Геотермальное тепло: Геотермальное отопление дома — АО Гидроинжстрой

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 vs. сжиженный газ

В наших статьях мы уже не раз сравнивали между собой разные виды отопления и выясняли преимущества и недостатки каждого из них. Так, например, вы можете ознакомиться с нашим сравнением отопления на сжиженном газе и дровах: Или прочитать обо всех плюсах и минусах отопления на гранулах и отопления на сжиженном газе. В нашей сегодняшней статье мы проведем сравнение таких видов отопления, как геотермальное и известное вам отопление на сжиженном газе.

Что такое геотермальное отопление?

Геотермальное отопление использует энергию окружающей среды. Для установки геотермального отопления под землей либо на дне водоема на вашем участке устанавливаются магистрали. Для получения максимальной эффективности от данного вида отопления лучше всего прокладывать магистрали вертикально. Главный минус — для этого на вашем участке необходимо пробурить несколько скважин как минимум 30 метров глубиной. Тепловой насос системы устанавливается в вашем доме. Данный насос забирает энергию окружающей среды (земли или воды) и осуществляет ее нагрев. Чтобы это стало возможным, по зарытым в земле магистралям течет фреон, он скапливает энергию и несет ее в теплообменник. Тепло из фреона забирается и идет на отопление дома, в свою очередь, фреон охлаждается, цикл повторяется. Данная система очень похожа на работу холодильника, но работающего в обратном порядке. Сразу хотим отметить, под землей плюсовая температура сохраняется в течение всего года, независимо от того, зима или лето на улице. На глубине 30 метров температура земли в самую суровую зиму составит 8–10 градусов тепла. Еще одна особенность геотермального отопления: зимой оно будет отапливать ваш дом, а в жаркое лето, наоборот, охладит его до нужной температуры.

Виды геотермального отопления

Существует три вида укладки отопительной геотермальную системы: 

• Трубы прокладываются под землей. Глубина в этом случае будет такой, на которой почва зимой не промерзает. Эта глубина рассчитывается индивидуально, принимая во внимание особенности климата. Выбирая такой способ обустройства геотермального отопления, следует учесть, что для отопления дома в 200 кв. м вам понадобится довольно большая площадь участка, на котором укладываются магистрали (~ 500 кв. м).
• Трубы укладываются на дно водоема. В данном случае необходим водоем глубиной более 2 метров. На сегодняшний день этот способ укладки магистралей считается самым выгодным с точки зрения экономии, главный минус здесь в том, что не на каждом участке доступен водоем, под которым возможно проложить магистрали геотермального отопления.
• Трубы укладываются в скважины. Этот вид устройства отопления занимает немного места на участке и подходит для абсолютно любой территории. Скважины бурятся на глубину от 30 метров, и в них обустраиваются тепловые магистрали. Главный минус этого способа в том, что он является самым дорогим из всех. Для обустройства скважин необходима специальная техника, использование которой повлечет лишние расходы для вашей семьи.

Преимущества геотермального отопления

• Экологически чистое отопление —  Если вы заботитесь о чистоте окружающей среды, то вам следует знать, что геотермальное отопление абсолютно безопасно для природы и для здоровья. Отопление не выделяет вредных, загрязняющих веществ.
• Тихая работа — Тепловые насосы работают тихо и не будут создавать посторонних, лишних шумов, которые могут быть вызывать у вас дискомфорт.
• Не требует очистки — Насосы требуют минимального ухода, который не будет отнимать ваше свободное время.
• Доступность — Данный вид энергии доступен абсолютно в любом месте.
• Энергия для отопления — бесплатная, т.к энергия для отопления дома поступает от земли, владельцу не нужно платить за нее.

Недостатки геотермального отопления

• Высокая стоимость установки — Первоначальная установка магистралей повлечет за собой существенное вложение денег. Особенно если вы не можете позволить себе установить магистрали под водой или вам не хватает площади участка для прокладки труб под землей. Вам потребуется пробурить скважины, что еще больше поднимет затраты на установку. Если вы решите установить геотермальное отопление со скважинами, то для дома площадью ~ 200 кв. м вам придется заплатить приблизительно 12 000 евро + НДС.
• Стоимость электроэнергии — Хотя сама энергия, получаемая от земли, является абсолютно бесплатной, платить придется за работу насосов. Тепловой насос работает при помощи электроэнергии, и из 1 кВт света дает примерно 3 кВт тепла. Учитывая тот факт, что электроэнергия является самым дорогим источником энергии в Латвии, затраты на комфортное отопление для вашего дома в конечном итоге могут выйти слишком дорогими.
• Слабая эффективность — Если вы решили сэкономить на тепловом насосе, то будьте готовы столкнуться с его низкой эффективностью. Для того чтобы получить максимальную эффективность от таких насосов, нужно охватить большую площадь, на которой устанавливаются магистрали, либо бурить скважины на большую глубину. Еще один минус геотермального отопления в том, что, по мнению многих специалистов, выбирая геотермальное отопление в качестве единственного вида отопления для дома, вы рискуете не получить достаточный уровень комфорта и тепла в доме. Считается, что ставить только геотермальное отопление можно только в том случае, если климат в стране достаточно мягкий, а самая низкая температура — +4…+7 градусов.

Что такое отопление на сжиженном газе?

Наверняка вы уже знаете, что представляет из себя отопление на сжиженном газе, но в любом случае еще раз напомнить обо всех преимуществах этого вида отопления не будет лишним. Отопление на сжиженном газе позволяет вам забыть об отоплении как таковом вообще. Работающее по принципу «включил и забыл», оно экономит ваше время, так как полностью автоматическая система сама регулирует все отопительные процессы. Чтобы ваш дом отапливался сжиженным газом, вам необходимо установить газовую цистерну, в которой будет храниться топливо (сжиженный газ), и газовый котел. Благодаря этим двум составляющим в вашем доме всегда будет царить тепло и комфорт. К тому же данный вид топлива нагревает воду и дает газ вашей плите. Практически все необходимые коммуникации обеспечиваются отоплением на сжиженном газе. Газовая цистерна в вашем дворе может размещаться двумя способами: над землей и под землей. Второй вид размещения цистерны может быть более удобным, поскольку цистерна не будет занимать место в вашем дворе, к сожалению, установка подземной цистерны возможна только в местах, где уровень грунтовых вод не выше 1,5 метра. Не стоит думать, что газовая цистерна займет весь ваш участок. Цистерна может быть разных размеров. Существуют газовые цистерны объемом 2,7 куб. м, 4,8 куб. м, 6,4 куб. м и т. д. Все зависит от площади вашего дома и участка. Подробнее о цистернах для хранения газа вы можете узнать здесь: Все, что вам нужно знать о емкости для хранения сжиженного газа.

Преимущества отопления на сжиженном газе

• Экологически чистый и безопасный вид отопления – Сгорающий газ не выделяет в атмосферу вредных примесей, которые могут навредить окружающей среде. Образуется только перегретый пар, подобный тому, который выделяет сгорающая свеча. Говоря о безопасности самого вида отопления, мы не устанем повторять, что вся система газоснабжения оснащена клапанами, обеспечивающими надежную систему защиты. Они регулируют давление и подачу газа. В случае если происходит утечка, автоматически отключается подача газа. Цистерны проходят многократные проверки качества и поступают в эксплуатацию абсолютно безопасными и надежными.
• Включил и забыл – Систему отопления на сжиженном газе можно настроить таким образом, чтобы температура в вашем доме зависела от вашего графика. Например, вы находитесь на работе с 9.00 до 18.00, в это время в вашем доме будет чуть прохладнее, а к вашему приходу температура в доме поднимется до комфортной вам. К тому же настроить отопление можно так, чтобы оно было зависимо от температуры на улице или времени года. Вам не нужно будет настраивать или регулировать котел постоянно. Еще один плюс такого вида отопления — возможность системы телеметрии. То есть сотрудники компании сами будут отслеживать количество топлива в цистерне, и когда оно будет подходить к концу, с вами свяжутся и договорятся о времени доставки сжиженного газа.
• Доступность – Данный вид отопления является автономным и может быть установлен в любой точке Латвии.
• Не требует очистки – Котлы требует минимального обслуживания с вашей стороны и не отнимают ваше время.

Недостатки отопления сжиженным газом

• Сложность установки – Сразу заметим, что хотя установка системы отопления на сжиженном газе может растянуться до 2 месяцев (это будет зависеть от местоположения объекта), всеми этапами установки занимаются сотрудники компании Intergaz. Вам нужно лишь заказать и получить в пользование готовую отопительную систему на сжиженном газе.
• Довольно высокая первоначальная стоимость установки – Ориентировочная стоимость системы газоснабжения для частного дома — 5500 евро. Говоря об этом пункте, компания Intergaz всегда идет навстречу своим клиентам и подбирает для них самые подходящие и доступные варианты, например, вы можете воспользоваться нашей программой «Система газоснабжения за 65 евро в месяц», узнать подробнее о которой вы можете здесь.
• Стоимость топлива – Здесь все будет зависеть от того, сколько сжиженного газа вы потребляете. В любом случае компания Intergaz предоставляет несколько удобных вариантов оплаты.

Отзывы клиентов о системе отопления на сжиженном газе

Вывод

Геотермальная система отопления — это новый, экологически чистый вид топлива, доступный в любом месте. К сожалению, зимой эффективность геотермального отопления снижается и данный вид отопления начинает потреблять больше электричества. К тому же если вы решите устроить более надежный вид геотермального отопления и разместить магистрали в скважинах, это обойдется вам в кругленькую сумму (~ 12 000 евро для дома размером 200 кв. м). Отопление на сжиженном газе также является экологически чистым и абсолютно безопасным. К тому же оно экономит ваше время благодаря автоматизации отопительных котлов. Главным минусом здесь может стать необходимость разместить во дворе газовую цистерну и стоимость установки системы газоснабжения. Тем не менее вы можете не волноваться о цене, если выберете нашу программу «Система газоснабжения за 55 евро в месяц». Компания Intergaz установила уже более 800 систем газоснабжения как для частных домов, так и для больших производств, вы можете быть уверены: с нами вы выбираете надежный источник тепла для вашего дома. Еще одно существенное отличие отопления на сжиженном газе от геотермального в том, что первое способно отапливать дом до нужной температуры в любую, даже самую холодную зиму. Вам не потребуется дополнительный источник тепла, чтобы в доме было тепло и уютно. В заключение предлагаем вам прочитать нашу статью, в которой мы сравнивали отопление на сжиженном газе и электричестве. Кстати, если вы заинтересованы в отоплении на сжиженном газе, но считаете, что ваш дом и участок слишком маленькие для устройства такой системы, советуем вам обратить внимание на газовый шкаф или отопление при помощи газовых баллонов, о котором подробнее вы можете узнать здесь: Газовая система отопления на баллонах. Если у вас появились вопросы о системе газоснабжения для частного дома, вы можете задать их, позвонив по бесплатному телефону 1804, или заполнив форму обратной связи на нашем сайте.

Геотермальное отопление цена, отопление частного дома тепловым насосом, отопление загородного дома тепловым насосом, отопление коттеджа тепловыми насосами, отопление с помощью теплового насоса, монтаж отопления тепловым насосом, фирмы отопление тепловыми насосами,

Стоимость не актуальна Стоимость не актуальна расчёт был по курсу $ 35 руб

 

Источником энергии может быть грунт, скальная порода, озеро, воздух (для специальных моделей), вообще любой источник тепла с температурой — 1°С и выше, доступный в зимнее время. Это может быть река, море, сточные воды, выход теплого воздуха из системы вентиляции или система охлаждения какого-либо промышленного оборудования.

Внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду. Материал трубопровода – ПНД. Диаметр трубопровода – 40 мм. Теплоноситель – 30% раствор этиленгликоля (либо этилового спирта). Необходимая длина трубопровода, уложенного в землю или опущенного в скважину, рассчитывается по специальной программе Thermia.

Источником энергии может быть грунт, скальная порода, озеро, воздух (для специальных моделей), вообще любой источник тепла с температурой — 1°С и выше, доступный в зимнее время. Это может быть река, море, сточные воды, выход теплого воздуха из системы вентиляции или система охлаждения какого-либо промышленного оборудования.

Внешний контур, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой полиэтиленовый трубопровод, уложенный в землю или в воду. Материал трубопровода – ПНД. Диаметр трубопровода – 40 мм. Теплоноситель – 30% раствор этиленгликоля (либо этилового спирта). Необходимая длина трубопровода, уложенного в землю или опущенного в скважину, рассчитывается по специальной программе Thermia.

Скважина

При использовании в качестве источника тепла скалистой породы трубопровод опускается в скважину. Не обязательно использовать одну глубокую скважину, можно пробурить несколько не глубоких, более дешевых скважин, главное получить общую расчетную глубину. Для предварительных расчетов можно использовать Следующее соотношение: на 1 метр скважины приходится 50-60 Вт тепловой энергии. Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходима скважина глубиной 200-170 метров.

Земляной контур

При использовании в качестве источника тепла участка земли трубопровод зарывается в землю на глубину промерзания грунта (выбирается для конкретного региона). Минимальное расстояние между соседними трубопроводами – 0,8…1,2 м. Специальной подготовки почвы, засыпок и т. п. не требуется. Предпочтения к грунту – желательно использовать участок с влажным грунтом, идеально с близкими грунтовыми водами, однако сухой грунт не является помехой – это приводит лишь к увеличению длины контура. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода 20…30 Вт.

Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходим земляной контур длинной 500…333 метра. Для укладки такого контура потребуется участок земли площадью около 600-400 кв. метров соответственно. При правильном расчете контур, уложенный в землю, не оказывает влияния на садовые насаждения, и участок может использоваться для выращивания культур точно также, как и при отсутствии внешнего коллектора.

Озеро

При использовании в качестве источника тепла воды ближайшего водоема, реки контур укладывается на дно. Этот вариант является идеальным с любой точки зрения: короткий внешний контур, «высокая» температура окружающей среды (температура воды в водоеме зимой всегда положительная), высокий коэффициент преобразования энергии тепловым насосом. Главное условие — водоем должен быть проточным и достаточным по размерам. Ориентировочное значение тепловой мощности, приходящейся на 1 метр трубопровода 30 Вт.

Таким образом, для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в озеро контур длинной 333 метра. Для того чтобы трубопровод не всплывал, на 1 погонный метр трубопровода устанавливается около 5 кг груза.

Воздушный контур

Вместо того, чтобы извлекать энергию из скважин, земли или Водоема, теплонасосная установка Thermia Atria собирает энергию из окружающего воздуха. Если возможности разместить земляной коллектор нет, данная модель теплонасосной установки является наилучшим выбором. Точно так же как и обычные теплонасосные установки Atria дает тепло и горячую воду в дом и сокращает потребление энергии до 75%. Однако, в силу технических причин, теплонасосные установки с воздушным контуром имеют серьезное ограничение в применении: минимальная температура наружного воздуха -20°С. Причем, начиная с температуры наружного воздуха -10 °С, установка ступенями подключает электрические ТЭНы, т. к. коэффициент преобразования (КПД теплового насоса) снижается. И, таким образом, при температуре -20°С и ниже по сути работает только электрический нагрев.

Пиковый электродогрев. Зачем?

Практически во всех моделях тепловых насосов дополнительно установлен электронагреватель. Зачем? Дело в том, что при выборе отопительной установки номинальная мощность рассчитывается исходя из максимальной потребности тепла, т. е. для покрытия тепловой нагрузки в самый холодный зимний день. Для Владивостока, например, минимальная расчетная температура минус 24 °С. Однако, исходя из многолетних наблюдений, длительность такой температуры всего лишь несколько дней в году, а это значит, что при расчете на максимальную мощность значительная часть потенциала теплового насоса будет использоваться очень редко.

Для выбора соотношения мощностей теплового насоса / электронагревателя существует специальный интегральный график, кстати, обладающий свойством универсальности для всех регионов России. Из графика видно, что если источник тепла будет состоять из 2-х источников, один — дорогостоящий, но вырабатывающий «дешевую» энергию (тепловой насос) с номинальной мощностью 60% от расчетной нагрузки, и другой, дешевый, но вырабатывающий «дорогую» энергию (электронагреватель), то за год первый источник выработает приблизительно 92% энергии, а второй около 8% энергии. Такая комбинация позволяет снизить стоимость капитальных затрат и увеличить срок окупаемости теплонасосной установки. Причем определяющим фактором является не стоимость самой установки, а стоимость обустройства внешнего контура – скважины, либо земляного контура.

Принцип действия теплового насоса

Охлажденный теплоноситель, проходя по внешниму трубопроводу нагревается на несколько градусов. Внутри теплового насоса теплоноситель, проходя через теплообменник, называемый испарителем, отдает собранное из окружающей среды тепло во внутренний контур теплового насоса. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом. Хладагент, имея очень низкую температуру кипения, проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре -5ºС. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник, конденсатор. В конденсаторе происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Хладагент отдает свое тепло в систему отопления, охлаждается и снова переходит в жидкое состояние, а нагретый теплоноситель системы отопления поступает к отопительным приборам. При прохождении хладагента через редукционный клапан давление понижается, хладагент попадает в испаритель, и цикл повторяется снова.

1. Редукционный клапан
2. Испаритель
3. Конденсатор
4. Компрессор
5. Хладагент

 

Кондиционирование. Пассивное и активное. Принцип

Принцип холодоснабжения очень прост. В зимнее время тепловой насос «трансформирует» тепло из окружающей среды для использования в системе отопления. Летом, наоборот, «холод» из скважины (7-9 градусов) используется, чтобы создать необходимый климат в помещениях дома.

Геотермальное отопление |НПК ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Геотермальная энергия земли – это довольно новый альтернативный источник получения тепла. Использование ее для отопления напрямую зависит от географического расположения местности, так как наиболее оправданно использование данного ресурса в областях, где температура земли не опускается до низких отметок, а в идеале еще и подогревается процессами вулканической деятельности.

Кстати, геотермальная энергетика в России в настоящее время развивается все больше, и, возможно, в скором будущем большинство частных домов будут обогреваться именно за счет нее.

Принцип работы геотермального отопления дома.

Зимой, когда температура воздуха может опускаться до минус 23-35 градусов, температура под землей (в нескольких метрах от поверхности) очень редко доходит даже до плюс 3 градусов, а на глубине более 15 метров и того теплее. Именно на этом свойстве и базируется геотермальная энергетика.

Отопление домов при этом выстраивается на работе тепловых насосов. Насосы погружаются в землю на определенную глубину и поглощают тепло земли, приумножая его в несколько раз. Как все происходит?

Плюсовая температура грунта сохраняется благодаря раскаленному ядру земли или тектоническим процессам. Для поглощения тепловой энергии земли бурят глубинные скважины, в которые и опускают названные насосы, которые перекачивают специальный антифриз из резервуара на дне скважины в систему отопления дома. Глубина таких скважин обуславливается климатическими условиями и площадью отапливаемого помещения. Просчитать ее могут только специалисты.

Специальный антифриз – это вещество способное поглотить даже самую минимальную плюсовую температуру. Поступив в тепловой насос, оно передает тепло первому теплообменнику, который нагревает другой вид антифриза. Последний при нагревании превращается в газ. Газ поступает в компрессор, где происходит его сжатие для повышения температуры. Далее газ переходит во второй теплообменник для охлаждения, где превращается обратно в жидкость. Самое интересное, что в жаркое время года геотермальное отопление способно работать в обратном направлении и выполнять функции кондиционера.

Существует три основных способа получения геотермального тепла:

Вертикальный теплообменник: отличается компактностью и более высокой себестоимостью установки в сравнении с другими видами. Для установки вертикального теплообменника не нужно использовать большую площадь, но понадобится использование специализированных бурильных установок. В зависимости от выбранной технологии глубина готовой скважины может достигать показателя до 200 метров, минимальный показатель — 50 метров. Срок службы системы составляет до одной сотни лет. Выгодно устанавливать такой вид геотермального отопления в случае монтажа на уже обустроенном участке. Ландшафт местности останется практически не тронутым.

Горизонтальный теплообменник: такой тип используется довольно часто. При монтаже горизонтального теплообменника трубы укладываются на большую достаточно глубину, которая обязательно превышает уровень промерзания грунта. Основной минус использования именно такой разводки заключается в том, что под монтаж коллектора необходимо использовать большую площадь. Трудно проложить такую систему на уже обустроенном участке.

Водоразмещенный теплообменник: такая установка является наиболее экономной по затратам среди всего разнообразия геотермального отопления, так как работает за счет энергии водных массивов. Такая система актуальна для тех домовладельцев, у которых на расстоянии сотни метров есть какой-либо водоем. Такой теплообменник наиболее выгодный, что делает его монтаж наиболее целесообразным среди всех разновидностей подобного отопления.

Другие разделы по теме Геотермальное тепло:

ТЕПЛО ИЗ ЗЕМЛИ, ВОЗДУХА И ВОДЫ

Тепловые насосы 

Сравнительные характиристики

Для обогрева теплиц «ЮгАгроХолдинга» будет использовано геотермальное тепло

Как известно, в ходе совместного заседания Минкавказа России и Корпорации развития малого и среднего предпринимательства 15 марта в Ессентуках руководитель Агентства по предпринимательству и инвестициям РД Башир Магомедов представил на получение финансовой поддержки Корпорации проект ООО «ЮгАгроХолдинг» строительства второй очереди тепличного комплекса на 5,4 гектара.

«Цель проекта заключается в создании современного тепличного комплекса со всей вновь созданной инновационной инфраструктурой, с использованием энергии геотермальных источников для создания теплового центра отопления теплицы, – сообщил Башир Ибрагимович. – Технология, внедряемая в рамках проекта, позволит получать самый большой урожай овощей. Использование инновационной энергоэффективной геотермальной станции теплоснабжения позволит уменьшить затраты на энергоносители более чем на 50% по сравнению с использованием традиционной системы отопления, а также снизит себестоимость продукции».

В Институте проблем геотермии состоялось совещание с участием куратора ООО «Югагрохолдинг» Шарипа Шарипова, директора Института профессора Алибека Алхасова, ученых и специалистов института и Дагестанского государственного университета, на котором обсудили возможности выбора наиболее экономически выгодного варианта организации снабжения теплом строящихся теплиц. Вода в скважинах имеет температуру от 820С, что резко снижает необходимость в затратах на электрическую энергию, расходуемую на традиционное отопление от котельной. Но геотермальная вода сильно минерализована и содержит высокие концентрации солей и фенолов, и после того, как от нее будет отобрано тепло для теплиц, необходима ее полная очистка перед утилизацией.

Пред учеными ИПГ ДНЦ РАН была поставлена задача – рассчитать наиболее эффективную схему отбора тепла от геотермальной воды из двух скважин, находящихся поблизости от места строительства теплиц ООО «ЮгАгроХолдинг», разработать схему оборудования для очистки воды от солей и минералов, а также предложить схему утилизации отработанной воды, уже не содержащей вредных примесей. Ученые и производственники пришли к выводу о том, что необходимо постоянное сотрудничество по научному сопровождению проекта «ЮгАгроХолдинга», начиная с этапа строительства систем теплоснабжения теплиц, очистки и утилизации использованной геотермальной воды. Институт проблем геотермии Дагестанского научного центра Российской Академии наук – единственное в Российской Федерации научное учреждение, занимающееся систематическим изучением глубинного тепла Земли – энергетикой, теплофизикой, физико-химией термальных вод, комплексным освоением возобновляемых источников энергии.

Геотермальное отопление | Лаборатория Дома

Услышав слова “геотермальное отопление”, большинство из нас представляют себе гейзеры Камчатки или кипящие ручьи Земли Санникова. Однако за этим  пока экзотическим термином кроется уже вполне прозаическое содержание: речь пойдет об еще одном способе отопления и горячего водоснабжения Вашего дома. Он заключается в использовании тепловой энергии ,накопленной в почве , для отопления  жилья. В основу геотермальной  системы положен физический процесс передачи тепла из окружающей среды к хладагенту, схожий с тем,  что происходит в холодильнике,  только наоборот . Тепловой насос это повышающий трансформатор теплоты , который в прямом смысле слова перекачивает тепловую энергию от источника низкого температурного потенциала к источнику более высокого , но все же достаточно умеренного потенциала. Анализ и практика показывает , что тепловые насосы дают от 70 до 80 процентов экономии энергоресурсов по сравнению с производством теплоты , основанном на прямом сжигании топлива . Что такое тепловой насос? Это прибор , который буквально выкачивает из земли или воды и направляет его в систему отопления и горячего водоснабжения . При работе теплового насоса энергия тратится не на  прямой нагрев системы отопления , а на перекачку тепла из окружающей среды в дом. Таким образом , основное преимущество теплового насоса перед привычными способами отопления – экономичность. Прибор потребляет на 80 процентов меньше энергии, чем , например , традиционные электрокотлы. Но кроме экономии владелец теплового насоса получает комфорт . Прибор оснащен климатконтролем и работает в автоматическом режиме. Экологичность – отсутствуют какие-либо выбросы в окружающую среду. Удобство при установке – монтаж не требует никаких согласований и бумажной волокиты. Безопасность – в тепловом насосе ничего не горит . Он взрыво- и пожаробезопасен. Кроме того работой насоса можно управлять на расстоянии при помощи интернета или телефона .  Надежность — минимум подвижных частей с высоким ресурсом работы. Независимость от поставки топочного материала и его качества. Практически не требует обслуживания. Срок службы теплового насоса составляет 15–25 лет; Примечательно, что летом тепловой насос работает наоборот: из под земли в дом поступает прохлада, а тепло возвращается назад. Именно поэтому работу геотермального насоса нередко сравнивают с кондиционерами реверсионного типа. Система геотермального отопления состоит из теплового насоса и магистралей. Они укладываются под землей (в грунте или скважинах), либо по дну водоемов. Трубы геотермальной системы могут быть проложены под грунтом, по дну водоема и внутри скважины. В связи с этим оно подразделяется на геотермальное отопление с горизонтальным, водоемным и вертикальным контурами.   В первом случае магистрали укладываются в землю на глубину ниже промерзания почвы (в зависимости от климатических условий региона). При этом требуется достаточно большая площадь. Так, для обогрева помещения в 200-300  квадратных метров, нужен участок площадь которого составляет 500-600 квадратных метров. Второй вариант – энергетичекие корзины. Энергетические корзины используются в случае невозможности глубокого бурения или устройства фундаментов глубокого заложения по причине условий водного законодательства или гидрологическим причинам, либо недостатка свободного места. Энергетическая корзина является экономически и энергетически довольно эффективной альтернативой в сфере использования термальной энергии. прокладываемые по дну водоема. Это самый экономически выгодный способ геотермального отопления, так как меньше первоначальные вложения и больше эффективность. Но озера и реки глубиной более 2 метров есть далеко не везде. Третий вид геотермальных отопительных систем, напротив, очень дорогостоящий. Бурение скважин, для которого необходима специальная техника, стоит недешево. А скважину нужно пробурить минимум на 30 метров (в зависимости от рельефа), В тверской области примерно 40-70 метров. Зато не требуется большой площади.   Примечательно , что максимальную пользу такой метод геотермального отопления частного дома принесет в том случае, если в нем установлена система теплых полов. Это объясняется тем, что система теплый пол использует для нагрева теплоноситель со средней температурой в 35-55 градусов, прогревая помещения за счет большой площади обогревателя, а не за счет его высокой температуры. В то же время теплоноситель в системах геотермального отопления редко когда удается нагреть выше 60 градусов, что идеально подходит для «теплых полов», а вот для обычного радиаторного отопления такой температуры недостаточно, хотя при довольно качестенно утепленом доме этого вполне будет достаточно. Вот несколько фотографий тепловых насосов компании-партнера  (Германия) :    каталог оборудования  можно скачать и посмотреть здесь Каталог STE ТН_2015 , а стоимость оборудования и монтажа уточнить по телефонам у наших инженеров и менеджеров. и фото энергетической корзины   К вышесказанному предлагаем посмотреть ролик про автономное отопление с помощью тепловых насосов сертификат Uponor и Stiebel Eltron — геотермальные системы   тепловой насос воздух вода тепловой насос воздух воздух тепловой насос воздух-вода цена тепловой насос вода вода тепловой насос воздух-воздух цена тепловой насос вода вода цена тепловой насос воздух-вода своими руками тепловой насос воздух воздух купить Продажа и монтаж теплового насоса в Твери, Ржеве, Конаково, Осташкове, Селигере, Игуменке, Завидово.     Тепловые насосы Stibel Eltron

График работы Пн- Пт:  9.00-18.30 Сб:      10.00-17.00 Вс:         Выходной   Опрос Какой котёл Вы приобрели или хотели бы приобрести

Геотермальная энергия — энергия под ногами

Сегодня уже в 80 странах мира в той или иной степени используется геотермальное тепло. В большей части из них, а именно в 70 странах, утилизация этого вида природного тепла достигла развития на уровне строительства теплиц, бассейнов, использования в лечебных целях и т.д. А геотермальные электростанции имеются примерно в 25 странах.

Что такое геотермальная энергия?

В центре земли температура составляет около 6000 градусов по Цельсию – это достаточно горячо, чтобы с легкостью расплавить породы земной коры. Даже на несколько километров вглубь земли, температура может быть более 250 градусов по Цельсию, если слой земной коры является тонким. В целом, повышение температуры идет на один градус каждые 30-50 метров в зависимости от месторасположения.

В вулканических районах, расплавленные породы земной коры могут находиться очень близко к поверхности.

Слово «геотермальная» происходит от греческого слова geo (земля) и therme (тепловая энергия). Таким образом, геотермальная энергия – это тепло из-под Земли. Мы можем восстановить это тепло в виде пара или горячей воды и использовать ее для обогрева зданий и выработки электроэнергии. Геотермальная энергия используется на протяжении тысяч лет в некоторых странах для приготовления пищи и отопления.

Как это работает?

Устройство геотермальной электростанции

Подземные горячие породы нагревают воду, в результате чего выделяется пар.

Отверстие сверлится до горячей области, пар поднимается вверх и используется для запуска турбин, которые в свою очередь запускают в работу генераторы.

Первая геотермальная электростанция была построена в Ландрелло, в Италии, а вторая в Вайреке в Новой Зеландии. Остальные находятся в Исландии, Японии, на Филиппинах и в Соединенных Штатах.

В Исландии, геотермальное тепло используется для обогрева домов, а также для выработки электроэнергии.

Если породы не являются достаточно горячими для производства пара, то энергию можно по-прежнему использовать.

Это интересно

Геотермальная энергия является важным ресурсом в вулканически активных местах, таких как Исландия и Новая Зеландия.

Насколько это выгодно зависит от того, до какой температуры можно разогреть воду. А это в свою очередь зависит от того, насколько горячие породы, и сколько воды мы качаем до них.

Вода закачивается в скважину в горячем регионе, а когда поднимается вверх под давлением и выходит на поверхность, и превращается в пар.

Пар может быть использован для турбогенератора, или через теплообменник для нагрева воды в дома. Пар должен быть очищен, прежде чем использоваться для вращения турбины, или турбинных лопаток.

Преимущества:

* геотермальная энергия не загрязняет окружающую среду;

* геотермальная энергия не способствует парниковому эффекту;

* электростанции не занимают много места;

* нет расхода топлива;

* после того как построены геотермальные электростанции, энергия почти бесплатна.

Недостатки:

* большая проблема состоит в том, что существует не так много мест, где можно строить геотермальные электростанции;

* горячие камни должны быть соответствующего типа, на глубине, где до них можно добраться; тип пород должен быть таким, чтобы их можно было легко сверлить;

* иногда геотермальные места, могут «выдыхаются» на протяжении десятилетий;

* могут выйти опасные газы и минералы из-под земли, и их может быть трудно безопасно утилизировать.

Это энергия возобновляема?

Геотермальная энергия является возобновляемым источником энергии, так как тепло постоянно возникает внутри Земли.

Энергия продолжает поступать до тех пор, пока мы не закачаем слишком холодную воду и не остудим породу слишком сильно.

Внутри Земли содержится теплоты гораздо больше, чем можно было бы добыть в ядерных реакторах при расщеплении всех земных запасов урана. Если человечество будет использовать только геотермальную энергию, пройдет 41 млн. лет прежде чем температура недр Земли понизится только на полградуса.

Так может выглядеть геотермальная электростанция

5 сфер использования геотермальной энергии

1. Аквакультуры, садоводство и термокультуры

Возобновляемые источники энергии могут быть использованы для выращивания садовых и морских культур, которым необходима теплая вода и тропический климат. В теплицах можно использовать геотермальную энергию, чтобы сохранять температуру и влажность, с помощью пара и теплоснабжения, которые предоставляет геотермальная энергия. Геотермальные возобновляемые источники энергии используется для обогрева ферм по выращиванию креветок.

2. Промышленность и сельское хозяйство

Геотермальная энергия может играть большую роль в развитии промышленности и сельского хозяйства по всему миру. Например, эту энергию можно использовать почти на каждом этапе обработки бумаги. Бумажные комбинаты в Новой Зеландии специально размещаются на месторождениях геотермальной энергии. Есть тысячи промышленных и сельскохозяйственных применений, где геотермальная энергия может быть идеальным решением, так как стоимость геотермальной энергии очень низкая.

3. Пищевая промышленность

Пищевая и перерабатывающая промышленности могут извлечь большую пользу из геотермальных возобновляемых источников энергии. Один из способов использования данной энергии — стерилизации объектов пищевой промышленности паром. Земля содержит большое количество тепла и пара, и этот пар можно использовать для стерилизации оборудования и помещений без применения химических веществ. Это позволит предотвратить мутацию микроорганизмов, когда они становятся невосприимчивыми к химическим веществам и развитие более вредных штаммов. Геотермальная энергия может также помочь высушить растения, из которых производят порошки и концентраты, которые используются в пищевой промышленности. Порой эти вещества могут быть использованы для сохранения продуктов без добавок. Продукты могут быть приготовлены, на пару, а также другими способами с помощью использования геотермальной энергии.

4. Обеспечение теплом жилых и коммерческих помещений

Геотермальные возобновляемые источники энергии могут быть использованы для обогрева всех типов зданий, от домов до ферм, сараев и других типов зданий. Использование этой энергии не только обеспечивают тепло, это также полная система контроля температуры. С геотермальной системой отопления и охлаждения расходы на электроэнергию намного ниже, так как печь или кондиционер не нужны. Эти устройства могут использовать значительное количество электроэнергии, увеличивая счета за коммунальные услуги и тратить энергию. Геотермальные блоки управления температурой могут добавить тепла или уменьшить его, сохраняя комфортный микроклимат в течение всего года.

5. Производство электроэнергии

Геотермальные электростанции могут обеспечить большое количество электроэнергии, со многими преимуществами, так как нет необходимости использовать ископаемое топливо для производства электроэнергии. Геотермальной энергии очень «чистая», потому что использует тепло и пар находящиеся в земле для производства электроэнергии. Нет никаких вредных выбросов газа или высокого уровня углерода, и эти электростанций не влияет на загрязнение воздуха. Этот источник энергии возобновляем и не зависит от количества ископаемых видов топлива или поставок из зарубежных стран. Геотермальная энергия может добавить стабильности в стоимость и наличие электрической и тепловой энергии для всего мира. Ископаемые виды топлива будут исчерпаны в ближайшем будущем, и использования альтернативных возобновляемых источников энергии необходимо в целях предотвращения энергетического кризиса.

У нас на сайте вы найдете рейтинги самых вредных пищевых добавок. Не все, что разрешено к применению в нашей стране можно есть, и вы поймете почему. Научимся правильно читать этикетки в продуктовом магазине.

10 мифов о геотермальном отоплении и охлаждении

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

В воздухе пахнет свежестью; Вы можете слышать щебетание птиц и ленивое шуршание ветра в деревьях. Дом делится энергией с землей, подобно тому, как корни деревьев обменивают жизненно важные элементы на свои листья и ветви.Звучит комфортно, не правда ли?

Геотермальное отопление и охлаждение делает эту мечту реальностью. Геотермальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (отопление, вентиляция и кондиционирование) приводит здание в гармонию с землей под землей, используя преимущества подземных температур для обеспечения отопления зимой и охлаждения летом.

Как работает геотермальное отопление и охлаждение

Наружная температура колеблется в зависимости от сезона, но температура под землей меняется не так сильно, благодаря изоляционным свойствам земли.На глубине 4–6 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 обеспечения «бесплатной» энергии.

(Обратите внимание, что геотермальную систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не следует путать с «геотермальной энергией», процессом, при котором электричество вырабатывается непосредственно из тепла внутри земли. Это происходит в масштабах коммунальных предприятий и использует различные процессы, обычно путем нагрева воды до кипения. .)

Трубы, образующие контур заземления, обычно изготавливаются из полиэтилена и могут закапываться под землей по горизонтали или вертикали, в зависимости от характеристик участка. Если водоносный горизонт доступен, инженеры могут предпочесть разработать систему «разомкнутого цикла», в которой скважина пробурена в подземных водах. Вода закачивается, проходит мимо теплообменника, 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

Зимой жидкость, циркулирующая через контур заземления или колодец системы, поглощает накопленное тепло от земли и переносит его в помещение. 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 скважину обратной закачки, где оно передает тепло в более холодную землю / водоносный горизонт.

В отличие от обычных систем отопления и охлаждения, геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха не сжигают ископаемое топливо для выработки тепла; они просто передают тепло к земле и от земли. Обычно электроэнергия используется только для работы вентилятора, компрессора и насоса агрегата.

Геотермальная система охлаждения и отопления состоит из трех основных компонентов: теплового насоса, жидкого теплоносителя (открытый или закрытый контур) и системы подачи воздуха (воздуховод) и / или лучистого отопления (в полу). или где-нибудь еще).

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

Геотермальные системы не требуют значительного обслуживания. При правильной установке, что очень важно, скрытый контур может прослужить несколько поколений.Вентилятор, компрессор и насос агрегата размещены в помещении, защищены от суровых погодных условий, поэтому они, как правило, служат в течение многих лет, а зачастую и десятилетий. Обычно периодические проверки и замена фильтров, а также ежегодная очистка змеевика — единственное необходимое техническое обслуживание.

Геотермальная система 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 они не выделяют парниковых газов. (Как упоминалось ранее, они потребляют меньшее количество электроэнергии для работы, потому что они связаны со средней температурой Земли.)

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха становятся обычным явлением в экологически чистых домах в рамках растущего движения за экологически чистое строительство. В прошлом году на экологические проекты приходилось 20 процентов всех новостроек в США. К 2016 году в статье Wall Street Journal предсказывалось, что экологическое 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 на явных 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 развенчиваем многие из этих мифов.

Разрушенные мифы о геотермальных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

• Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования не считаются возобновляемой технологией, поскольку они используют электричество.
  Факт: Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют только одну единицу электроэнергии для перемещения до пяти единиц охлаждения или обогрева с земли в здание.
• Фотоэлектрическая и ветровая энергия являются более предпочтительными возобновляемыми технологиями по сравнению с геотермальными системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
  Факт: Геотермальные системы HVAC удаляют в четыре раза больше киловатт-часов потребления из электрической сети на каждый потраченный доллар, чем фотоэлектрическая и ветровая энергия добавляют в электрическую сеть. Эти другие технологии, безусловно, могут сыграть важную роль, но геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто являются наиболее экономически эффективным способом снижения воздействия кондиционирования помещений на окружающую среду.
• Geothermal HVAC требуется много двора или недвижимости для размещения контуров заземления полиэтиленовых трубопроводов.
  Факт: В зависимости от характеристик площадки, контур заземления может быть заглублен вертикально, что означает, что надземной поверхности не требуется. Или, если есть доступный водоносный горизонт, который можно использовать, потребуется всего несколько квадратных футов недвижимости. Помните, что вода возвращается в водоносный горизонт, откуда она попала после прохождения теплообменника, поэтому она не «используется» или не подвергается иным негативным воздействиям.
• Геотермальные тепловые насосы HVAC издают шум.
  Факт: Системы работают очень тихо, и на улице нет оборудования, которое беспокоило бы соседей.

Техник осматривает геотермальный кондиционер HVAC. Фото любезно предоставлено Jay Egg

• Геотермальные системы со временем «изнашиваются».
  Факт: Контуры заземления могут прослужить несколько поколений. Теплообменное оборудование обычно служит десятилетиями, так как оно защищено в помещении. Когда его действительно нужно заменить, затраты будут намного меньше, чем установка всей новой геотермальной системы, поскольку установка петли или колодца является наиболее дорогой в установке.Новые технические инструкции устраняют проблему удержания тепла в земле, поэтому тепло может обмениваться с ней бесконечно. В прошлом некоторые системы неправильного размера действительно перегревали или переохлаждали землю с течением времени до такой степени, что у системы больше не было достаточного температурного градиента для функционирования.
• Геотермальные системы HVAC работают только в режиме отопления.
  Факт: Они так же эффективно работают при охлаждении и могут быть спроектированы так, чтобы при желании не требовать дополнительного резервного источника тепла, хотя некоторые клиенты считают, что более экономически выгодно иметь небольшую резервную систему только на самые холодные дни, если это означает их петля может быть меньше.
• Геотермальные системы HVAC не могут одновременно нагревать воду, бассейн и дом.
  Факт: Системы могут быть спроектированы для одновременной обработки нескольких нагрузок.
• Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха прокладывают трубопроводы хладагента в землю.
  Факт: Большинство систем используют только воду в контурах или линиях.
• Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют много воды.
  Факт: Геотермальные системы фактически не потребляют воду. Если водоносный горизонт используется для обмена теплом с землей, вся вода возвращается в тот же водоносный горизонт.В прошлом проводились некоторые операции «насос и сброс», при которых вода расходилась впустую после прохождения через теплообменник, но сейчас они чрезвычайно редки. При коммерческом применении геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха фактически устраняют миллионы галлонов воды, которые в противном случае испарились бы в градирнях традиционных систем.
• Геотермальная технология HVAC финансово неосуществима 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 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха стоят около 3000 долларов за тонну обогрева или охлаждения при новом строительстве (дома обычно используют от одной до пяти тонн). Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха начинаются от 5000 долларов за тонну и могут доходить до 8000 или 9000 долларов за тонну. Однако новые методы установки снижают затраты до такой степени, что цена приближается к обычным системам при правильных условиях.

Факторы, способствующие снижению затрат, включают экономию от масштаба для общественных, коммерческих или даже крупных жилых помещений и растущую конкуренцию за геотермальное оборудование (особенно со стороны таких крупных брендов, как Bosch, Carrier и Trane).Открытые контуры с использованием насоса и скважины обратной закачки дешевле в установке, чем закрытые.

Digital Exclusive: главные плюсы и минусы геотермальных тепловых насосов | 2019-12-19

Согласно многим источникам в отрасли HVAC, геотермальный тепловой насос (GHP) — лучшая легкая коммерческая или домашняя система отопления и охлаждения, которую вы можете выбрать. Просто проконсультируйтесь с хорошими людьми в ENERGY STAR, которые сертифицируют бытовую технику и оборудование как экологически чистые, или даже с партнерами Comfort Aire Heating & Cooling в Rheem, которые производят ведущее в отрасли оборудование HVAC.У каждого есть что сказать о GHP.

Однако решения для геотермального отопления и охлаждения могут не подходить для каждого дома.

Хотя геотермальные тепловые насосы невероятно эффективны и могут сэкономить пользователям значительные деньги с течением времени, установка может оказаться невозможной в зависимости от бюджета, физического местоположения дома и других факторов.

Сегодня мы более подробно рассмотрим, как геотермальное отопление и охлаждение работают по сравнению с обычными системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с тепловыми насосами, использующими воздух, а также почему ответ на вопрос, стоит ли инвестиций в GHP, — «это зависит от обстоятельств».«Есть много веских причин для установки геотермального оборудования для обогрева и охлаждения дома — включая низкую стоимость или даже бесплатную горячую воду в качестве побочного продукта работы — но это может просто не иметь смысла с финансовой точки зрения или основываться на определенных фактах о каждом уникальном доме. .

Как работает геотермальный тепловой насос?

Хотя детали того, как GHP нагревают и охлаждают, довольно сложны и технически, простой английский ответ на то, как они работают, заключается в том, что они используют землю под домом или вокруг него — и почти постоянные температуры, обнаруживаемые там, — в качестве теплообмена. Средняя.По этой причине ГТН иногда называют геотермальными тепловыми насосами (ГТН).

В качестве альтернативы, обычные тепловые насосы с воздушным источником должны использовать воздух за пределами стен дома, температура которого может сильно варьироваться в зависимости от сезона и даже времени суток. А поскольку температура воздуха меняется, тепловые насосы с воздушным источником должны использовать электроэнергию, чтобы производил соответственно горячий или холодный воздух для обеспечения комфорта в помещениях. GHP в основном нужно использовать электричество только для того, чтобы переместить уже нагретого или охлажденного воздуха.

GHP получают доступ к умеренному климату под землей, чтобы использовать его для домашнего комфорта, через геотермальные петлевые системы. Существуют как замкнутые, так и разомкнутые системы, которые требуют установки подземных трубопроводов и / или доступа к соответствующему водоему для надлежащего теплообмена.

Системы с замкнутым контуром в вертикальной, горизонтальной конфигурации или конфигурации пруда / озера наиболее распространены для жилых помещений — в первых двух типах используется так называемая технология прямого обмена (DX), которая не требует использования источников воды.

Преимущества использования геотермальной системы

Итак, почему стоит выбрать GHP для дома или бизнеса? Это три самых больших плюса.

1. Энергосбережение

Независимо от того, заботятся ли вы о снижении воздействия на окружающую среду или просто о контроле за электричеством, геотермальные тепловые насосы значительно превосходят по характеристикам обычное оборудование. Благодаря GHP потребление энергии может быть сокращено до 50 процентов как в сезоны отопления, так и в сезоны охлаждения!

2. Оборудование, не требующее особого обслуживания

Хотя профилактическое обслуживание важно для всего оборудования HVAC, у GHP меньше движущихся частей, чем у традиционных тепловых насосов.Кроме того, как только контуры заземления установлены, они обычно не требуют никакого обслуживания.

3. Длительный срок службы

Геотермальное оборудование отличается высокой долговечностью, при использовании подземных трубопроводов гарантия часто составляет до 50 лет. Срок службы самих тепловых насосов обычно составляет около 20 лет. Сравните это со средним сроком службы в 15 лет типичного домашнего кондиционера или теплового насоса при надлежащем обслуживании.

Недостатки геотермальной системы

Что может не понравиться геотермальным системам, имея долговечное оборудование, которое не наносит вреда окружающей среде и экономит деньги в эксплуатации? К сожалению, есть некоторые существенные недостатки, в основном связанные с их высокой начальной стоимостью установки, а также их требованиями к земле вокруг дома или коммерческого здания.

1. Высокие первоначальные затраты

Иногда федеральные, государственные и местные органы власти предлагают стимулы для использования зеленой энергии, а также некоторые поставщики электроэнергии, которые могут помочь снизить стоимость установки геотермальных систем. Даже с этими программами можно увидеть цену от 10 000 до 20 000 долларов за установку геотермального решения HVAC, которое включает установку подземных контуров. И может потребоваться до 10 лет, чтобы окупить эти первоначальные финансовые затраты, прежде чем система окупится.

Изначально этот блог появился на сайте www.comfortaireheatingandcooling.com. Перейдите по этой ссылке, чтобы продолжить чтение.

Геотермальные системы отопления и охлаждения штата Мэн

Геотермальные системы (также называемые геотермальными тепловыми насосами) используют постоянную температуру земли ниже линии замерзания для обогрева зимой и охлаждения летом. Как и все технологии с тепловыми насосами, геотермальные системы не выделяют тепло, они передают его, используя тот же процесс, что и кондиционеры и холодильники.Зимой тепло забирается из-под земли и передается в дом. Летом процесс обратный, чтобы отвести тепло из дома и передать его земле.

1. Жидкость закачивается в землю, где она нагревается до температуры земли.
2. Тепловой насос извлекает тепло из жидкости и доставляет его в дом.
3. Теперь уже остывшая жидкость возвращается на землю, чтобы начать процесс заново.

Источник: EPA

Этот процесс обратимого цикла охлаждения — один из наиболее эффективных способов обогрева и охлаждения вашего дома.Геотермальные тепловые насосы обычно более эффективны, чем тепловые насосы с воздушным источником, потому что температура земли умеренная и ближе к желаемой температуре в помещении круглый год, чем температура наружного воздуха. Одна единица электроэнергии может быть преобразована в четыре или более единиц тепла с помощью геотермального теплового насоса. Подобно воздушным тепловым насосам, геотермальные системы хороши для поддержания постоянной температуры и влажности в помещении.

Геотермальные системы состоят из контура заземления и теплового насоса.Петли могут быть на мелководье или в глубоких колодцах. Тепло из контура отбирается тепловым насосом, который обычно находится в подвале. Затем тепло распределяется по дому через радиаторы, теплый пол или систему принудительного распределения горячего воздуха.

Преимущества

• Более низкие затраты на отопление и охлаждение — Геотермальные системы обычно дешевле в эксплуатации, чем другие системы. Щелкните здесь, чтобы сравнить эксплуатационные расходы различных систем отопления.
• Комфорт в помещении — Геотермальные системы обеспечивают постоянный уровень температуры и влажности в помещении.
• Безопасность — Поскольку геотермальные системы работают от электричества, нет риска утечки топлива или продуктов сгорания.

Недостатки

• Стоимость установки — Геотермальные системы часто дороже в установке, чем обычные системы отопления или охлаждения.
• Проблемы при установке — Не все здания или дворы являются хорошими кандидатами для геотермальных систем. Оценка размещения может определить, подходит ли место для геотермальной системы.

Геотермальные тепловые насосы — Carolina Country

Поле с горизонтальной петлей может быть дешевле, чем вертикальное бурение, но требует больше места, как показано на этой более крупной установке в электрическом кооперативе.

На юге страны на отопление и охлаждение приходится большой процент использования энергии в доме. Геотермальный тепловой насос, также известный как геотермальный тепловой насос, является одним из наиболее эффективных типов систем отопления и охлаждения, которые следует рассмотреть для установки в вашем доме.

Даже когда на улице очень жарко или холодно, температура на несколько футов ниже поверхности земли остается относительно умеренной. Система геотермального теплового насоса использует эту постоянную температуру грунта для обогрева и охлаждения вашего дома.

По данным Агентства по охране окружающей среды США, геотермальные тепловые насосы

потребляют до 44 процентов меньше энергии, чем традиционные тепловые насосы с воздушным источником, и до 72 процентов меньше энергии, чем электрические нагреватели сопротивления в сочетании со стандартными кондиционерами.

Система геотермального теплового насоса состоит из трех основных компонентов:

• Коллектор или контурное поле, которое находится в земле и циркулирует жидкость, например антифриз, по плотным пластиковым трубкам;
• Тепловой насос в вашем доме; и
• Система воздуховодов, распределяющая нагретый или охлажденный воздух по всему дому.

Геотермальный тепловой насос может иметь множество различных соединений с землей.

Зимой коллектор поглощает накопленное тепло земли, а жидкость передает это тепло тепловому насосу, который концентрирует его и вдувает в воздуховоды, обогревая дом.Летом тепловой насос забирает тепло из дома и передает его более прохладной земле.

Коллектор, который обменивается теплом и охлаждением с землей, может быть настроен одним из трех основных способов:

• Горизонтальная система: Пластиковые трубы помещаются в траншеи на глубине от четырех до шести футов ниже поверхности земли. Эта система хорошо работает, когда у дома или на предприятии достаточно земли, так как для этих систем может потребоваться траншея до 400 футов.
• Вертикальная система: Буровая установка выкапывает от 100 до 400 футов под поверхностью и помещает трубы.Эта система может быть более дорогостоящей, но она будет иметь меньшее влияние на существующие ландшафты и может использоваться на небольших участках.
• Система пруда: Если у вас есть доступ к пруду или озеру, достаточно широкому и глубокому, можно использовать систему пруда (также известную как тепловой насос с водным источником). Контурное поле подключается к тепловому насосу и затем помещается на глубину не менее восьми футов ниже поверхности воды. Этот вариант может быть самым дешевым.

Геотермальные системы обычно стоят больше, чем другие системы отопления, в основном из-за коллектора и копания или бурения, но их высокая эффективность может сократить время окупаемости.Стоимость будет зависеть от того, нужны ли новые воздуховоды, от типа устанавливаемого коллектора, а также от других факторов.

Налоговая льгота по возобновляемым источникам энергии в Северной Каролине, которая включала геотермальные системы, истекла в 2015 году. В настоящее время такой налоговой льготы штата не существует. Тем не менее, существует 30-процентный федеральный налоговый кредит за установку системы с рейтингом Energy Star до конца 2016 года. Таким образом, если ваша система и установка стоят 20 000 долларов, вы можете вычесть 6000 долларов из своего федерального налогового счета. Уточняйте у своих электрических кооперативов другие возможные варианты скидок или финансирования.

Для тех, кто имеет большие счета за отопление и охлаждение и может сделать долгосрочные инвестиции в свой дом, геотермальная система является хорошим вариантом. И тем, кто строит новые дома, следует с самого начала подумать, стоит ли устанавливать геотермальный тепловой насос. При новом строительстве система может быть включена в ипотеку.

Поговорите с квалифицированным энергоаудитором, который поможет вам оценить ваши возможности.

Об авторе

Эта колонка написана в соавторстве с Пэт Киган и Эми Уилесс из Collaborative Efficiency.Дополнительную информацию о геотермальных тепловых насосах можно найти на сайте Collaborativeefficiency.com/energytips.

Геотермальные системы отопления и охлаждения

Геотермальная система — это система отопления или охлаждения, использующая землю в качестве источника тепла (для получения тепла зимой) или в качестве радиатора (для отвода тепла для охлаждения летом). Геотермальные системы просто используют относительно постоянную температуру земли. В Миннесоте температура земли колеблется в пределах 40-50 градусов по Фаренгейту на глубине 50 футов в течение всего года.

Геотермальные системы обладают потенциалом для значительной экономии затрат на энергию и уменьшения зависимости от ископаемых видов топлива, таких как нефть и природный газ. Однако некоторые из этих систем также могут оказывать неблагоприятное воздействие на окружающую среду при неправильной установке или эксплуатации или при использовании неподходящих материалов.

Типы геотермальных систем

Геотермальные системы включают в себя широкий спектр конструкций и операций. Эти системы можно описать разными терминами — геотермальные тепловые насосы; теплообменники с заземлением; горизонтальные, вертикальные или направленные теплообменники; тепловые насосы подземные воды; или устройства теплообмена грунтовых вод.Все эти системы включают одну и ту же базовую операцию — циркуляцию жидкости, контактирующей с землей, через теплообменник для получения тепла для нагрева конструкции или отвода тепла при охлаждении конструкции. Однако могут применяться другие правила и требования, в зависимости от конкретного типа устанавливаемой геотермальной системы.

Замкнутая система состоит из трубопровода, установленного в земле, который обеспечивает циркуляцию теплоносителя по трубопроводу к теплообменнику и обратно на землю в полностью замкнутом контуре.Теплоноситель не контактирует напрямую с землей. Система с замкнутым контуром может быть установлена ​​в горизонтальных траншеях, направленных или вертикально пробуренных скважинах или даже в поверхностных водоемах (см. Рисунок 1). Системы с замкнутым контуром могут быть спроектированы для удовлетворения широкого спектра потребностей в отоплении и охлаждении, от индивидуального дома до больших коммерческих зданий.

Система с открытым контуром — это система, которая перекачивает грунтовые воды из водозаборной скважины через теплообменник, а затем сбрасывает воду на поверхность земли, в инфильтрационную галерею, поверхностный водный объект (озеро / река) или нагнетательная скважина.Сброс из геотермальной системы с открытым контуром никогда не должен сбрасываться в систему подземной очистки сточных вод (SSTS), иногда называемую септической системой. Гидравлическая нагрузка может повредить SSTS, что приведет к ее неправильной работе. Системы с разомкнутым контуром потенциально могут оказывать неблагоприятное воздействие на окружающую среду, особенно когда вода сбрасывается на поверхность земли или в поверхностные воды. Потенциальные воздействия на окружающую среду включают общее потепление поверхностных вод, снижение уровня кислорода в озере и повреждение озерного льда (проблема безопасности).

Департамент здравоохранения Миннесоты

Министерство здравоохранения Миннесоты (MDH) регулирует строительство бурильных геотермальных теплообменников (BGHE) (замкнутые системы, устанавливаемые в пробуренных скважинах) и теплообменных устройств подземных вод (GTED) (разомкнутые системы с водозаборной скважиной — теплообменник — нагнетательная скважина). Требования к каждой из этих систем следующие:

Скважинный геотермальный теплообменник (BGHE)

A BGHE — это тип геотермальной системы с замкнутым контуром, в которой полиэтиленовые трубы устанавливаются в скважинах, а теплоноситель циркулирует по трубам.Глава 4725 Миннесотских правил устанавливает требования к размещению, проектированию, строительству, испытаниям, ремонту и герметизации систем BGHE, включая стандарты для материалов трубопроводов, теплоносителей и смесей для цементных растворов.

Глубина ствола скважины для систем BGHE может варьироваться в зависимости от геологии, но обычно она составляет 150-200 футов. Скважины должны быть залиты цементным раствором, чтобы обеспечить эффективную теплопередачу между землей и трубопроводом, поддержать трубопровод в скважине и предотвратить перемещение загрязняющих веществ вниз по скважине с поверхности и загрязнение грунтовых вод.

Жидкие теплоносители, используемые в системах BGHE, должны представлять собой пропиленгликоль или этанол, который соответствует требованиям Правил Миннесоты, часть 4725.7050. Требования сводят к минимуму возможное загрязнение грунтовых вод и связанные с этим проблемы с питьевой водой в случае утечки в системе. Правила Миннесоты, часть 4725.7050, подраздел 1, пункт D, допускают использование пропиленгликоля и этанола для пищевых продуктов или фармакопей США (USP), предназначенных для использования в геотермальных теплообменных системах с отверстиями.Пропиленгликоль с добавками, включая ингибиторы коррозии и красители, может использоваться в качестве теплоносителя, если он сертифицирован как отвечающий требованиям NSF Category Code HT1. Продукты на основе этанола должны быть разработаны производителем для использования в системах BGHE и не должны использоваться без письменного разрешения MDH.

Бурый геотермальный теплообменник должен быть установлен подрядчиком по строительству скважин или подрядчиком по бурению геотермального теплообменника, имеющим лицензию MDH. Перед установкой этой системы заявитель должен получить разрешение на строительство BGHE от MDH.Для получения инструкций о том, как получить разрешение на строительство BGHE, посетите: Заявки на получение разрешения на строительство бурильного геотермального теплообменника (BGHE) и устройства теплообмена грунтовых вод (GTED).

Устройство теплообмена грунтовых вод (ГТЭД)

Этот тип геотермальной системы открытого типа состоит из водозаборной скважины, которая обеспечивает водой теплообменник, и нагнетательной скважины, используемой для отвода воды, выходящей из теплообменника (см. Рисунок 2). Подводящие и нагнетательные скважины должны быть построены в одном и том же водоносном горизонте, чтобы избежать смешивания вод, которые могут иметь различный химический состав.Требования к расположению, проектированию, строительству, эксплуатации, ремонту и герметизации колодцев для системы теплообменных устройств грунтовых вод можно найти в Правилах Миннесоты, глава 4725, и Уставе Миннесоты, раздел 103I.621.

Устройство теплообмена грунтовых вод должно быть установлено подрядчиком, имеющим лицензию MDH. Перед установкой этой системы физическое лицо должно получить разрешение на строительство GTED от MDH. Для получения инструкций о том, как получить разрешение на строительство GTED, посетите: Заявки на получение разрешения на строительство бурильного геотермального теплообменника (BGHE) и устройства теплообмена грунтовых вод (GTED).

Другие правила

Любому, кто использует более 10 000 галлонов воды в день или 1 миллион галлонов воды в год, требуется разрешение на водопользование от Министерства природных ресурсов Миннесоты (DNR). Для системы GTED, которая использует более 10 000 галлонов воды в день или 1 миллион галлонов воды в год, требуется предварительная оценка строительства скважины и разрешение на использование воды в соответствии с типом разрешения на использование геотермальных грунтовых вод с обратной закачкой (HVAC).Для получения дополнительной информации от DNR посетите: Разрешения на водопользование.

Система с разомкнутым контуром, которая забирает грунтовые воды, направляет эту воду через теплообменник, а затем сбрасывает эту воду на поверхность земли или в поверхностные воды (иногда называемая «прямоточной» или «откачиваемой и откачиваемой»), также требует разрешение на присвоение воды от DNR, если изымается более 10 000 галлонов в день или миллиона галлонов в год. Закон Миннесоты, раздел 103G.271, запрещает использование прямоточных систем охлаждения / обогрева, потребляющих более 5 миллионов галлонов в год.С 1 января 2015 года DNR не имеет права выдавать разрешение на любую новую прямоточную геотермальную систему (то есть систему, которая использует от 1 до 5 миллионов галлонов в год). Существующие прямоточные геотермальные системы могут по-прежнему требовать разрешения на водопользование DNR. Для получения дополнительной информации от DNR посетите: Разрешения на водопользование. Если вода сбрасывается в поверхностный водный объект, Агентство по контролю за загрязнением Миннесоты может также потребовать разрешение Национальной системы ликвидации сброса загрязнителей (NPDES).

Для замкнутой системы, установленной в русле водопровода, требуется разрешение на работу в водопроводе от DNR. Разрешение не будет выдаваться для установок в определенных ручьях для форели или определенных диких и живописных реках, где система представляет собой навигационную опасность или где система может нанести ущерб водной экологии водоема. Для получения дополнительной информации от DNR посетите: Программа выдачи разрешений на работу в сфере общественного водоснабжения.

Вопросов?
Обратитесь в отдел управления скважиной MDH
651-201-4600 или 800-383-9808
здоровья[email protected]

Министерство здравоохранения Миннесоты

AAON Продукция для обогрева и охлаждения

Геотермальные тепловые насосы

Геотермальные тепловые насосы используют постоянную температуру земли в качестве обменной среды вместо температуры наружного воздуха. В нескольких футах ниже поверхности земли температура земли остается относительно постоянной. В зависимости от широты температура земли колеблется от 45 ° F до 75 ° F. Эта температура земли теплее воздуха над ней зимой и прохладнее воздуха над ней летом.Геотермальный тепловой насос использует эту постоянную температуру, обмениваясь теплом с землей через наземный теплообменник.

Нажмите, чтобы узнать больше об этих геотермальных тепловых насосах AAON

Геотермальные наружные крышные агрегаты

Серия RQ (2-6 тонн) | Серия РН (6-140 тонн) | Серия РЗ (45-240 тонн)

---

Внутренние автономные геотермальные установки

Серия SB (3-18 тонн) | Серия SA (23-70 тонн) | Серия M2 (3-70 тонн)

---

Водяные тепловые насосы

Серия WV (от 1/2 до 30 тонн) | Серия WH (от 1/2 до 20 тонн)

---

Уникальные особенности и гибкость оборудования AAON предоставляют вам возможность применения тепловых насосов AAON в учебных заведениях, офисных зданиях, супермаркеты и магазины, музеи и библиотеки, церкви и залы, рестораны и многие другие приложения, требующие высокой эффективности, низкой Стоимость отопления и охлаждения.Оборудование может быть автономным или сплит-системой и Включает конструкцию панели из жесткого пенополиуретана AAON для экономии тепла и охлаждающие доллары от выхода из шкафа HVAC и прямой привод AAON в обратном направлении изогнутые приточные вентиляторы для эффективного движения воздуха.

Улучшенные характеристики

---

Конструкция шкафа из жесткого пенополиуретана

Геотермальные системы являются продуктами премиум-класса и должны быть построены с использованием корпусов премиум-класса. Шкафы из жесткого пенополиуретана с двойными стенками AAON экономят энергию на охлаждение и обогрев благодаря улучшенной изоляции и воздушным уплотнениям.Это снижает потери энергии в окружающей среде и увеличивает экономию владельца здания. Сэкономленная энергия — это сэкономленные деньги. Потери энергии на отопление и охлаждение из-за плохой изоляции и плохой герметичности приводят к значительным денежным потерям для владельцев зданий. Шкафы из жесткого пенополиуретана AAON сокращают эти денежные потери за счет улучшенного термического сопротивления, тепловых разрывов и качественных воздушных уплотнений.

Компрессор переменной производительности

Геотермальные системы с компрессорами переменной производительности повышают комфорт пассажиров и эффективность системы за счет изменения производительности системы в соответствии с мгновенной нагрузкой на обогрев и охлаждение кондиционируемого помещения.Компрессор постоянно регулирует свою мощность, чтобы точно соответствовать температуре приточного воздуха или температуре воды на выходе. В течение большей части сезона отопления и охлаждения компрессор работает с пониженным энергопотреблением, что сокращает ваши эксплуатационные расходы. За счет сочетания компрессоров с регулируемой производительностью с вентиляторами с регулируемым объемом воздуха в геотермальной конфигурации повышается энергоэффективность и резко снижаются эксплуатационные расходы.

Нагнетательный вентилятор с прямым приводом

Высокоэффективная геотермальная система должна дополняться высокоэффективным движением воздуха.Нагнетательные вентиляторы AAON с прямым приводом и загнутыми назад лопатками обеспечивают повышенную эффективность, более тихую работу, меньшую занимаемую площадь и большую гибкость, чем сопоставимые устройства для перемещения воздуха в отрасли отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. AAON предлагает группы вентиляторов, конфигурируемые от одного до четырех, с прямым приводом, с загнутыми назад лопатками, пленумными вентиляторами. Предлагая комбинации вентиляторов различной ширины и диаметра, можно выбрать вентиляторы с оптимальной производительностью. Рабочие колеса с загнутыми назад лопатками с прямым приводом потребляют на 15% меньше энергии, чем вентиляторы с загнутыми вперед лопатками с ременным приводом, при тех же условиях эксплуатации, что делает их уникальными для высокоэффективных применений, таких как геотермальные системы.

Надежные приложения

---

Центральные геотермальные установки

За счет использования больших коммерческих геотермальных систем для подачи наружного воздуха в жилые помещения или внутренние блоки можно уменьшить общее количество блоков в здании и упростить водопроводные трубы. Геотермальная система AAON может обеспечить до 140 тонн холодопроизводительности только с одним подключением к воде. Воздух от геотермальных установок на крыше можно отводить через обычные воздуховоды, или же наружный воздух можно использовать для подачи небольших внутренних установок WSHP, которые обслуживают отдельные зоны.Поскольку геотермальные системы AAON не имеют наружных вентиляторов, помимо высокой эффективности, они обеспечивают чрезвычайно тихую работу и низкие требования к техническому обслуживанию.

Двойное топливо

Все геотермальные системы AAON доступны с возможностью дополнительного и аварийного обогрева. Двухтопливные агрегаты включают дополнительный источник тепла из природного газа, сжиженного нефтяного газа, пара, горячей воды или электрического тепла. Двухтопливные системы предлагают большую гибкость, позволяя использовать второй источник тепла в качестве дополнительного тепла к тепловому насосу или в качестве резервного источника тепла, если требуется время простоя водяного контура.

Приложения, чувствительные к звуку и пространству Геотермальные системы сплит-системы

AAON могут использоваться в новых или модернизированных приложениях. При модернизации внешние конденсаторные агрегаты с воздушным охлаждением могут быть заменены на конденсаторные агрегаты с водяным охлаждением, а во многих случаях существующие трубопроводы хладагента между компрессорно-конденсаторными агрегатами и воздухообрабатывающим агрегатом можно использовать повторно. Поскольку в конденсаторе с водяным охлаждением не используются внешние вентиляторы, звук агрегата часто не улавливается жителями здания и соседями.Используя сплит-систему, звук внутреннего компрессора может быть удален из жилых помещений в офисных зданиях, гостиницах, медицинских учреждениях, банках, школах, кондоминиумах, квартирах и других чувствительных к звуку местах. Теплообменник хладагент-вода вместе с компрессором также может быть расположен в механическом помещении или снаружи здания, и только тихо работающие внутренний вентилятор и змеевик остаются в занятом пространстве. Это не только удаляет звук из занятого пространства, но и устраняет необходимость в обслуживании компрессора из занятого пространства и уменьшает внутренний блок, экономя ценное внутреннее пространство.

Решения по изменению климата: Земля может обеспечивать здания возобновляемыми источниками энергии

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 его можно будет использовать с минимальными затратами.

Оказалось, что это нелегкий подвиг, но в последнее время усилия были активизированы в связи с новой актуальностью, связанной с климатическим кризисом и поиском низкоуглеродных альтернатив ископаемым видам топлива.

Передовые технологические разработки в этой области (включая, конечно, лазеры) направлены на бурение все глубже и глубже, в более горячие и более горячие породы. Тепло от 302 ° F (150 ° C) до 703 ° F (373 ° C), когда вода переходит в свою «сверхкритическую» фазу и выше, можно использовать для рентабельного производства электроэнергии.

Но электричество — это только половина геотермальной истории. Задолго до того, как люди вырабатывали с его помощью электричество, они напрямую использовали геотермальное тепло, в том числе для купания, приготовления пищи и обогрева зданий.Геотермальное прямое тепло по-прежнему используется в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве, но раскрыта лишь малая часть его потенциала.

Когда дело доходит до прямого использования тепла, геотермальные ресурсы не обязательно должны быть очень горячими. Для нагрева воздуха в доме до 68 ° F не требуется 300 ° F. Примерно все, что составляет 50 ° F или выше (что доступно всего на 10 футов ниже или около того), можно использовать для чего-то, будь то сушка зерна, работа теплицы, таяние льда на взлетно-посадочных полосах аэропорта или обогрев коммерческих зданий.

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

Но наиболее важным применением, на мой взгляд, является использование низкотемпературных геотермальных ресурсов для крупномасштабного отопления и охлаждения зданий.

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

В этом посте мы рассмотрим 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.

Жарко или хотя бы тепло!

Декарбонизация означает улучшенную конкурентную среду для геотермального тепла

Города по всему миру ставят перед собой агрессивные цели по декарбонизации, обязуясь свести к нулю свои прямые выбросы углерода к 2050 году.Первыми тремя проблемами, с которыми сталкивается город обезуглероживания, являются электроснабжение, транспорт, а также отопление и охлаждение зданий. Пути к декарбонизации электроэнергии и транспорта, хотя и являются чрезвычайно сложными, 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 — большой вопрос, на который нет ответа.

Необходимо будет поэтапно отказаться от печей для сжигания нефти и природного газа, а это значит, что городам потребуется огромное количество низкоуглеродного тепла для компенсации.А низкоуглеродные варианты гораздо более ограничены в отношении тепла, чем в отношении электричества.

Некоторые печи могут работать на биометане, другом биотопливе, водороде или водородном топливе, но в мире, где в основном электрифицировано, низкоуглеродистое жидкое топливо, вероятно, будет использоваться для дорогостоящих применений в промышленности и на транспорте, а не для обогрева вашей жизни. комната.

Большая часть тепла используется для отопления помещений и нагрева воды. DOE

Остается геотермальное централизованное теплоснабжение или, на уровне отдельного здания, электрические варианты, такие как резистивное электрическое отопление или тепловые насосы.В тепловых насосах это либо источник воздуха (обмен теплом с наружным воздухом), либо источник земли (обмен теплом с землей). Последний намного эффективнее. Геотермальное централизованное теплоснабжение является наиболее эффективным из всех.

В мире обезуглероживания именно эти — другие варианты низкоуглеродного отопления — в конечном итоге составят конкуренцию в области нагрева и охлаждения. Это конкуренция, с которой уже борются некоторые города, занимающиеся декарбонизацией, например Бостон. У Бостона возникнут проблемы со строительством большого количества новой электрической инфраструктуры для обогрева зданий электричеством, поэтому он склоняется к геотермальной энергии.

Итак, какие именно технологии могут обеспечивать тепло от Земли? Есть две основные категории. Начнем с меньшей стороны.

Земляные тепловые насосы — самый эффективный источник тепла в индивидуальном доме

Это немного выдумка — включать сюда геотермальные тепловые насосы (GSHP), потому что технически они не используют геотермальную энергию. Они используют накопленную солнечную энергию от солнечного света, падающего на поверхность Земли. Это только тогда, когда вы погружаетесь намного глубже или в активные вулканические районы, где вы получаете тепло от ядра планеты.Если быть точным, GSHP собирают солнечное тепло, хранящееся на мелководье.

Я не думаю, что этот терминологический вопрос так уж важен — это тепло в земле!

Повсюду на глубине от 10 до 1000 футов под поверхностью температура держится на уровне 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, чем 54 ° F, они сбрасывают тепло в землю.

А ГШП состоит из двух частей. Первый — это труба «контур заземления», проложенная под землей, по которой циркулирует вода. За счет теплопроводности вода забирает тепло (или возвращает тепло) земли, поэтому чем больше площадь поверхности трубы, тем эффективнее система. Вот почему в общем контуре заземления часто бывает несколько петель трубы. Эмпирическое правило: одна петля соответствует одной тонне мощности, что составляет около 12 000 БТЕ в час. Среднему дому в США потребуется от 2 до 3 тонн вместимости, то есть от двух до трех петель (или одной очень глубокой).

Вторая часть — это сам тепловой насос, который находится внутри, подключен к контуру заземления и обменивается теплом с водой через цикл парокомпрессионного хладагента (аналогично тому, как ваш холодильник обменивается теплом с окружающим воздухом). Зимой забирает тепло из циркулирующей воды и выпускает его в воздух, тем самым нагревая здание; летом забирает тепло из воздуха и опускает его в воду, тем самым охлаждая здание.

ГШП отапливают и охлаждают здания. Одуванчик

GSHP можно представить как две связанные теплопередачи. Через контур заземления вода обменивается теплом с землей; через тепловой насос вода обменивается теплом с воздухом в помещении.

Поскольку температура грунта в основном такая же, на глубине 10 или 1000 футов под землей, что несколько парадоксально, глубина контура заземления не имеет большого значения. Имеет значение квадратный метр трубы, соприкасающейся с землей. Установщики используют либо длинные горизонтальные петли, либо глубокие вертикальные петли в зависимости от проекта.(Большинство проектов в наши дни представляют собой «замкнутый контур», то есть нет обмена жидкостями с землей, но в определенных обстоятельствах может работать система «разомкнутого контура», которая работает непосредственно с водой, нагретой землей.)

DOE

GSHP не производит тепло, как масляная или газовая печь, а собирает тепло из земли. Конечно, вода не циркулирует сама по себе; для работы GSHP требуется электричество.Но с точки зрения единиц тепла на единицу энергии — то, что в бизнесе они называют коэффициентом производительности (COP), — это единственный наиболее эффективный способ обогрева здания.

У масляной или газовой печи КПД меньше 1; одна единица потребляемой энергии производит от 0,7 до 0,9 единиц тепла. Электрический резистивный обогреватель (обогреватели плинтуса, настенные обогреватели, обогреватели помещений) имеют коэффициент полезного действия 1. Тепловые насосы с воздушным источником тепла (ASHP), которые забирают тепло из наружного воздуха, а не из земли, несколько изменяются в зависимости от температуры воздуха, но обычно может достигать COP 3.GSHP, в зависимости от климата, могут достигать 4 или даже 6 (они лучше работают в экстремальных климатических условиях, с большим перепадом температур между воздухом и землей, чем в умеренном климате).

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

GSHP

— это старая технология — они впервые появились в США около 1940 года — с хорошо известными преимуществами и недостатками. Что касается преимуществ, система работает бесшумно, эксплуатационные расходы низкие, затраты на техническое обслуживание низкие, отсутствуют выбросы загрязняющих веществ в помещении или парниковые газы, и она служит долгое время.(Тепловые насосы внутри могут прослужить 25 лет; контуры заземления могут прослужить 50 лет или дольше.) Действительно, хорошо, что уже установлен GSHP.

К сожалению, его установка была чертовски дорогой. Обычно они стоят от 20 000 до 50 000 долларов авансовых затрат (что немного больше, чем ваша печь на природном газе за 1000 долларов), и их установка обычно включает в себя обширное бурение и земляные работы, которые могут длиться в течение нескольких недель (что немного больше, чем 1-2-дневный ремонт. для газовой печи или АШП).Эти ограничения сделали их непрактичными для большинства домовладельцев.

По крайней мере, на данный момент, когда дело доходит до реконструкции, это реальный вопрос, стоит ли GSHP дополнительных затрат сверх затрат на ASHP, которые достаточно улучшились, чтобы работать практически в любых климатических условиях. Если ASHP недостаточно для данного здания, обычно дешевле снизить потребности в отоплении за счет теплоизоляции и повышения эффективности, чем покупать более крупную систему.

Для новостроек, однако, «геотермальная энергия — это не проблема», — говорит Адам Сантри, президент Allied Well Drilling.«Вам не нужны [налоговые] скидки. Включив [GSHP] в свою ипотеку, вы получите положительный денежный поток в первый месяц ». Сразу же экономия на отоплении больше, чем выплата по кредиту на GSHP.

«Да, есть предоплата», — говорит Алан Скоуби, 40-летний ветеран отрасли, теперь работающий в GeoPro, Inc., — «Но он окупится в относительно короткие сроки, и как только он будет оплачен, это принтер для денег. . »

Компании

GSHP сталкиваются с проблемой, с которой сталкиваются все виды экологически чистых технологий на ранних этапах их затрат и разработки: хотя они окупаются в долгосрочной перспективе, значительные первоначальные инвестиции часто отпугивают клиентов.Таким образом, две ключевые стратегии роста — это сокращение этих первоначальных затрат и их распределение с течением времени за счет разумного финансирования.

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

Dandelion упрощает использование геотермальных тепловых насосов

Секретная лаборатория X Lab в Alphabet (материнская компания Google) работает над проблемами чистой энергии, по ходу выделяя компании. Один из них, созданный в 2018 году, называется Dandelion, и он напрямую решает проблемы, сдерживающие GSHP.

Команда

Dandelion «выросла не в этой отрасли, а в солнечной», — говорит Скоуби. «Они подходят ко всему этому с новой точки зрения».

Обычно подрядчик HVAC может установить печь или ASHP самостоятельно, получая всю прибыль и налоговые льготы. Для работы в GSHP им нужно найти субподрядчика по бурению и разделить прибыль — больше хлопот за меньшие деньги. У них также часто есть печи, которые им необходимо переместить, и, возможно, потребуется специальный заказ GSHP.Стимулы не совпадают.

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

Вертикальная интеграция также означает, что Dandelion может заказывать высококачественное оборудование на заказ. «Поскольку у них есть план действий по достижению гораздо большего масштаба, — говорит Скоуби, — они могут использовать это и снизить затраты.Никто другой не хотел этого делать ».

Например, компания разработала собственный тепловой насос. «Мы посмотрели на то, что отнимало у монтажников много времени, — говорит Кэти Ханнан, основательница и президент компании Dandelion, — и каждый раз была возможность взять эти вещи и просто встроить их в тепловой насос». Требуется меньшая сборка на месте, и он имеет меньший форм-фактор, чем сопоставимые тепловые насосы. Он также покрыт датчиками, которые в режиме реального времени предоставляют информацию о том, как он работает в полевых условиях, чего в отрасли не хватало.Это также дешевле, чем у конкурентов.

Компания заказала специальные буровые установки, меньшие по размеру, чем обычные геотермальные буровые установки, которые могут поместиться в ограниченных пространствах. Точно так же они оптимизировали трубопроводы, заливку и другие компоненты. Стратегия больше похожа на стартап в области солнечной энергетики: инвестируйте большие средства на раннем этапе, чтобы снизить затраты и начать расширение; верьте, что эта шкала окупит вложения.

Сверление вертикальных контуров заземления — от 4 до 6-дюймовых отверстий глубиной около 500 футов — Dandelion существенно сократил время и количество перерывов в установке с недель или месяцев до одной недели.Компания получила предварительную стоимость системы с доставкой до 18 000 долларов с 25 000 долларов.

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

«Они ориентируются на тип клиентов, в которых нуждается наша отрасль, — говорит Сантри, — на людей со средним и низким доходом, для которых это было недоступно.”

Однако ссуды по-прежнему принадлежат домовладельцу. По словам Ханнана, отрасли нужна такая модель, как солнечные панели на крыше, с «моделями стороннего владения, когда, если вы домовладелец и не планируете вечно жить в своем доме, вы не можете вкладывать деньги». просто купите солнечную энергию, вместо того, чтобы покупать обычную электроэнергию ». Такая модель «солнечная энергия как услуга» могла бы так же хорошо работать с «теплом как услуга».

Dandelion набирает обороты в Нью-Йорке, где некоторые населенные пункты, такие как округ Вестчестер, запретили газ в новых зданиях, и миллионы людей используют дорогие печи на пропане и мазуте (по сравнению с которыми GSHP окупится через пять лет).«Когда они видят, что могут получить возобновляемую энергию дешевле, чем платят за мазут, — говорит Ханнун, — это очень убедительно». Компания недавно расширилась до Коннектикута.

«Я думаю, что они добьются успеха, потому что масштаб, который они проектируют, привлекает множество коммунальных предприятий, у которых есть финансовые средства, чтобы помочь продвинуть то, что они делают, — говорит Скоуби, — или поддержать их. эксклюзивное соглашение, которое они не захотели бы делать с местным подрядчиком.”

New York также имеет существенные стимулы для низкоуглеродного тепла, которое, вероятно, будет необходимо везде, где GSHP должны конкурировать с природным газом. Но компания постоянно учится и видит много возможностей для снижения затрат «по всем направлениям», — говорит Ханнун. И, конечно же, в мире с ограниченными выбросами углерода природный газ будет вытеснен.

Итак, это меньшая геотермальная тепловая технология. А теперь давайте посмотрим на более важные вещи.

Низкотемпературная геотермальная энергия может обогреть несколько зданий по дешевке

В моем предыдущем посте о геотермальной энергии я описал, как работает традиционная геотермальная система.Одна скважина, добывающая скважина, обеспечивает доступ к горячей воде из подземных водоносных горизонтов; вода поднимается, тепло отводится, вода охлаждается и возвращается в землю через вторую скважину, нагнетательную.

Геотермальная энергия. DOE

Чтобы получить доступ к высокой температуре, необходимой для выработки электроэнергии, такие системы, как правило, необходимо размещать в специализированных (и относительно редких) областях вблизи вулканической активности, где чрезвычайно горячая вода находится в пористых породах под землей.

Но солевые водоносные горизонты, содержащие теплой воды — недостаточно горячей для электричества, но достаточно горячей для прямого нагрева — практически повсеместны в США и других странах.

Геотермальные системы, которые используют теплую воду (ниже 300 ° F), могут использоваться в качестве источника тепла для системы централизованного теплоснабжения, то есть единой подключенной системы контуров горячей воды, которая обогревает несколько зданий.

Централизованное теплоснабжение нашло одно из самых первых проявлений в США — Бойсе, штат Айдахо, с 1890 года использовало геотермальную энергию для обогрева зданий и по сей день отапливает ею центр города, но оно гораздо более популярно и продвинуто в Европе, особенно в Исландии ( хотя Китай в этом, как и во всем, быстро расширяется).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 используется в университетских городках. В рамках своих целей по декарбонизации Принстонский университет переходит от паровой системы природного газа к геотермальной. Технологический институт Орегона, Карлтон-колледж в Миннесоте и Государственный университет Болла в Индиане (среди прочих) уже отапливают с помощью геотермального централизованного теплоснабжения.

Как только начальные капитальные затраты окупятся, геотермальное централизованное теплоснабжение станет очень дешевым на десятилетия или даже столетия. (Самая старая работающая геотермальная система централизованного теплоснабжения в Шод-Эг, Франция, работает с XIV века.) Но первоначальные затраты остаются огромными.

В космосе появились новые технологические разработки. Министерство энергетики изучает геотермальные системы глубокого прямого использования (DDU), которые углубляются в поисках подходящих теплых температур практически в любой географической зоне и используют их в качестве крупномасштабных источников тепла для университетских городков, военных объектов, больничных комплексов или жилых домов.«Крупномасштабные, полностью интегрированные геотермальные системы DDU не были реализованы в Соединенных Штатах, — пишет Министерство энергетики, — хотя усилия такого типа становятся все более популярными в Европе и других странах».

Некоторые из этих проектов DDU используют системы «замкнутого цикла» (в отличие от GSHP), которые вообще не обмениваются жидкостями с землей, что исключает любую возможность загрязнения грунтовых вод. Канадская компания Eavor (о которой я писал в предыдущем посте) работает над системами с замкнутым контуром, которые можно использовать не только для получения тепла на уровне электричества, но и для более низкотемпературных систем, собирающих тепло для зданий.

Замкнутая глубинная геотермальная система Eavor. Eavor

Некоторые системы DDU, если они отбирают достаточно большое количество тепла, могут «совместно производить» электричество и тепло, тем самым стирая границу с геотермальными энергосистемами.

Дело в том, что когда дело доходит до неглубоких соленых водоносных горизонтов, нефтегазовая промышленность уже знает свое дело. «Низко висящий плод [для геотермального тепла] — это наши осадочные бассейны на глубине от двух до трех километров, — говорит Марит Броммер, которая руководит Международной геотермальной ассоциацией, но начала свою карьеру в качестве инженера по нефти и газу, — и они были широко нанесены на карту из-за наших нефтегазовых пробегов.Мы очень хорошо знаем их температуру — и, кстати, мы обнаружили в этих резервуарах больше воды, чем нефти ».

«Сейчас у нас намного лучшие инструменты [чем в предыдущие десятилетия] — лучшая технология бурения, гораздо лучшие возможности геофизического каротажа, лучшие сейсмические отраженные изображения», — говорит Джефф Тестер, профессор устойчивых энергетических систем и главный научный сотрудник организации Earth Source Корнельского университета. Тепловой проект. «Мы знаем гораздо больше о том, как определять проницаемость и флюиды в породе.«Бурение на такой глубине во избежание загрязнения или сейсмических воздействий — это то, над чем нефтегазовые компании работают на протяжении десятилетий.

Геотермальное централизованное теплоснабжение — простая задача для тех, кто строит новые жилые комплексы, университетские городки или промышленные кластеры. Это низкие, стабильные затраты на отопление (а не колеблющиеся затраты на нефть и газ) для поколений.

Дальновидные города, такие как Мюнхен (который стремится сократить выбросы парниковых газов на 50 процентов к 2030 году), начали рассматривать геотермальные петли как часть городской инфраструктуры, которую следует устанавливать и обслуживать рядом с линиями водоснабжения и канализации, чтобы любое новое здание или разработка может просто подключиться к основной линии через служебную программу, как и другие базовые службы.

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

Энджи

Опять же, препятствием являются первоначальные затраты. Геотермальное централизованное теплоснабжение приличных размеров может стоить 25 миллионов долларов, говорит Броммер, и хотя «в среднем вам требуется около четверти вашего жизненного цикла, чтобы избавиться от своего [долгового] ​​бремени», капитальные затраты часто бывают достаточно, чтобы отпугнуть застройщиков и муниципалитеты.

Затраты снизятся с масштабом и обменом знаниями. «Что нам нужно, так это несколько компаний, которые работают в разных странах в одинаковых условиях вспомогательного обслуживания, которые понимают требования к бурению и потребности в услугах, — 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, уловка заключается в том, чтобы найти инструменты, позволяющие снизить первоначальные затраты и распределить их по времени.

Geothermal стоит больше авансом, но меньше в целом. Правительство могло помочь с этим.

Ускорение развития геотермальной электроэнергии в основном связано с исследованиями и демонстрацией технологий, но когда дело доходит до геотермального тепла — как GSHP, так и более крупных решений, таких как DDU, — основная потребность заключается в том, чтобы государственная политика привлекала продемонстрированные технологии на более широкий рынок. .

Это означает такие стимулы, как гранты, налоговые льготы или льготные тарифы (в данном случае тарифы на отопление) для снижения первоначальных затрат.На уровне города или округа это означает реформу регулирования, направленную на снижение затрат на выдачу разрешений, размещение и строительство систем. Но, пожалуй, самое главное, это механизмы финансирования.

Помните, геотермальная система централизованного теплоснабжения или GSHP уже имеют лучшую ценность, чем их конкуренты, на протяжении всего срока службы системы. Они просто сталкиваются с неудобной проблемой, заключающейся в том, что почти все затраты накапливаются заранее, а выгоды накапливаются со временем. Проблема заключается в сроках затрат и выгод.

Такого рода проблемы с механизмами финансирования, которые позволяют перемещать затраты и выгоды во времени, могут решить. 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 право собственности на дом для миллионов американцев. Новая модель финансирования Dandelion, которая не требует от клиента предоплаты, могла бы сделать то же самое для GSHP, если бы ее можно было масштабировать (и привязать к собственности, а не к владельцу).

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

«Исландия устранила этот риск в 1960-х годах, создав Национальный энергетический фонд, который предлагает ссуды для финансирования первоначальной стоимости бурения и разведки», — говорит Тестер. «Если начальная стадия бурения не удалась, ссуда переходит к государству; если бурение будет успешным, ссуда будет выплачена в соответствии с планом ». По его словам, это самый мощный политический инструмент для расширения геотермальной энергии в Исландии.

Теплица с геотермальным отоплением в Исландии. Shutterstock

Наряду с финансированием необходимы новые модели собственности и предоставления услуг. «Проблема перехода к энергетике заключается в том, что нефтегазовые компании вряд ли будут использовать тепло», — говорит Броммер. «Необходимы небольшие операционные компании-посредники, которые понимают, что нужно для добычи тепла, и могут продавать его в качестве услуги коммунальным компаниям.Это путь вперед «. Такие посредники могут даже принадлежать местным общинам в соответствии с популярной моделью «солнечной энергии сообщества».

В области геотермального тепла есть много возможностей для инноваций — в технологиях, но особенно в политике и финансировании. Но США нужно будет серьезно отнестись к инвестициям, политике и правилам, необходимым для увеличения масштабов до необходимого размера.

Большие вложения времени, денег и внимания политики к геотермальному теплу могут помочь создать рабочие места почти во всех почтовых индексах США.Комплексное исследование Министерства энергетики США, проведенное Geovisions в 2019 году, показало, что «технологические усовершенствования могут позволить более 17 500 геотермальных установок централизованного теплоснабжения по всей стране, а 28 миллионов домашних хозяйств в США могут реализовать экономически эффективные решения для отопления и охлаждения с помощью геотермальных тепловых насосов». Такое количество геотермальных систем потребует в 50 раз больше скважин, вырытых всей нефтегазовой отраслью США, что является золотым дном для квалифицированных рабочих мест.

Геотермальное тепло может помочь городам достичь определенной энергетической независимости, предоставляя им надежный источник отопления и охлаждения, который никогда не меняет цены и не требует импорта.Он может помочь трудоустроить пенсионеров, уволенных или просто скучающих инженеров-нефтяников и газовиков; Dandelion недавно нанял Джереми Смита, проработавшего 20 лет в нефтегазовой отрасли, своим новым вице-президентом по бурению.

Но, прежде всего, это могло бы помочь решить загадку того, как быстро обезуглерожить отопление и охлаждение зданий, — проблеме, которой не уделяется достаточно внимания и решения которой не так много. Геотермальная энергия — вот такое решение прямо у нас под ногами. Нам просто нужно копать.

.