку открытую систему можно рассматривать как соединённые сосуды, где вода, забираемая из одного колодца, направляется обратно под землю через второй колодец, не изменяя общий уровень воды.
Корректно, сооружённые в соответствии с нормативами скважины обеспечивают безопасную для окружающей природы стабильную работу системы отопления.

• Насос с закрытым циклом и горизонтальным теплообменником, размещенным в земле — трубки (коллекторы), в которых прокачивается теплоноситель, размещены горизонтально на глубине не менее 4 метра от поверхности земли. Такой теплообменник обычно называют поверхностным коллектором. Основной опасностью является неосмотрительность при проведении землекопных работ в зоне нахождения поверхностного коллектора. Для современно жилого дома с отапливаемой площадью в 200 м2 под основание коллектора требуется около 500 м2 поверхности грунта. При прокладке коллектора вблизи деревьев трубу коллектора не следует укладывать ближе, чем 1,5 метра от кроны. Правильно выбранный по размерам и правильно уложенный почвенный коллектор не влияет негативно ни на рост растений, ни на экологические условия.

Насос с закрытым циклом и вертикальным теплообменником — трубки, в которых прокачивается теплоноситель, размещены вертикально в земле и уходят в глубину земли обычно 50 — 100 метров. Такой теплообменник обычно называют зондом.

Как известно, на глубине более 8 метров от поверхности земля имеет стабильную температуру (для Приморского края +7,2 градуса Цельсия) независимо от поры года. Этот способ обеспечивает самую высокую эффективность работы теплового насоса, малый расход электроэнергии и дешевое тепло — на 1 кВт электроэнергии получают до 5 кВт тепловой энергии, но требует больших первоначальных капиталовложений на буровые работы

Обращаем внимание на нецелесообразность использования в Дальневосточном регионе систем отопления на так называемых «воздушных тепловых насосах», по сути обычных кондиционерах, в которых тепло для отопления здания забирается из наружного воздуха. Эти системы разработаны и успешно используются в более теплых странах, где не бывает значительных морозов — южных штатах США, Греции, Японии и т.д. Проблема в том, что размещенный снаружи теплообменник при температуре на улице около плюс 5 градусов Цельсия начинает покрываться льдом из-за замерзающего конденсата, резко снижается теплопередача, эффективность уменьшатся. При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха эффективность становится близкой нулю, воздушный тепловой насос переходит на обычное электроотопление, что резко увеличивает расход электроэнергии.

Количество компрессоров в тепловом насосе — один или два. Тепловые насосы с двумя компрессорами значительно дороже однокомпрессорных, но более надежны, имеют больший моторесурс. Кроме того, при выходе из строя одного из компрессоров (любая техника когда-нибудь выходит из строя), возможно частично отапливаться одним компрессором до завершения ремонта.
Конструкция внешнего коллектора. В качестве внешнего коллектора большинство производителей тепловых насосов предусматривает полиэтиленовую трубу диаметром 25 — 40 миллиметров с циркуляцией незамерзающей жидкостью — водным раствором гликоля. Существуют также геотермальные тепловые насосы с медной трубой диаметром 6 — 10 миллиметров и циркуляцией фреона:

— полиэтиленовая труба в зависимости от диаметра имеет толщину стенки 2 — 2,4 миллиметра. Так, например, труба диаметром 40 миллиметров имеет толщину стенки 2,3 — 2,4 миллиметра. Такая толщина обеспечивает высокую надежность и прочность трубы — человек весом 110 килограмм трубу не сдавливает;

— геотермальные тепловые насосы с полиэтиленовой трубой и водным раствором являются конструктивно более сложными, но более эффективными и надежными, чем с медной трубой. Тепловые насосы с медной трубкой и фреоном конструктивно проще, но значительная (часто многокилометровая) длинна медной трубки с фреоном под давлением потенциально более опасна, чем полиэтиленовая.

При проектировании и монтаже целесообразно пользоваться требованиями, технологией и рекомендациями изготовителей оборудования и нормативно-правовой базой Европейского сообщества. Очевидно, что не все рабочие, которые могут взяться за работы по установке, знакомы с этими требованиями и технологиями. Использование неквалифицированного персонала приведет к некачественной установке.

Геотермальное отопление в загородном доме: плюсы и минусы

Земля поглощает около половины суммарной энергии, получаемой от Солнца, в результате в ее недрах, чуть ниже поверхности, сохраняется постоянная температура круглый год. Однако над поверхностью Земли температура воздуха сильно меняется со сменой сезонов от лета к зиме, и люди вынуждены искать источники обогрева и охлаждения для того, чтобы сделать свою жизнь более комфортной.

Ученые предложили использовать для этого силы природы, позволяющие добиваться впечатляющих результатов при минимальной затрате энергоресурсов. Среди инновационных технологий, вызвавших ажиотаж на рынке отопительных приборов, стоит отметить отопление геотермальное, принцип работы которого опирается на использование энергии Земли для обогрева домов с помощью высокотехнологичных насосов.

История технологии

На самом деле, система отопления геотермальная цена которой зависит от вида используемого оборудования и сложности геодезических работ – это не новое изобретение. Сам термин «геотермальная» был известен еще древним грекам, которые использовали «тепло земли» для различных целей. В древние времена людям не было доступно высокотехнологичное оборудование, такое как геотермальный насос для отопления дома, поэтому они использовали горячую воду гейзеров, теплую поверхность вулканов и прочие источники возобновляемой энергии в бытовых целях.

Со временем жители планеты стали активно добывать уголь и нефть, используемые для обогрева домов на протяжении нескольких веков кряду, и про технологию использования тепла из недр земли забыли. Лишь столкнувшись с угрозой полного истощения ресурсов земли, люди задумались о перспективе разработки альтернативных источников обогрева. Так, в последние десятилетия ученые начали активно работать над созданием устройств, способных использовать полностью возобновляемое тепло земли для отопления дома или квартиры.

По какому принципу работает система?

Основной принцип, по которому работает система отопления геотермальная, состоит в том, что в недра земли укладывают систему теплообменников. Они сохраняют и передают тепло земли воде, циркулирующей по контуру. Главным элементом системы является геотермальный насос для отопления дома отзывы о котором позволяют судить про эффективность устройства. Этот прибор обладает впечатляющими показателями работы и в зависимости от мощности и внешних условий способен генерировать КПД от 400 до 600%.

Используя отопление дома геотермальное, собственник сможет сократить до 80% расходов, ранее предназначавшихся для оплаты содержания традиционной системы отопления.

В процессе работы оборудования, тепло из земли для отопления дома не вырабатывается, как в случае сжигания нефти или газа, а лишь переносится из недр земли вовнутрь здания. Такая система является стабильной в работе, независимой от наличия других ресурсов и может обеспечить потребности дома в отоплении и горячем водоснабжении. О других альтернативных способах отопления можно почитать здесь.

Преимущества и недостатки системы

Прежде чем собственник решит инвестировать средства в геотермальное отопление дома под ключ цена которого зависит от многих критериев, он должен знать все плюсы и минусы. Они довольно обширны и не ограничиваются лишь большими первоначальными вложениями и отличной отдачей в работе оборудования в перспективе.

Положительные моменты

Если не брать в расчет огромные финансовые затраты, необходимые для проведения земляных работ и покупки насоса, то геотермальная энергия может дать отличные дивиденды. По сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии, геотермальная энергия имеет весомые преимущества – она использует относительно постоянный источник энергии. Это означает, что она не зависит от ветра, солнца, температуры за окном и может работать в режиме 365/24/7 независимо от времени года и прочих внешних условий.

Для геотермальной системы характерен простой и понятный принцип работы. Геотермальное отопление дома при этом является выбором людей, проявляющих заботу об экологии, ведь в процессе эксплуатации побочные выбросы минимальны, а тепло вырабатывается из возобновляемых источников энергии.

Высокая эффективность в сочетании с низкими эксплуатационными расходами позволяет геотермальной системе занять лидирующие позиции в рейтинге альтернативных источников энергии. При этом оборудование, необходимое для функционирования системы имеет малые габариты и отнимает незначительное количество полезного пространства. Так, насос на отопление занимает столько же места, сколько и традиционный газовый котел.

Кроме того, срок службы геотермального теплового насоса достаточно велик – он составляет минимум два десятка лет, при этом трубы, используемые для оборудования теплообменника под землей, имеют еще более солидную гарантию. Производители обещают, что они надежно прослужат в системе отопления до пятидесяти лет. Также стоит добавить, что делая своими руками геотермальное отопление собственник может рассчитывать на бесшумную работу всех компонентов системы, их долговечность и функциональность. Если в доме нет газа, то наша статья «Как организовать отопление загородного дома без газа?» будет полезной.

Критика геотермальной системы

Среди характеристик геотермальных систем встречаются и негативные моменты. Специалисты отмечают, что монтаж геотермальных систем отопления подходит далеко не для всех домов. В частности, дома, расположенные на скалистых участках не могут быть оборудованы геотермальными энергоблоками. Еще одним минусом является то, что насос для отопления в частном доме купить могут далеко не все, ведь прибор отличается от аналогов очень высоким ценником.

Реалии таковы, что на сегодняшний день позволить себе использование экологичного геотермального отопления могут лишь состоятельные люди, бюджет которых рассчитан на огромные капиталовложения в обустройство дома.

Подбор насоса для системы отопления должен проводить грамотный специалист после проведения ряда тепловых, гидравлических и геодезических расчетов.

Установка системы сопровождается масштабными и дорогостоящими работами, поэтому собственнику в процессе монтажа трубопроводов придется постоянно увеличивать статьи затрат и быть готовым к непредвиденным расходам. Непосредственная установка оборудования предполагает работу целой команды профессионалов, имеющих достаточный уровень квалификации для реализации столь сложного и ответственного проекта.

Окончательное решение

При принятии окончательного решения стоит учитывать, что геотермальная система отопления своими руками имеет огромный потенциал, и в перспективе может стать одной из самых востребованных и рациональных систем обогрева домов. Термальные и грунтовые тепловые насосы являются отличной альтернативой другим источникам энергии. Несмотря на то, что монтаж системы изначально обойдется дороже, значительные первоначальные затраты окупятся с течением времени и позволят на протяжении долгих лет пользоваться недорогим и эффективным отоплением, которое дает энергия земли для отопления дома или квартиры.

Отопление дома Геотермальное


Геотермальное в переводе означает тепло земли. Бесконечный экологический источник энергии, которую люди все более успешно учатся добывать. Существует общее понятие геотермальная энергетика, в него входят все известные способы получения возобновляемой энергии земли:

Геотермальное тепло

  • Термальные электростанции по всему миру успешно вырабатывают электричество, используя гейзеры и подземные горячие источники. Пар крутит турбины и бла-бла-бла…. Дальше думаю объяснять не нужно.
  • Геотермальное отопление, еще одна разновидность. В этом случае гейзеры и вулканы не требуются, в ход идет тепло накопленное землей за лето. Грунт ниже точки промерзания, всегда имеет температуру +8 С. Понятно, что такого тепла не достаточно для обогрева дома. На помощь приходят «холодильники наоборот» или тепловые насосы, которые извлекают +8 и преобразуют в +55. Как это происходит читайте ниже.

Принцип работы геотермального отопления.


Чтобы не утомлять читателя терминами и незнакомыми словами, попробуем объяснить суть происходящего простым языком. Нужно подойти к холодильнику, потрогать его с обратной стороны. Правильно, она горячая! Так морозильная камера избавляется от тепла полученного при заморозке продуктов. Принцип работы геотермального отопления дома тот же, только «морозильная камера-земляной контур», охлаждает землю вокруг дома, а полученную энергию, преобразуя перекачивает в дом.

Геотермальное отопление дома надежно?

Использование холодильников на практике показало свою высокую надежность. У ваших друзей или родственников наверняка сохранились древние холодильники с разваливающимися корпусами, но компрессор при этом отлично работает. Геотермальное отопление частного дома, применяет холодильный компрессор более высокой мощности. Ломается он не чаще холодильника!
Грунтовый коллектор геотермального отопления состоит из пластиковой трубы заполненной теплоносителем, выйти из строя там просто нечему.
Грунтовый тепловой насос «SUNDUE»для геотермального отопления давно и прочно зарекомендовала себя в России. Первый образец трудится с 2002 года. Заявленный ресурс не менее 40 000 часов, По факту, холодильный компрессор способен работать 40 лет и дольше.

Геотермальное отопление дома и экономия.

Геотермальное отопление частного дома экономичнее в 4-5 раз, по сравнению с обычным электрическим котлом. Расходы равны, а часто ниже чем отопление магистральным газом. С учетом 6 летного опыта эксплуатации , могу уверенно говорить, что геотермальное отопление одного квадратного метра дома равно 9 рублям в месяц, для города Новосибирска. Умножьте площадь своего дома на 9 руб, и узнаете ваши возможные счета . Окупаемость в среднем наступает на пятый год эксплуатации. Это зависит от многих факторов, экономия на отоплении остается примерно одинаковой, а способы и стоимость подключения могут отличаться каждый дом уникален .

Геотермальное отопление частного дома безопасно?

Геотермальное отопление дома абсолютно пожаро-взрыво безопасно! Фреон используемый в тепловом насосе аналогичен фреону холодильника, он не несет в себе ни каких угроз.
Вам не страшны утечки, взрыв, пожар.
Нет необходимости выполнять требования газового и пожарного надзора. Собирать разрешения и согласования контролирующих органов. Годами ждать подключения газа.
Геотермальное отопление дома потребует от вас только заявки, и неделю терпения на монтаж оборудования.

Экологичность геотермального отопления.

Над геоконтуром

Экологичность геотермального отопления дома заключается в сокращении выбросов в 5 раз. Только 1/5 часть применяемой энергии, электричество. Основным источником тепла, является энергия солнца. Накопленная землей за летний период энергия солнца, зимой перекачивается на обогрев дома. При правильном расчете и подборе оборудования, внешний грунтовый коллектор отогревается солнцем за пару летних месяцев. Цикл заморозка-отогрев повторяется бесконечно. Экология участка не нарушается. На поверхности будут прекрасно себя чувствовать клумбы, кустарники, плодовые деревья. Можно устанавливать теплицы, парники, одним словом полноценно обрабатывать землю.

Способы подключения геотермального отопления.

Геоконтур

  • Вертикальный грунтовый способ подключения . Применяется при плотной застройке участка. Бурятся вертикальные скважины и в них опускается геотермальный зонд.
  • Горизонтальный грунтовый способ подключения геотермального отопления подразумевает укладку труб теплосборного контура в траншеи. Из за отсутствия буровых работ существенно дешевле предыдущего способа.
  • Переливная система геотермального отопления. Вода из скважины прогоняется через тепловой насос, там она охлаждается и сбрасывается в другую скважину.
  • Геотермальное отопление дома от ближайшего водоема. Это затопленный в водоеме геоконтур теплового насоса который собирает тепло из воды.
  • Воздушный блок геотермального отопления дома, применяется для отбора тепловой энергии из окружающего воздуха. В Сибири применяется как вспомогательный геотермальному способу из за низких температур зимой.

Геотермальное отопление дома с теплым водяным полом.


Водяные теплые полы, наиболее полно реализуют потенциал геотермального отопления частного дома. С теплыми полами экономия электроэнергии составляет, 1 kw потраченной электроэнергии дает вам 5kw тепла. С обычными приборами отопления, вы получите 3,5kw тепла. Такая существенная разница возникает из, за разности температуры. Для водяного пола она в среднем составляет 35 градусов, а радиаторная система требует минимум 55 градусов температуры теплоносителя. Чем ниже, для отопления дома требуется температура теплоносителя, тем выше коэффициент преобразования теплового насоса.

ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

Геотермальный тепловой насос

Купить тепловой насос вода-вода, вы можете в нашей компании. В наличии и под заказ имеются модели различной мощности и производительности, от 8,5 kw до 42 kw. SDW-EVI это надежный тепловой насос, разработанный для Сибири.

  • Геотермальный тепловой насос комплектуется скролл компрессором (ЭВИ).
  • Увеличенная производительность системы за счет увеличения переохлаждения.
  • Функция реверса, позволяет тепловому насосу работать в режимах отопление-кондиционирование.
  • Коэффициент преобразования СОР 3,9 при режиме -5W35.
  • Функция подготовки воды для горячего водоснабжения.
  • Увеличенная выходная температура теплоносителя – до 65°C
  • Пониженный уровень шума компрессорного агрегата – до 38дБ

Инверторный тепловой насос Droid

Универсальный тепловой насос Droid, универсален во всем. В одном моноблоке смонтированы бак косвенного нагрева ГВС и непосредственно сам тепловой насос. Получаем экономию места для установки и избавляемся от покупки отдельного бака косвенного нагрева. Вода ГВС в данной модели нагревается быстрей и горячей чем в традиционных схемах, за счет отсутствия промежуточных теплообменников.

Дроид монтируется с DX геоконтуром прямого испарения. Данный геоконтур производительней традиционного гликолевого на 20%. В итоге получаем экономию площади занимаемой геотермальным контуром и снижение цены на монтаж.

Тепловой насос Дроид позволяет монтаж в гибридном, геотермально-воздушном исполнении. В случае нехватки площади под геотермальный контур, Droid дополняется внешним воздушным блоком как у кондиционера. Внешний блок в межсезонье берет на себя функцию сбора тепла из уличного воздуха, тем самым разгружая недоразмеренный геотермальный контур.

ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР ATWS СОХРАНЯЕТ ТЕПЛО ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ДОМА

Емкость накопитель ATWS 0,2 0,3 0,5 М3 Буферный бак, устанавливается совместно с солнечным коллектором а так же с геотермальным насосом.
Позволяет аккумулировать избыточную теплоэнергию и расходовать тепло когда главный нагревательный прибор находится в состоянии покоя.
Теплоаккумулятор применяется при наличии двойных тарифов на электроэнергию, он накапливает тепло по низкому тарифу.

Геотермальный универсальный тепловой насос «Грунт-воздух-вода»

геотермальный тепловой насос SDW-INV

инверторный-геотермалиный тепловой насос»Грунт-вода»

Тепловой аккумулятор ATWS

Доступные системы отопления, Висконсин — Earth Energy

Компания Earth Energy Systems, расположенная в Сайрене, штат Висконсин, является надежным поставщиком широкого спектра систем отопления, вентиляции и охлаждения. Мы предоставляем доступные по цене системы отопления в Висконсине, а также решения для кондиционирования воздуха и услуги по ремонту для коммерческих и жилых клиентов. Наша компания предлагает печи, геотермальные системы, геотермальные тепловые насосы, гаражные обогреватели, кондиционеры, системы фильтрации воздуха, термостаты и многое другое.

Мы также предоставляем услуги по ремонту различных нагревательных и охлаждающих устройств. Обладая более чем 20-летним опытом, мы успешно обеспечиваем превосходный комфорт в жилых и коммерческих зданиях в прилегающих районах Висконсина.

Эксперты компании Earth Energy известны своими интеллектуальными решениями, обеспечивающими эффективную и бесперебойную работу вашего оборудования HVAC. В нашей организации работают опытные профессионалы, которые обучены выполнять все ваши проекты по кондиционированию и отоплению.Нужен ли вам кондиционер для дома или централизованная система охлаждения для офиса, вы можете быть уверены, что с помощью Earth Energy вы обязательно получите доступные и эффективные решения HVAC.

Как жилые, так и коммерческие клиенты могут воспользоваться нашими кондиционерами и системами отопления (от энергоэффективных брендов, таких как Mitsubishi, Electric и Trane).

Являясь ведущим поставщиком решений для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, мы также поставляем геотермальные системы от WaterFurnance.Продукты, предназначенные для жилых и коммерческих помещений, созданы с надежными функциями, чтобы вы чувствовали себя комфортно, не тратя на это целое состояние.

Earth Energy Systems понимает, что системы HVAC требуют значительных инвестиций. Мы предлагаем системы, сначала анализируя ваши потребности. Мы ориентируемся на цель предоставления клиентам лучших доступных систем отопления и охлаждения. Мы также готовы поддерживать ваши системы вентиляции и кондиционирования в рабочем состоянии в течение длительного времени.

Нужны продукты для отопления и охлаждения для нового дома или вы хотите заменить свою старую систему? Вы можете положиться на Earth Energy Systems для получения экспертных услуг.Мы стремимся удовлетворить потребности наших клиентов в отоплении и охлаждении наиболее доступным и эффективным способом. Наши специалисты доступны круглосуточно, чтобы предоставить вам лучшие системы отопления и охлаждения. Независимо от ваших потребностей, мы установим, отремонтируем и обслужим вашу систему вентиляции и кондиционирования.

Программа обслуживания Comfort Club от Earth Energy System

Приглашаем вас присоединиться к нашей программе обслуживания Comfort Club!

Это не просто сервис. Речь идет о максимальной производительности и уверенности в том, что вам есть кому звонить 24/7, если вам нужна помощь.В Earth Energy Systems мы подчеркиваем важность обслуживания ваших систем отопления и охлаждения. Чтобы продлить срок службы вашего отопительного и охлаждающего оборудования, мы с гордостью предоставим вам программу профилактического обслуживания.

Ознакомьтесь с подробностями нашей программы технического обслуживания Comfort Club:

• Ежегодно мы будем очищать и проверять ваше отопительное и/или охлаждающее оборудование.

• Плановое техническое обслуживание снижает вероятность непредвиденных проблем, но если вам потребуется ремонт, вы получите приоритетное обслуживание как член клуба.Ваши проблемы с обслуживанием становятся нашей первой заботой.

• Вы получите 10% скидку на все запчасти за 159 долларов США плюс налог в год (за дополнительный прибор добавьте 20 долларов США, или только за печь или кондиционер вычтите 20 долларов США).

Крайне важно защитить все инвестиции в вашей жизни. Ваши системы отопления и охлаждения ничем не отличаются от вашего автомобиля. Они оба нуждаются в постоянном обслуживании для поддержания пикового рабочего состояния и продления срока службы. Периодическое техническое обслуживание и осмотр вашего оборудования обеспечивают его безопасную работу, помогая защитить безопасность и благополучие вашей семьи.

Мы стремимся удовлетворить потребности наших клиентов в отоплении и охлаждении наиболее доступным и эффективным способом. Участники программы обслуживания Comfort Club — наши самые счастливые и довольные клиенты. Они видели, как продлевается срок службы их систем отопления и охлаждения. Незначительные проблемы с HVAC могут превратиться в полные сбои. Вы можете избежать этого, внедрив программу профилактического обслуживания.

Готовы вступить в Клуб Комфорт? Свяжитесь с нами по телефону 715-349-2314, чтобы зарегистрироваться сегодня! Как всегда, наши специалисты доступны круглосуточно.предоставить вам лучшие системы отопления и охлаждения. Независимо от ваших потребностей, мы установим, отремонтируем и обслужим вашу систему вентиляции и кондиционирования.

Это не просто сервис. Речь идет о максимальной производительности и уверенности в том, что вам есть кому звонить 24/7, если вам нужна помощь.

Просмотрите и отметьте нашу страницу в Facebook, чтобы оставаться в курсе событий Earth Energy Systems

Earth Energy Systems предоставляет услуги по охлаждению и обогреву в Висконсине. Прочтите наш блог о советах по отоплению и переменному току в округе Бернетт и за его пределами!

Сократите счета за отопление зимой — 17 бесплатных и недорогих способов сэкономить деньги этой зимой!

Системы фильтрации воздуха в округе Полк, Висконсин

Earth Energy Systems в Сайрене, штат Висконсин, несет системы фильтрации чистого воздуха Trane CleanEffects; которая является самой эффективной в мире системой фильтрации воздуха для всего дома!

СТАНДАРТНЫЕ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛИ, ПРЕДСТАВЛЯЕМЫЕ НА РЫНКЕ, ИМЕЮТ ОЧЕНЬ ПЛОТНЫЕ ФИЛЬТРЫ.

Это означает, что они пытаются остановить пыль, задерживая ее в слегка пористом фильтре. Чем меньше пор, тем больше пыли он может задержать. Однако это не только останавливает пыль и грязь, но и препятствует движению воздуха. В результате количество воздуха, проходящего через вашу систему, уменьшается, что делает вас не таким удобным. Следовательно, менее эффективно очищается воздух. Падение давления  — это термин, используемый для характеристики снижения давления воздуха  от нагнетания компрессора до фактической точки использования.Чрезмерное падение давления  приведет к снижению производительности системы и чрезмерному потреблению энергии.

Революционная система фильтрации воздуха Trane CleanEffects имеет самый низкий перепад давления при максимально возможной эффективности. Наша уникальная запатентованная технология позволяет воздуху свободно проходить через самую современную систему фильтрации. Результат? Больше вашего воздуха очищается быстрее и эффективнее, чем с чем-либо еще на рынке.

В TRANE CLEAN EFFECTS ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ЗАПАТЕНТОВАННАЯ РЕВОЛЮЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Прежде всего, он удаляет до поразительных 99.98% переносимых по воздуху аллергенов из воздуха, проходящего через фильтр, что делает его в 8 раз более эффективным, чем даже самые лучшие комнатные фильтры HEPA, и до 100 раз более эффективным, чем стандартный 1-дюймовый фильтр.

Более того, система Trane CleanEffects была протестирована на эффективность LMS Technologies и компанией Environmental Health & Engineering, Inc. (EH&E), а результаты подтверждены профессорами Гарвардской школы общественного здравоохранения, поэтому вы знаете, что получаете фильтрацию воздуха. система, как никакая другая.

Фильтрация

CleanEffectsTM может помочь тем, кто страдает от респираторной недостаточности, уменьшая «триггеры», вызывающие эти приступы. Многие распространенные аллергены достаточно малы, чтобы обойти естественную защиту организма и проникнуть глубоко в легкие, усугубляя респираторные заболевания. Поскольку фильтры CleanEffects размером до 0,1 микрона, что в 700 раз меньше человеческого волоса, они чрезвычайно эффективно удаляют споры, плесень, пыльцу, перхоть домашних животных, грязь и пыль, предотвращая их попадание в воздух и легкие.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЗДУШНОЙ СИСТЕМЫ TRANE CLEAN EFFECTS
  • Удаление до 99,98 % частиц и аллергенов из отфильтрованного воздуха в помещении. Он удаляет частицы размером до 0,1 микрона — 1/1000 диаметра человеческого волоса — размер, который ускользает от большинства воздухоочистителей.
  • Лучшая в отрасли скорость подачи чистого воздуха 1200.
  • Прежде всего, низкие эксплуатационные расходы, отсутствие необходимости покупать сменные фильтры.
  • Легко видимые индикаторы очистки снаружи устройства.
  • Легко очищаемые фильтры — просто пылесосьте или промывайте их каждые 3–9 месяцев (в зависимости от интенсивности использования).
  • Простая установка.
  • Тихая работа
  • Разработано так, чтобы его выбросы были намного ниже 50 частей на миллиард (ppb), установленного FDA для добровольных выбросов медицинских устройств. Trane CleanEffects выделяет незначительное количество озона – менее 0,3 частей на миллиард в жилое пространство. Чтобы представить это в перспективе, типичные уровни озона летом на открытом воздухе составляют от 60 до 90 частей на миллиард, а уровни внутри помещений могут сильно различаться, но обычно составляют от 12 частей на миллиард до более чем 80 частей на миллиард.Тестирование Trane CleanEffects сторонними организациями показало, что в доме, где установлена ​​система Trane CleanEffects, озона не больше, чем естественно в окружающей среде
  • Отраслевой эталон, поддержка и проверка третьими сторонами, которые сделали своим бизнесом информацию о чистом воздухе. Эксперты из LMS Technologies, EH&E, Гарвардской школы общественного здравоохранения и других ведущих университетских исследований показывают, что Trane CleanEffects является лучшей системой фильтрации воздуха на рынке.
  • Низкий перепад давления

ГАРАНТИРОВАННЫЕ ГАРАНТИИ

Trane CleanEffects имеет десятилетнюю ограниченную гарантию на электронику системы и пятилетнюю ограниченную гарантию на детали системных фильтров.

Расширенные гарантии доступны для Trane CleanEffects, а также для остальной части вашей системы Trane. За подробностями обращайтесь к установщику.

Спросите у Earth Energy Systems о фильтрации воздуха в Висконсине.

Загрузить брошюру по системам фильтрации чистого воздуха Trane CleanEffects

Геотермальная энергия: использование земли для обогрева зданий и выработки электроэнергии

Геотермальная энергия: использование земли для обогрева зданий и выработки электроэнергии

Центр устойчивых энергетических технологий / Mario Cucinella Architects.Image Cortesia de Mario Cucinella Architects Sharehare
  • Twitter

  • Pinterest

  • WhatsApp

  • Mail

или

HTTPS: //www.archdaily .com/975502/geothermal-energy-using-the-earth-to-heat-buildings-and-generate-electricity

В отличие от воздуха, температура недр очень мало меняется в течение года или в зависимости от географического положения.В нескольких метрах ниже поверхности температура земли колеблется от 10 до 21°C (от 50 до 70°F) в зависимости от региона. Копните глубже, и температура возрастет от 20 до 40 градусов по Цельсию на километр, достигая ядра Земли, которое приближается к 5000 °C. На самом деле думать о том, как мы обитаем в сфере, вращающейся по орбите в космосе, со светящимся центром, для некоторых может быть неприятно. Тем не менее, может быть полезно узнать, что использование формирующейся Земли энергии для выработки электроэнергии является устойчивым и эффективным способом, который уже распространен в некоторых странах.В то же время мы также можем использовать умеренную температуру в нескольких метрах под землей, чтобы акклиматизировать здания, будь то в жарком или холодном климате.

Термы Вальс / Петер Цумтор. Изображение © Фернандо Герра | FG+SG

Горячие источники являются хорошим примером того, как можно использовать разницу температур в слоях Земли. Либо из-за какого-то вулканического апвеллинга, либо из-за самого температурного градиента термальные воды естественным образом нагреваются и выходят на поверхность в некоторых местах.Поскольку они обычно имеют более высокое содержание минералов, чем обычная вода, их, как правило, назначают для расслабления и даже для облегчения боли и болезней. Знаковым проектом являются термальные ванны Петера Цумтора в швейцарском городе Вальс, почти святилище этих вод. Горячие источники есть во всем мире, но есть страны, где подземные источники более активны. Исландия известна наличием множества горячих источников, разбросанных по всей стране. Например, проект Guðlaug Thermal Pools от BASALT Architects интегрируется с прибрежными скалами и создает естественный бассейн с подогревом прямо рядом с пляжем.

Ванны Гудлауг / BASALT Architects. Image © Magnús Aðalmundsson

Помимо отдыха, можно использовать тепло, содержащееся в горных породах и жидкостях под земной корой, для выработки электроэнергии. Геотермальная энергия была первоначально использована в Италии в 1904 году, и с тех пор она расширилась и была признана хорошим источником возобновляемой энергии. Для этого выкапываются колодцы для доступа к горячему пару и воде, содержащейся в недрах. При подъеме на поверхность это тепло используется для привода турбин, вырабатывающих электроэнергию.Геотермальная энергия используется более чем в 20 странах, таких как Индонезия, Мексика и Япония, при этом Соединенные Штаты являются крупнейшим производителем.

Несмотря на то, что этот тип энергии практически чист и выделяет мало CO2, у него есть некоторые недостатки. Во-первых, это высокая начальная стоимость установки, а также выброс диоксида серы и сероводорода. Могут происходить и небольшие землетрясения, так как они действуют вдоль тектонических плит земной коры.

Геотермальные насосные станции / ПК Архитектор.Image Cortesia de PK Arkitektar

С помощью аналогичного механизма можно также нагревать воду и распределять ее по инфраструктурным сетям. PK Arkitektar разработала комплекс геотермальных насосных станций в столице Исландии Рейкьявике. Сегодня каждый дом в Рейкьявике отапливается геотермальной водой, что делает старую систему отопления на жидком топливе, которая производила дым, сжигала ископаемое топливо и загрязняла воздух в городе, устарела.

Transoceánica Building / +arquitectos. Image Cortesia de +arquitectos

Также можно использовать разницу температур между поверхностью и недрами для обогрева и охлаждения зданий.По сути, система состоит из проложенных рядом со зданием подземных труб, заполненных водой или какой-либо другой жидкостью, и теплового насоса. Это приведет к тому, что жидкость будет постоянно течь по трубам из-под земли на поверхность, обмениваясь теплом с землей. Затем это устройство может питать систему кондиционирования воздуха здания через воздуховоды или использоваться для нагрева воды. Если температура земли выше температуры окружающего воздуха, тепловой насос будет передавать тепло от земли к зданию.Он также может работать в обратном направлении, перемещая тепло от окружающего воздуха здания к земле, охлаждая здание. Для более подробного объяснения прочитайте этот материал, разработанный EPA (Агентство по охране окружающей среды США).

Отель Экко / Архитектура DISSING+WEITLING. Image Cortesia de DISSING+WEITLING Architecture

Существует несколько примеров использования геотермальной энергии для кондиционирования воздуха в зданиях. На рабочем месте Gare Maritime Workspace, спроектированном Neutelings Riedijk Architects + Bureau Bouwtechniek, 12 колодцев глубиной 140 метров обеспечивают охлаждение пространства в дополнение к нескольким другим технологическим и устойчивым аспектам, включенным в проект.В детском саду Sant Pere Pescador, принадлежащем Abar + Ovidi Alum, водопровод, проходящий через подвал двора, подключен к системе напольного отопления, обеспечивая кондиционирование воздуха в здании. В отеле Ecco от DISSING+WEITLING Architecture в Дании геотермальная система является частью общей концепции. Согласно мемориалу проекта, «дизайн здания оптимизирован во всех отношениях, не только за счет использования геотермального отопления/охлаждения и солнечной энергии, но и за счет круглой формы самого плана этажа, что позволяет наилучшим образом использовать доступное пространство, короткие расстояния внутри здания и минимальные потери тепла из-за малой площади поверхности.

Gare Maritime Workspace / Neutelings Riedijk Architects + Bureau Bouwtechniek. Image Cortesia de Neutelings Riedijk Architects + Bureau Bouwtechniek Ecco’s Hotel / DISSING+WEITLING Architecture. Image Cortesia de DISSING+WEITLING Архитектура

Использование местных и возобновляемых ресурсов для строительства зданий имеет важное значение для создания лучшего будущего, в котором мы сможем научиться жить в отношениях сотрудничества с природой нашей планеты, а не только в исследованиях.

10 мифов о геотермальном отоплении и охлаждении

Иллюстрация системы геотермального отопления и охлаждения, которая обеспечивает несколько нагрузок для сообщества.Иллюстрация Сары Чейни.

Иллюстрация Сары Чейни.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Представьте себе дом, в котором всегда комфортная температура, а система отопления и охлаждения находится вне поля зрения. Эта система работает эффективно, но не требует обширного обслуживания или знаний со стороны владельцев.

Воздух пахнет свежестью; слышно щебетание птиц и ленивый шелест ветра в кронах деревьев. Дом делится энергией с землей, подобно тому, как корни деревьев обменивают жизненно важные элементы на свои листья и ветки.Звучит удобно, не так ли?

Геотермальное отопление и охлаждение делают эту мечту реальностью. Геотермальная система ОВКВ (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) приводит здание в гармонию с землей под ним, используя преимущества подземных температур для обогрева зимой и охлаждения летом.

Как работает геотермальное отопление и охлаждение

Наружная температура колеблется в зависимости от сезона, но подземная температура не меняется так резко благодаря изолирующим свойствам земли.От четырех до шести футов под землей температура остается относительно постоянной круглый год. Геотермальная система, которая обычно состоит из внутреннего блока обработки и заглубленной системы труб, называемой контуром заземления, и/или насоса для обратной закачки, использует эти постоянные температуры для получения «бесплатной» энергии.

(Обратите внимание, что геотермальное отопление, вентиляция и кондиционирование не следует путать с «геотермальной энергией» — процессом, посредством которого электричество вырабатывается непосредственно из тепла внутри земли. Это происходит в масштабе коммунальных услуг и использует различные процессы, обычно нагревая воду для кипение.)

Трубы, составляющие контур заземления, обычно изготавливаются из полиэтилена и могут быть закопаны под землю горизонтально или вертикально, в зависимости от особенностей участка. Если водоносный горизонт доступен, инженеры могут предпочесть спроектировать систему «открытого цикла», в которой скважина бурится в подземные воды. Вода закачивается, проходит через теплообменник, а затем возвращается в тот же водоносный горизонт посредством «обратной закачки».

Схема работы геотермальных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Иллюстрация из Modern Geothermal HVAC.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Зимой жидкость, циркулирующая по контуру заземления системы или колодцу, поглощает аккумулированное тепло из земли и переносит его внутрь помещения. Внутренний блок сжимает тепло до более высокой температуры и распределяет его по всему зданию, как если бы это был кондиционер, работающий в обратном направлении. Летом геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха забирает тепло из здания и переносит его через контур заземления/насос в колодец обратной закачки, где тепло передается более прохладной земле/водоносному горизонту.

В отличие от обычных систем отопления и охлаждения, геотермальные системы HVAC не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла; они просто передают тепло к земле и от нее. Как правило, электроэнергия используется только для работы вентилятора, компрессора и насоса агрегата.

Геотермальная система охлаждения и отопления состоит из трех основных компонентов: блока теплового насоса, жидкого теплоносителя (открытого или замкнутого контура) и системы подачи воздуха (воздуховодов) и/или лучистого отопления (в этаже или в другом месте).

Геотермальные тепловые насосы, а также все другие типы тепловых насосов имеют рейтинг эффективности в соответствии с их коэффициентом полезного действия или COP. Это научный способ определить, сколько энергии перемещает система по сравнению с тем, сколько она использует. Большинство систем геотермальных тепловых насосов имеют КПД от 3,0 до 5,0. Это означает, что на каждую единицу энергии, используемую для питания системы, отводится от трех до пяти единиц тепла.

Геотермальные системы требуют минимального обслуживания. При правильной установке, что очень важно, заглубленная петля может прослужить не одно поколение.Вентилятор, компрессор и насос агрегата размещены в помещении и защищены от суровых погодных условий, поэтому их срок службы составляет многие годы, а часто и десятилетия. Обычно периодические проверки и замена фильтров, а также ежегодная очистка змеевика являются единственным необходимым обслуживанием.

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используются более 60 лет в США и за их пределами.

Они работают с природой, а не против нее, и не выделяют парниковых газов. (Как упоминалось ранее, они потребляют меньше электроэнергии для работы, потому что связаны со средней температурой земли.)

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования становятся обычным явлением в экологически чистых домах в рамках растущего движения за экологичное строительство. В прошлом году на «зеленые» проекты приходилось 20 процентов всех новых домов, построенных в США. К 2016 году в статье Wall Street Journal прогнозировалось, что зеленое жилье вырастет с 36 миллиардов долларов в год до 114 миллиардов долларов. Это приближается к 30-40 процентам всего рынка жилья.

Но большая часть информации о геотермальном отоплении и охлаждении основана на устаревшей информации или откровенных мифах.В нашей новой книге Modern Geothermal HVAC Engineering and Control Applications (Egg/Cunniff/Orio-McGraw-Hill 2013) соавторы Грег Каннифф, Карл Орио и я развеяли многие из этих мифов.

Развенчаны мифы о геотермальных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

1. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не считаются возобновляемой технологией, поскольку они используют электричество.

Факт: Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования используют только одну единицу электроэнергии для перемещения до пяти единиц охлаждения или обогрева от земли к зданию.

2. Фотоэлектрическая и ветровая энергия являются более благоприятными возобновляемыми технологиями по сравнению с геотермальными системами HVAC.

Факт: Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха удаляют из электрической сети в четыре раза больше потребляемых киловатт-часов на каждый потраченный доллар, чем фотоэлектрическая и ветровая энергия добавляют к электрической сети. Эти другие технологии, безусловно, могут играть важную роль, но геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования часто являются наиболее экономически эффективным способом снижения воздействия на окружающую среду кондиционирования помещений.

3. Для геотермальных систем отопления, вентиляции и кондиционирования требуется много дворов или земельных участков для размещения контуров заземления полиэтиленовых труб.

Факт: В зависимости от характеристик площадки контур заземления может быть заглублен вертикально, что означает, что требуется небольшая надземная поверхность. Или, если есть доступный водоносный горизонт, к которому можно подключиться, потребуется всего несколько квадратных футов недвижимости. Помните, что вода возвращается в водоносный горизонт, откуда она поступила, после прохождения через теплообменник, поэтому она не «используется» или иным образом подвергается негативному воздействию.

4. Геотермальные тепловые насосы HVAC шумные.

Факт: Системы работают очень тихо, снаружи нет оборудования, которое могло бы беспокоить соседей.

Техник осматривает геотермальную вентиляционную установку.

Фото предоставлено Jay Egg

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

5. Геотермальные системы со временем «изнашиваются».

Факт: Земные петли могут существовать в течение нескольких поколений. Теплообменное оборудование обычно служит десятилетиями, так как оно защищено в закрытом помещении.Когда его необходимо заменить, расходы намного меньше, чем установка всей новой геотермальной системы, поскольку установка петли или скважины является наиболее дорогостоящей. Новые технические рекомендации устраняют проблему удержания тепла в грунте, поэтому с ним можно обмениваться теплом неограниченное время. В прошлом некоторые системы неправильного размера со временем перегревали или переохлаждали землю до такой степени, что система больше не имела достаточного температурного градиента для функционирования.

6. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха работают только в режиме обогрева.

Факт: они так же эффективно работают при охлаждении и при желании могут быть сконструированы таким образом, что не требуют дополнительного резервного источника тепла, хотя некоторые заказчики считают более рентабельным иметь небольшую резервную систему только в самые холодные дни, если это означает их петля может быть меньше.

7. Геотермальные системы HVAC не могут одновременно нагревать воду, бассейн и дом. Факт: Системы могут быть рассчитаны на одновременную работу с несколькими нагрузками.

8. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха укладывают линии хладагента в землю.

Факт: В большинстве систем в контурах или линиях используется только вода.

9. Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования используют много воды.

Факт: Геотермальные системы фактически не потребляют воду. Если водоносный горизонт используется для теплообмена с землей, вся вода возвращается в тот же водоносный горизонт. В прошлом существовало несколько операций «накачки и сброса», при которых вода после прохождения через теплообменник тратилась впустую, но сейчас они встречаются крайне редко. При коммерческом применении геотермальные системы HVAC фактически устраняют миллионы галлонов воды, которые в противном случае испарялись бы в градирнях в традиционных системах.

10. Геотермальная технология HVAC невозможна с финансовой точки зрения без федеральных и местных налоговых льгот.

Факт: Федеральные и местные льготы обычно составляют от 30 до 60 процентов от общей стоимости геотермальной системы, что часто может сделать начальную цену системы конкурентоспособной по сравнению с обычным оборудованием. Стандартные системы ОВКВ с воздушным источником стоят около 3000 долларов за тонну мощности нагрева или охлаждения при новом строительстве (в домах обычно используется от одной до пяти тонн). Стоимость геотермальных систем HVAC начинается примерно с 5000 долларов за тонну и может достигать 8000 или 9000 долларов за тонну.Тем не менее, новые методы установки снижают затраты до такой степени, что цена становится ближе к обычным системам при правильных условиях.

Факторы, которые помогают снизить стоимость, включают экономию за счет масштаба для общественных, коммерческих или даже крупных жилых помещений и усиление конкуренции в отношении геотермального оборудования (особенно со стороны таких крупных брендов, как Bosch, Carrier и Trane). Открытые контуры с использованием насоса и обратной закачки дешевле в установке, чем закрытые контуры.

Спасибо за тысячи лайков и сотни комментариев! National Geographic закрыл комментарии для этого блога.Пожалуйста, продолжайте беседу и получите ответы на вопросы о геотермальном отоплении и охлаждении в блоге Джея Эгга «Вопросы и ответы о геотермальном отоплении и охлаждении»

. (McGraw-Hill 2013) с Грегом Канниффом и Карлом Орио. В 2010 году вместе с Брайаном Кларком Ховардом из National Geographic он написал книгу «Геотермальное отопление, отопление и охлаждение ». Джей консультирует представителей отрасли геотермального отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.Ранее он работал установщиком технологии через свою компанию EggGeothermal.

Что лучше для окружающей среды: геотермальные системы отопления или геотермальные системы охлаждения?

В 2009 году жители Маунт-Эйри, штат Мэриленд, возможно, заметили странные вещи, происходящие на заднем дворе дома Майка Диксона на Саут-Мэйн-Стрит. Диксон бурил отверстия. Один здесь, другой там. Диксон не искал зарытых сокровищ. Он не бурил воду.

Вместо этого Диксон бурил скважины для установки геотермальной системы отопления и охлаждения [источник: Cochrun].

Диксон вырыл две ямы глубиной 450 футов (137,16 метра). Когда он закончил, Диксон проложил полиэтиленовые трубы в земле. Он подключил эти трубы к специальному блоку, который мог обогревать его дом зимой и охлаждать летом. Источником всей этой силы является сама Земля [источник: Cochrun].

Земля полна безграничного источника энергии. Он называется геотермальный от греческих слов geo , или «земля», и therme , или «тепло».

Глубоко внутри планеты много горячей воды и пара — чем глубже вы идете, тем жарче становится.На самом деле ядро ​​Земли настолько горячее, что может расплавить горную породу, известную как магма. Часть магмы выходит через трещины в земной коре. Однако большая часть магмы остается под поверхностью, нагревая бассейны с водой. Большая часть этой горячей воды находится под землей в геотермальных резервуарах. Иногда эта горячая вода выходит на поверхность и скапливается в горячих источниках или извергается в виде гейзеров.

Люди веками знали о преимуществах геотермальной энергии. Древние римляне использовали горячие источники для обогрева домов. В 1892 году Бойсе, штат Айдахо, начал использовать воду из близлежащего горячего источника для обогрева некоторых городских зданий.Сегодня в Бойсе находится крупнейшая геотермальная система прямого использования в Соединенных Штатах, обеспечивающая теплом более 55 предприятий в центре города [источник: город Бойсе].

В отличие от нефти и других ископаемых видов топлива, геотермальная энергия является возобновляемой. Это чисто, много, и как только вы сделаете первоначальные инвестиции в настройку системы — это дешево. Диксон говорит, что установка его геотермальной системы обошлась почти в 40 000 долларов. Но, по мнению Диксона, государственные налоговые льготы и перспектива снижения счетов за электроэнергию сделали геотермальную энергию легкой задачей [источник: Cochrun].

Действительно ли геотермальные системы отопления и охлаждения лучше для окружающей среды? Какая система потребляет меньше энергии и может сэкономить ваши деньги? Нажмите на следующую страницу, чтобы узнать.

Земля сама по себе может обеспечивать безуглеродное тепло для зданий

Схема, показывающая, как геотермальные тепловые насосы (GSHP) нагревают и охлаждают здания.

Тепло, хранящееся в земной коре, известное как геотермальная энергия, не содержит углерода и практически неисчерпаемо. Его достаточно, чтобы управлять всей цивилизацией на протяжении поколений, если бы его можно было использовать с минимальными затратами.

Оказалось, что это немалый подвиг, но в последнее время усилия активизировались из-за новой срочности в связи с климатическим кризисом и поиском низкоуглеродных альтернатив ископаемому топливу.

Передовые технологические разработки в этой области (включая, да, лазеры) предназначены для бурения все глубже и глубже, во все более и более горячую породу. Тепло от 302°F (150°C) до 703°F (373°C), когда вода переходит в «сверхкритическую» фазу и выше, может быть использовано для прибыльного производства электроэнергии.

Но электричество — это только половина геотермальной истории. Задолго до того, как люди стали вырабатывать с его помощью электричество, они использовали геотермальное тепло напрямую, среди прочего, для купания, приготовления пищи и обогрева зданий. Прямое геотермальное тепло до сих пор используется в промышленности, сельском хозяйстве и для строительства зданий, но раскрыта лишь малая часть его потенциала.

Когда дело доходит до прямого использования тепла, геотермальные ресурсы не обязательно должны быть такими горячими. Не требуется 300°F, чтобы нагреть воздух в вашем доме до 68°F.Почти все, что имеет температуру 50 ° F или выше (что доступно всего в 10 футах ниже или около того), может быть использовано для чего-то, будь то сушка зерна, работа теплицы, таяние льда на взлетно-посадочных полосах аэропорта или отопление коммерческих зданий.

Прямое использование геотермального тепла. Geovision

Геотермальное тепло доступно почти везде и может использоваться в самых разных областях. У Министерства энергетики США есть исследовательская программа, посвященная этим «низкотемпературным и совместно производимым ресурсам».

Но самое важное применение, на мой взгляд, это использование низкотемпературных геотермальных ресурсов для крупномасштабного отопления и охлаждения зданий.

Отопление и охлаждение зданий не так привлекательно, как электричество в энергетическом мире в наши дни, но это важно, поскольку на него приходится чуть более 12 процентов выбросов парниковых газов в США и большая доля выбросов в городах, многие из которых имеют агрессивные цели декарбонизации. . Для достижения этих целей им необходимо разработать безуглеродное отопление, и геотермальное отопление — один из лучших (из очень немногих) вариантов.

В этом посте мы погрузимся в другую половину геотермальной энергии: тепло.Сначала мы рассмотрим рынок и потребность в низкоуглеродном тепле. Затем мы рассмотрим задействованные технологии и компании и в заключение рассмотрим, как правительство может помочь ускорить разработку геотермальных решений.

Это горячо или, по крайней мере, тепло!

Декарбонизация означает улучшение конкурентной среды для геотермального тепла

Города по всему миру ставят перед собой амбициозные цели по декарбонизации, обещая свести к 2050 году прямые выбросы углерода в атмосферу.Первые три проблемы, с которыми сталкивается обезуглероживающий город, — это электроснабжение, транспорт, а также отопление и охлаждение зданий. Пути к обезуглероживанию электричества и транспорта, хотя и чрезвычайно сложны, по крайней мере, достаточно хорошо изучены: возобновляемые источники энергии, электромобили и хороший городской дизайн, сводящий к минимуму потребность в автомобилях.

Однако для большинства городов тепло остается большим вопросом без ответа.

Печи, работающие на жидком топливе и природном газе, должны быть постепенно выведены из эксплуатации, а это означает, что городам для компенсации потребуется огромное количество низкоуглеродного тепла.А низкоуглеродные варианты гораздо более ограничены по теплу, чем по электричеству.

Некоторые печи могут работать на биометане, другом биотопливе, водороде или топливе, полученном из водорода, но в мире, в основном электрифицированном, жидкое топливо с низким содержанием углерода, скорее всего, будет использоваться для важных применений в промышленности и на транспорте, а не для обогрева вашей жизни. номер.

Большая часть тепла используется для нагрева помещений и воды. DOE

Остается геотермальное централизованное отопление или, на уровне отдельных зданий, электрические варианты, такие как электрическое отопление или тепловые насосы.В тепловых насосах это либо воздух (обмен теплом с наружным воздухом), либо грунт (обмен теплом с землей). Последний гораздо эффективнее. И геотермальное централизованное отопление является наиболее эффективным из всех.

В обезуглероживающем мире именно эти — другие варианты низкоуглеродного отопления — в конечном итоге составят конкурентов в области отопления и охлаждения. Это конкуренция, с которой уже борются некоторые декарбонизирующие города, такие как Бостон. Бостону будет сложно построить много новой электрической инфраструктуры для обогрева зданий электричеством, поэтому он склоняется к геотермальной энергии.

Так какие именно технологии могут обеспечить теплом Земли? Есть две основные категории. Начнем с рассмотрения меньшей стороны.

Геотермальные тепловые насосы являются наиболее эффективным источником тепла для индивидуальных зданий

Включение в этот список геотермальных тепловых насосов (GSHP) является некоторой выдумкой, поскольку технически они не используют геотермальную энергию. Они используют накопленную солнечную энергию от солнечного света, падающего на поверхность Земли. Это только когда вы забираетесь намного глубже или в активные вулканические районы, где вы попадаете в тепло от ядра планеты.Если вы хотите быть точным, GSHP собирают солнечное тепло, хранящееся в неглубокой земле.

Я не думаю, что этот терминологический вопрос имеет такое уж большое значение — в земле тепло!

На глубине от 10 до 1000 футов под поверхностью температура стабильна 54°F, круглый год, по всей стране. GSHP используют этот факт для обогрева и охлаждения зданий. Когда воздух холоднее 54 ° F, они получают тепло от земли; когда жарче 54°F, они отдают тепло земле.

ГШП состоит из двух частей. Первый — это труба «земляного контура», закопанная под землю, по которой циркулирует вода. Благодаря теплопроводности вода отбирает тепло у земли (или возвращает тепло) земле, поэтому чем больше площадь поверхности трубы, тем эффективнее система. Вот почему в общем контуре заземления часто бывает несколько петель трубы. Эмпирическое правило гласит, что одна петля соответствует одной тонне мощности, что соответствует примерно 12 000 БТЕ в час. Среднему американскому дому потребуется от 2 до 3 тонн емкости, то есть от двух до трех петель (или одна очень глубокая).

Вторая часть — это сам тепловой насос, который находится внутри, подключен к контуру заземления и обменивается теплом с водой посредством цикла хладагента с компрессией пара (мало чем отличается от того, как ваш холодильник обменивается теплом с окружающим воздухом). Зимой он забирает тепло у циркулирующей воды и отдает его в воздух, таким образом обогревая здание; летом он забирает тепло из воздуха и отдает его воде, таким образом охлаждая здание.

ОдуванчикДиаграмма, показывающая, как геотермальные тепловые насосы (GSHP) обогревают и охлаждают здания.

Вы можете думать о GSHP как о двух связанных теплопередачах. Через контур заземления вода обменивается теплом с землей; через тепловой насос вода обменивается теплом с воздухом в помещении.

Поскольку температура грунта в основном одинакова на глубине 10 или 1000 футов под землей, что несколько противоречит здравому смыслу, глубина контура заземления не имеет большого значения. Что имеет значение, так это квадратные метры трубы, выставленной на землю. Монтажники используют либо длинные горизонтальные петли, либо глубокие вертикальные петли в зависимости от проекта.(Большинство проектов в наши дни являются «замкнутыми», что означает отсутствие обмена жидкостями с землей, но при определенных обстоятельствах может работать система «открытого цикла», которая работает непосредственно с водой, нагретой землей.)

GSHP не вырабатывает тепло, как мазутная или газовая печь, а собирает тепло из земли. Вода, конечно, не циркулирует сама по себе; для работы ГСХП требуется электричество. Но с точки зрения единиц тепла на единицу энергии — то, что в бизнесе называют коэффициентом полезного действия (КПД) — это единственный наиболее эффективный способ обогрева здания.

Жидкотопливная или газовая печь имеет КПД менее 1; на единицу подводимой энергии выделяется от 0,7 до 0,9 единиц тепла. Нагрев электрическим сопротивлением (плинтусные обогреватели, настенные обогреватели, обогреватели помещений) имеют КПД, равный 1. Воздушные тепловые насосы (ASHP), которые получают тепло из наружного воздуха, а не из земли, несколько различаются в зависимости от температуры воздуха, но в целом может достигать COP 3. GSHP, в зависимости от климата, могут достигать 4 или достигать 6. (Они лучше работают в экстремальных климатических условиях, с большой разницей температур между воздухом и землей, чем в умеренном климате.)

В наилучших условиях эффективность GSHP составляет 600 процентов. Ничто другое, кроме системы централизованного теплоснабжения, обслуживающей несколько зданий, не может сравниться с такой эффективностью.

GSHP — это старая технология — они впервые появились в США примерно в 1940 году — с хорошо известными преимуществами и недостатками. С другой стороны, система работает тихо, эксплуатационные расходы низкие, затраты на техническое обслуживание низкие, нет выбросов загрязняющих веществ внутри помещений или парниковых газов, и она работает долго. (Тепловые насосы внутри могут прослужить 25 лет, контуры заземления могут прослужить 50 и более лет.) Действительно хорошо иметь уже установленный GSHP.

К сожалению, его установка обошлась чертовски дорого. Обычно они стоят от 20 000 до 50 000 долларов первоначальных затрат (немного больше, чем ваша печь на природном газе за 1000 долларов), и их установка обычно требует обширного бурения и земляных работ, которые могут длиться в течение нескольких недель (немного больше, чем 1-2 дня). для газовой печи или АШП). Эти ограничения сделали их непрактичными для большинства домовладельцев.

По крайней мере, на данный момент, когда дело доходит до реконструкции, возникает реальный вопрос, стоят ли GSHP дополнительных затрат по сравнению с ASHP, которые достаточно улучшились, чтобы работать практически в любом климате. Если ASHP недостаточно для данного здания, как правило, дешевле уменьшить потребности в отоплении за счет изоляции и повышения эффективности, чем покупать более крупную систему.

Тем не менее, для новостроек «геотермальная энергия — не проблема», — говорит Адам Сантри, президент Allied Well Drilling. «Вам не нужны никакие [налоговые] кредиты.Включив [GSHP] в свою ипотеку, вы получаете положительный денежный поток в первый месяц». Экономия на тепле больше, чем платеж по кредиту на ГШП, с ходу.

«Да, есть первоначальные затраты, — говорит Алан Скоуби, ветеран отрасли с 40-летним стажем работы в компании GeoPro, Inc. ».

GSHP сталкиваются с проблемой, с которой столкнулись все виды технологий экологически чистой энергии на ранних стадиях их стоимости и кривых развития: хотя они окупаются в долгосрочной перспективе, существенные первоначальные инвестиции часто отпугивают клиентов.Таким образом, двумя ключевыми стратегиями роста являются сокращение этих первоначальных затрат и их распределение во времени за счет разумного финансирования.

Одна новая компания в настоящее время пытается сделать и то, и другое, сосредоточившись на рынке жилья.

Одуванчик пытается упростить геотермальные тепловые насосы

Секретная X Lab в Alphabet (материнская компания Google) занимается проблемами чистой энергии, выделяя компании по ходу дела. Один из них, образованный в 2018 году, называется «Одуванчик», и он напрямую занимается проблемами, которые сдерживали GSHP.

Команда Лютика «выросла не в этой отрасли, они выросли в солнечной промышленности», — говорит Скоуби. «Они подходят ко всему этому со свежим взглядом».

Как правило, подрядчик по ОВКВ может самостоятельно установить печь или АСВД, получая всю прибыль и налоговые льготы. Для работы GSHP они должны найти субподрядчика по бурению и разделить прибыль — больше хлопот за меньшие деньги. У них также часто есть на складе печи, которые им нужно перевезти, и, возможно, потребуется специальный заказ GSHP.Поощрения не совпадают.

Одним из ключевых шагов Dandelion стала вертикальная интеграция, объединение всех звеньев цепочки поставок в одну организацию. Люди, которые находят клиентов, оценивают недвижимость, сверлят контуры заземления и устанавливают тепловые насосы, — все они работают на Dandelion, поэтому они могут эффективно координировать свои действия.

Вертикальная интеграция также означает, что Dandelion может заказать изготовленное на заказ высококачественное оборудование. «Поскольку у них есть план действий по достижению гораздо большего масштаба, — говорит Скоуби, — они могут использовать его и снижать стоимость.Никто другой не был готов сделать это».

Например, компания разработала собственный тепловой насос. «Мы посмотрели, что отнимает у установщиков много времени, — говорит Кэти Ханнан, основатель и президент Dandelion, — и каждый раз появлялась возможность взять эти вещи и просто встроить их в тепловой насос». Требуется меньше сборки на месте, и он имеет меньший форм-фактор, чем сопоставимые тепловые насосы. Он также оснащен датчиками, которые в режиме реального времени предоставляют информацию о том, как он работает в полевых условиях, чего не хватает в отрасли.Это также дешевле, чем у конкурентов.

Компания заказала специальные буровые установки меньшего размера по сравнению с типичными геотермальными буровыми установками и способные работать в ограниченном пространстве. Точно так же они оптимизировали трубопровод, раствор и другие компоненты. Стратегия больше похожа на стартап в солнечной энергетике: инвестируйте большие средства на ранней стадии, чтобы снизить затраты и начать масштабирование; верьте, что масштаб окупит инвестиции.

Бурение вертикальных контуров заземления — отверстия диаметром от 4 до 6 дюймов глубиной около 500 футов — Dandelion значительно сократил время и перерывы в установке с недель или месяцев до одной недели.Компания получила первоначальную стоимость системы с доставкой до 18 000 долларов США с 25 000 долларов США.

Не менее важно и то, что компания разработала модель финансирования для преодоления барьера первоначальных затрат. Он ссужает стоимость системы клиентам, которые ничего не платят вперед. Вместо этого они выплачивают кредит по фиксированной месячной ставке, которая ниже, чем их предыдущие расходы на отопление и охлаждение. Они экономят деньги с первого дня.

«Они нацелены на тот тип клиентов, который нужен нашей отрасли, — говорит Сантри, — на людей со средним и низким доходом, для которых это было недоступно.

Тем не менее, ссуды по-прежнему привязаны к домовладельцу. По словам Ханнуна, индустрия нуждается в такой модели, как солнечная батарея на крыше, с «моделями владения третьей стороной, где, если вы домовладелец и не планируете жить в своем доме вечно, вы не можете вкладывать деньги — просто покупайте солнечную энергию, по сути, вместо того, чтобы покупать обычную электроэнергию». Такая модель «солнечная энергия как услуга» могла бы работать так же хорошо, как «тепло как услуга».

Одуванчик набирает обороты в Нью-Йорке, где в некоторых населенных пунктах вроде округа Вестчестер запрещен газ в новостройках, а миллионы людей отапливаются дорогими печами на пропане и мазуте (на фоне которых GSHP окупится за пять лет).«Когда они видят, что могут получать возобновляемую энергию дешевле, чем они платят за мазут, — говорит Ханнан, — это очень убедительно». Недавно компания расширилась до Коннектикута.

«Я думаю, что они добьются успеха, потому что масштабы, которые они планируют, привлекают множество типов коммунальных служб, у которых есть финансовые средства, чтобы помочь управлять тем, что они делают, — говорит Скоуби, — или поддерживать их на соглашение об эксклюзивности, чего они не хотели бы делать с местным подрядчиком.

Нью-Йорк также имеет существенные стимулы для низкоуглеродного отопления, которое, вероятно, будет необходимо везде, где GSHPs должны конкурировать с природным газом. Но компания учится на ходу и видит множество возможностей для снижения затрат «по всем направлениям», — говорит Ханнан. И, конечно же, в мире с ограниченным выбросом углерода природный газ исчезнет.

Итак, это меньшая геотермальная тепловая технология. Теперь давайте посмотрим на более крупные вещи.

Низкотемпературная геотермальная энергия может дешево обогреть несколько зданий

В моем предыдущем посте о геотермальной энергии я описал, как работает традиционная геотермальная система.Одна скважина, производственная, впадает в горячую воду, находящуюся в подземных водоносных горизонтах; вода поднимается вверх, тепло извлекается, вода охлаждается и возвращается в землю через вторую скважину, нагнетательную.

Геотермальная энергия. DOE

Чтобы получить доступ к высокому теплу, необходимому для выработки электроэнергии, такие системы обычно должны располагаться в специализированных (и относительно редких) районах вблизи вулканической активности, где чрезвычайно горячая вода находится в ловушке в пористой породе под землей.

Но солевые водоносные горизонты, содержащие теплую воду — недостаточно горячую для электричества, но достаточно горячую для прямого нагрева — практически вездесущи в США и других странах.

Геотермальные системы, использующие теплую (менее 300°F) воду, могут использоваться в качестве источника тепла для системы централизованного теплоснабжения, т. е. единой подключенной системы контуров горячей воды, которая обогревает несколько зданий.

Централизованное отопление нашло одно из своих самых первых проявлений в США — Бойсе, штат Айдахо, использовало геотермальную энергию для обогрева зданий с 1890 года и по сей день обогревает с ее помощью свой центр города — но оно гораздо более популярно и развито в Европе, особенно в Исландии ( хотя Китай в этом, как и во всем, быстро набирает обороты).Париж, Мюнхен и Рейкьявик известны своими обширными системами централизованного теплоснабжения.

Пример геотермальной системы централизованного теплоснабжения. GeoDH

В США централизованное теплоснабжение так и не прижилось, но часто встречается в кампусах колледжей. В рамках своих целей декарбонизации Принстонский университет переходит от паровой системы природного газа к геотермальной. Орегонский технологический институт, Карлтонский колледж в Миннесоте и Государственный университет Болла в Индиане (среди прочих) уже отапливают тепло с помощью геотермального централизованного теплоснабжения.

После того, как первоначальные капитальные затраты окупятся, центральное геотермальное тепло станет очень дешевым в течение десятилетий или даже столетий. (Самая старая в мире действующая геотермальная система централизованного теплоснабжения в Шод-Эг, Франция, работает с 14 века.) Но первоначальные затраты остаются пугающими.

В космосе появились новые технологические разработки. Министерство энергетики изучает геотермальные системы прямого использования (DDU), которые работают глубже, чтобы найти достаточно высокие температуры практически в любой географии и использовать их в качестве крупномасштабных источников тепла для кампусов, военных объектов, больничных комплексов или жилых комплексов.«Крупномасштабные, полностью интегрированные геотермальные системы DDU не были реализованы в Соединенных Штатах, — пишет Министерство энергетики, — хотя попытки такого типа становятся все более популярными в Европе и других странах».

Некоторые из этих проектов DDU используют системы с «замкнутым контуром» (мало чем отличающиеся от GSHP), которые вообще не обмениваются жидкостями с землей, что исключает любую возможность загрязнения грунтовых вод. Канадская компания Eavor (описанная в моем предыдущем посте) работает над системами с замкнутым контуром, которые можно использовать не только для получения тепла на электрическом уровне, но и для низкотемпературных систем, собирающих тепло для зданий.

Глубинная геотермальная система Eavor с замкнутым контуром. Eavor

Некоторые системы DDU, если они используют достаточное количество тепла, могут «совместно производить» электричество и тепло, тем самым стирая границы с геотермальными энергетическими системами.

Однако дело в том, что когда дело доходит до неглубоких соленых водоносных горизонтов, нефтегазовая промышленность уже знает, что делать. «Низко висящие плоды [геотермального тепла] — это наши осадочные бассейны глубиной от двух до трех километров, — говорит Марит Броммер, руководитель Международной геотермальной ассоциации, но начинавшая свою карьеру инженером по нефти и газу, — и они были нанесено на карту экстенсивно из-за наших нефти и газа.Мы очень хорошо знаем их температуру — и, кстати, мы нашли в этих резервуарах больше воды, чем нефти».

«Сейчас у нас есть намного лучшие инструменты [чем в предыдущие десятилетия] — лучшая технология бурения, намного лучшие возможности геофизического каротажа, лучшее отображение сейсмических отражений», — говорит Джефф Тестер, профессор устойчивых энергетических систем и главный научный сотрудник Корнельского университета Earth Source. Тепловой проект. «Мы знаем гораздо больше о том, как найти проницаемость и флюиды в породе.«Бурение на такой глубине, избегая загрязнения или сейсмических потрясений, — это то, над чем нефтегазовые компании работали десятилетиями.

Геотермальное централизованное теплоснабжение не представляет сложности для всех, кто строит новые жилые комплексы, кампусы или промышленные кластеры. Он представляет собой низкие, стабильные затраты на отопление (а не колеблющиеся затраты на нефть и газ) для нескольких поколений.

Дальновидные города, такие как Мюнхен (который стремится сократить выбросы парниковых газов на 50 процентов к 2030 году), начали рассматривать геотермальные контуры как часть городской инфраструктуры, которые должны быть установлены и обслуживаться рядом с водопроводными и канализационными линиями, чтобы любое новое здание или разработка может просто подключиться к основной линии через утилиту, как и другие базовые сервисы.

Чем крупнее становится такая система, тем больше падают ее удельные затраты. И это местный ресурс, который создает местные рабочие места; она не зависит от импорта или мировых рынков. Это дает городам некоторую степень независимости.

Engie

Опять же, препятствием являются первоначальные затраты. По словам Броммера, геотермальная система централизованного теплоснабжения приличного размера может стоить 25 миллионов долларов, и хотя «в среднем вам требуется около четверти вашего жизненного цикла, чтобы избавиться от вашего [долгового] ​​бремени», капитальные затраты часто достаточно, чтобы отпугнуть застройщиков и муниципалитеты.

Затраты уменьшатся по мере расширения масштабов и обмена знаниями. «Что нам нужно, так это несколько компаний, которые работают в разных странах в аналогичных условиях, которые понимают требования к бурению и потребности в обслуживании, — говорит Броммер, — а это означает, что уроки, извлеченные в первой стране, могут быть применены для снижения затрат во второй стране, три и четыре».

Но такое обучение требует роста. Как и в случае с GSHP, хитрость заключается в том, чтобы найти инструменты для снижения первоначальных затрат и их распределения по времени.

Геотермальная энергия стоит дороже, но в целом меньше. В этом может помочь правительство.

Ускорение развития геотермальной электроэнергии в основном связано с исследованиями и демонстрацией технологий, но когда речь идет о геотермальной тепле — как GSHP, так и более крупных решений, таких как DDU, — в первую очередь требуется такая государственная политика, которая вытягивает продемонстрированные технологии на более широкий рынок. .

Это означает стимулы, такие как гранты, налоговые льготы или льготные тарифы (в данном случае тарифы на отопление), чтобы снизить первоначальные затраты.На уровне города или округа это означает регулятивную реформу, направленную на снижение затрат на получение разрешений, размещение и строительство систем. Но, пожалуй, самое главное, это касается механизмов финансирования.

Помните, что геотермальная система централизованного теплоснабжения или GSHP уже является более выгодной, чем их конкуренты, в течение всего срока службы системы. Они просто сталкиваются с неловкой проблемой, что почти все затраты складываются авансом, а выгоды накапливаются со временем. Проблема заключается в своевременном распределении затрат и выгод.

Именно такие проблемы могут решить механизмы финансирования, которые перемещают затраты и выгоды во времени. 30-летняя ипотека с фиксированной процентной ставкой была изобретена в 1930-х годах, чтобы распределить большие первоначальные затраты на дом на десятилетия, тем самым открыв возможность владения жильем миллионам американцев. Зарождающаяся модель финансирования Dandelion, которая не требует авансовых платежей от клиента, могла бы сделать то же самое для GSHP, если бы ее можно было масштабировать (и привязывать к собственности, а не к владельцу).

Правительство может помочь, предложив долгосрочные ссуды под низкие проценты для низкоуглеродных систем отопления или поддерживая такие ссуды, если их предлагают банки или другие частные учреждения.Эти кредиты могут помочь смягчить существенные начальные риски разведки новых ресурсов.

«Исландия устранила этот риск в 1960-х годах, создав Национальный энергетический фонд, который предлагает ссуды для финансирования первоначальных затрат на бурение и разведку», — говорит Тестер. «Если начальный этап бурения не удался, кредит не выплачивается государству; если бурение пройдет успешно, кредит будет выплачен в соответствии с планом». По его словам, это самый мощный политический инструмент для расширения использования геотермальной энергии в Исландии.

Теплица с геотермальным отоплением в Исландии.

Наряду с финансированием необходимы новые модели собственности и предоставления услуг. «Проблема энергетического перехода заключается в том, что нефтяные и газовые компании вряд ли будут использовать тепло, — говорит Броммер. «Необходимы небольшие посреднические операционные компании, которые понимают, что нужно для добычи тепла, и могут продавать его как услугу коммунальным предприятиям. Это путь вперед». Такие посредники могут даже принадлежать местным сообществам, в соответствии с популярной моделью «общественной солнечной энергии».

Существует много возможностей для инноваций в области геотермального тепла — в технологии, но особенно в политике и финансировании. Но США нужно будет серьезно отнестись к инвестициям, политике и регулированию, необходимым для увеличения его до необходимого размера.

Крупные инвестиции времени, денег и политического внимания в области геотермального тепла могли бы помочь создать рабочие места почти во всех почтовых индексах США. Всестороннее исследование Geovisions 2019 года, проведенное Министерством энергетики США, показало, что «улучшения технологий могут позволить построить более 17 500 геотермальных установок централизованного теплоснабжения по всей стране и 28 миллионов долларов США.Домохозяйства S. могут реализовать экономически эффективные решения для отопления и охлаждения за счет использования геотермальных тепловых насосов». Для такого количества геотермальных систем потребуется более чем в 50 раз больше скважин, вырытых всей нефтегазовой промышленностью США, а это кладезь квалифицированных рабочих мест.

Геотермальное тепло могло бы помочь городам достичь определенной степени энергетической независимости, предоставив им надежный источник тепла и охлаждения, который никогда не меняет цены и не требует импорта. Это могло бы помочь найти работу пенсионерам, уволенным или просто скучающим инженерам-нефтяникам и газовикам; Dandelion недавно наняла Джереми Смита, ветерана нефтегазовой отрасли с 20-летним стажем, в качестве нового вице-президента по бурению.

Но, прежде всего, это могло бы помочь решить загадку, как быстро обезуглероживать отопление и охлаждение зданий, проблему, которой не уделялось должного внимания и не так много решений. Геотермальная энергия — такое решение, прямо у нас под ногами. Нам просто нужно копать.

Поможете ли вы сделать Vox бесплатным для всех?

Миллионы людей полагаются на Vox, чтобы понять, как политические решения, принятые в Вашингтоне, от здравоохранения до безработицы и жилья, могут повлиять на их жизнь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*