Земля для отопления и охлаждения дома - новости-337

Сью Батлер решила, что настало время отказаться от ископаемого топлива. Поэтому, когда ее устаревшая газовая печь нуждалась в замене, она обратилась за решением к Земле.

Она установила геотермальную систему - ее еще называют тепловым насосом с грунтовым источником тепла, тепловым насосом с водяным источником тепла или геообменной системой, - которая недавно начала обогревать и охлаждать ее дом в Кембридже, штат Массачусетс. По словам Батлер, ее побудили к этому экологические соображения и опасения по поводу угарного газа, образующегося при сжигании природного газа.

"Это не намного дороже, и я смогу с этим справиться. А это значит, что больше не будет сжигания топлива, и здание избавится от углерода, что очень важно", - сказала она.

Тепловые насосы с грунтовыми источниками тепла существуют уже несколько десятилетий, но с каждым годом привлекают все больше домовладельцев и организаций, которые ищут альтернативу традиционному отоплению и охлаждению помещений. Они могут подключаться к существующим системам принудительного горячего воздуха и горячей воды, но не парового отопления.

В 2006 году Гарвардский университет, расположенный неподалеку, установил шесть тепловых насосов с грунтовыми источниками тепла в рамках своей инициативы "Зеленый кампус". Административные здания и спортивные сооружения уже введены в эксплуатацию, а еще два здания запланированы.

Насосная комната в многоквартирном доме в Фитчбурге, штат Массачусетс.

(Credit:MassInnovation)

Один из застройщиков, компания MassInnovation, сделал геотермальную систему неотъемлемой частью своих экологических жилых и офисных зданий. По словам генерального директора Роберта Ансина, компания уже оснастила геотермальной системой один центр для пожилых людей и теперь планирует превратить гигантскую фабрику XIX века в одну из крупнейших геотермальных установок в Новой Англии.

По словам Дионы Роберг, директора по операциям компании Water Energy Distributors, которая занимается распространением геотермальных систем ClimateMaster, люди, которые выбирают геотермальные системы, обычно интересуются ими либо потому, что это экологически чистая энергетическая технология, либо потому, что они хотят уйти от цен на ископаемое топливо.

"Бизнес вышел из-под контроля - мы едва успеваем за ним", - говорит Роберг. Около половины клиентов используют геотермальную систему, чтобы сократить расходы на отопление и охлаждение. Но другой половине "все равно, сколько это стоит, они просто хотят быть "зелеными", - говорит Роберг. За последние четыре года семейный бизнес удвоился в размерах.

Открытый и закрытый контур
Строго говоря, то, что часто называют "геотермальной системой", - это неправильное название, поскольку оно подразумевает использование тепла Земли, что уже делается в больших масштабах для обеспечения электроэнергией коммунальных служб. Эта геотермальная энергия и ее ответвление - расширенная геотермальная энергия - работает только в определенных географических зонах и использует другие технологии.

Вместо того чтобы использовать подземное тепло, геотермальные тепловые насосы, установленные в зданиях, используют постоянную температуру земли или глубоких водных скважин. По сути, они обращаются с Землей как с гигантским энергосберегающим банком, вкладывая или забирая тепло в зависимости от времени года.

Два тепловых насоса с наземными источниками тепла, установленные друг на друга. Тепло извлекается или добавляется в воду, которая закачивается под землю.

(Credit:Martin LaMonica/china-heatpump.com)

Летом системы перекачивают тепло из внутренних помещений под землю и используют более низкую температуру земли для охлаждения здания. В более холодные месяцы тот же процесс работает в обратном направлении: тепло из земли используется для нагрева воздуха в помещении.

Внутри помещения находятся тепловые насосы коробчатой формы, которые втягивают и выталкивают из земли либо воду, либо рабочую жидкость, например, антифриз. Используя тот же механизм компрессорного контура, что и в холодильнике, теплообменник забирает энергию из циркулирующей жидкости для обогрева или охлаждения здания.

Существует множество различных конфигураций контуров для перекачки жидкости: либо водяные скважины глубиной в несколько сотен футов, которые считаются наиболее эффективными, либо змеевики, которые можно прорыть всего в нескольких метрах под землей. В других случаях в качестве теплоотвода используется водоем, например пруд.

Однако, независимо от типа, тепловые насосы с грунтовыми источниками считаются одним из самых эффективных видов отопления и охлаждения.

Международная ассоциация тепловых насосов с наземными источниками тепла, расположенная в городе Стиллуотер, штат Оклахома, утверждает, что геотермальные системы отопления на 50-70% эффективнее других систем. Министерство энергетики США утверждает, что тепловые насосы с грунтовыми источниками тепла потребляют на 25-50 процентов меньше электроэнергии, чем обычные системы отопления и охлаждения.

Роберг говорит, что расходы на обслуживание геотермальных систем в два раза ниже, чем у традиционных систем отопления и охлаждения. По ее словам, окупаемость геотермальных систем, которая раньше составляла около семи лет, теперь обычно составляет четыре года. Недавно принятые федеральные меры стимулирования использования возобновляемых источников энергии теперь включают налоговый кредит в размере $2 000 в год.

Зеленый край
Но даже с учетом этих преимуществ геотермальное отопление и охлаждение все еще остается относительно нишевым продуктом: по данным Министерства энергетики, в США устанавливается около 50 000 установок в год.

Одна из причин - предварительная стоимость. По словам Роберга, установка геотермального отопления и охлаждения, включая воздуховоды, обойдется примерно на 50 процентов дороже, чем система, работающая на ископаемом топливе.

Бурение, как правило, составляет самую большую часть счета, потому что только оно может стоить десятки тысяч долларов. Сами геообменные насосы для домов могут стоить от $17 000 до $30 000, по словам Батлера.

Эксперты предупреждают, что установка этих систем зависит от конкретного места - например, некачественный монтаж воздуховодов может привести к неэффективной работе устройства.

Кроме того, некоторые регионы лучше подходят для геотермальной технологии обмена; некоторые разработчики сообщают, что насосы, которые большую часть года закачивают тепло под землю и мало времени отводят, со временем работают не так хорошо.

В ходе анализа первых шести геотермальных систем (нажмите для получения PDF-файла) Гарвард выявил ряд проблем, связанных с проектированием скважин и изучением водных ресурсов под землей.

Более тонкой проблемой является статус-кво. Домовладельцы, не знающие о геотермальных системах, устанавливают то, что рекомендуют подрядчики, также не знакомые с технологией.

Ансин из компании-разработчика MassInnovation столкнулся с этим институциональным скептицизмом во время реконструкции заброшенной обувной фабрики в Фитчбурге, штат Массачусетс.

Он собирался потратить значительную часть общего бюджета - около $500 000 - на стандартную промышленную печь и чиллер, когда случайно встретился с другом-бурильщиком, который подсказал, что геотермальные тепловые насосы могут быть дешевле.

Ансин никогда не слышал о геотермальных технологиях, но, изучив их, понял, что они могут быть экономически эффективными и позволят ему дифференцировать свои здания не только по местоположению. Объект под названием Anwelt Heritage Apartments рекламируется как экологически чистое здание, в котором используется тепловой насос с грунтовым источником тепла и солнечная батарея.

По словам Ансина, который теперь является совладельцем буровой компании, эта система обходится примерно в два раза дешевле традиционной. Снижение расходов на коммунальные услуги он перекладывает на плечи жителей 86 домов, которые платят меньше половины того, что они платили за коммунальные услуги.

Он с большим энтузиазмом относится к этой технологии, но признает, что геотермальная индустрия еще незрелая по сравнению с традиционным бизнесом в области отопления и охлаждения.

"Несмотря на то что тепловые насосы и геотермальное кондиционирование помещений существуют уже давно, они все еще считаются очень новым рынком, и поэтому на нем не хватает подрядчиков и инженеров", - говорит он, добавляя, что для установки может потребоваться координация действий разных подрядчиков. "К сожалению, пока у вас не будет универсального решения, оно не станет настолько распространенным, насколько могло бы быть".