В США разрабатываются бюджетные геотермальные системы отопления для дома

Похожее изображениеГеотермальная энергия считается «зеленой», то есть ее получение оказывает минимальное влияние на окружающую среду. «Зеленая» энергия сейчас у всех на слуху. Обычно, когда речь заходит об альтернативах традиционным источникам, подразумеваются солнечные фермы, ветрогенераторы и в некоторых случаях биогазовые станции. Тем не менее, есть и другие источники энергии, потенциал которых довольно высок. Например, геотермальная энергия. О ней говорят и пишут давно, довольно развернутая статья есть, например, в «Детской энциклопедии», выпущенной в СССР в 70-х годах прошлого века.

Картинки по запросу тепловой насос

Но и сейчас системы, работа которых базируется на тепле недр Земли, встречаются не так часто. Наиболее активно их строят и эксплуатируют в Исландии и других регионах, где высока вулканическая активность литосферы. Здесь тепло Земли используют для обогрева помещений, так что тепловые подстанции Исландии не нужны.

Но в других регионах Земли ситуация обстоит несколько иначе. Компания Dandelion собирается изменить представление о такого рода станциях, сделав их доступными для всех. К слову, этот ныне независимый стартап ранее был частью Google X, одного из подразделений холдинга Alphabet. Занимается Google X реализацией новаторских проектов разного рода.

На днях руководитель этой компании Кэти Ханнун рассказала о получении $2 млн инвестиций от Collaborative Fund, ZhenFund и Borealis Ventures. Холдинг Alphabet тоже имеет долю в Dandelion. Стартап собирается при помощи своих систем не только обогревать дома, но и охлаждать их. «Геотермальные системы вроде нашей позволяют выводить тепло из домов в недра, так что в этом случае не придется выбрасывать тепло в окружающую среду, температура которой и так высока, как это бывает в случае с кондиционером», — говорит Ханнун.

Она также утверждает, что компания работает иначе, чем все остальные, специалисты Dandelion разработали собственную технологию. Она заключается в бурении скважин глубиной в 100-150 метров. Температура на такой глубине обычно составляет всего 10 градусов Цельсия. В две скважины команда опускает пластиковые U-образные трубы. В эти трубы при помощи насоса закачивается вода, что позволяет собирать тепло недр зимой и отводить его летом. Речь идет о традиционном тепловом насосе, который не просто охлаждает или нагревает воздух, но и в состоянии нагревать воду.

Саму идею нельзя назвать новой, но вот ее стандартная реализация довольно дорогая. В США есть копании, которые предлагают нечто похожее, по цене в $70-80 тысяч долларов. Dandelion удалось сократить издержки производства и разработать более экономный метод разработки своих систем. В результате стоимость геотермальных «кондиционеров» от Dandelion составляет $20-25 тысяч долларов США.

Один из основных пунктов затрат при создании скважин — это бурильное оборудование. Инженеры Dandelion разработали специализированное оборудование, которое позволяет бурить глубокие скважины (вплоть до 300 метров) с низким уровнем операционных затрат. Время установки труб в этом случае составляет всего 1 день. Стоимость оборудования удалось снизить в два раза.

Кроме того, Dandelion работает в рассрочку, клиенту не нужно платить все и сразу. Нет и первоначального взноса. Размер ежемесячного платежа составляет около $160-180. Срок рассрочки — 20 лет. Руководство компании заявляет, что система стоимостью в $20 000 окупает себя примерно в течении 10 лет. Ни цена системы, ни стоимость ее эксплуатации нельзя назвать слишком большими, так что для пользователя здесь сплошная выгода.

Пока что Dandelion работает в максимально выгодном для себя регионе — штате Нью-Йорк, где системы отопления на основе традиционных источников энергии обходятся своим владельцам очень дорого. Это же касается и цены энергии, которая используется для работы кондиционеров — в жаркий сезон величина счета за электричество для средней величины домохозяйства может достигать нескольких сотен долларов США. Естественно, система вроде той, что предлагается Dandelion, пользуется здесь спросом.

Картинки по запросу тепловой насос

Разработчики из компании говорят, что систему стоит использовать в тех регионах, где летом температура высокая, а зимой — низкая. Кроме прочих достоинств, у нее есть еще один плюс — минимальное влияние на окружающую среду. Конечно, насос потребляет энергию, но не так много, как ее требуется при охлаждении помещений при помощи кондиционеров, или, тем более, при обогреве электроприборами. В компании уверены, что их система всем хороша, и может пригодиться как частным лицам, так и бизнесу.

Dandelion — уже вторая компания, которая отделилась от холдинга Alphabet. Ранее это сделала Flux.io, а теперь — Dandelion.

Справка:

Тепловой насос — это современный и высокотехнологичный прибор для отопления и кондиционирования воздуха. Тепловой насос собирает тепло с улицы или из земли и направляет в дом. Принцип работы теплового насоса основан на всеизвестном цикле Карно.

Картинки по запросу тепловой насос

Для того, чтобы представить, как работают тепловые насосы предлагаем посмотреть анимационный ролик (требуется звук) о принципе работы тепловых насосов рахных типов:

  • тепловой насос грунт-вода (или рассол-вода, использование грунтового зонда);
  • тепловой насос вода-вода (открытая систма, использование водяной скважины);
  • тепловой насос вода-воздух (использование зондов или скважины + воздушная система отопления);
  • тепловой насос воздух-воздух.

Внутренний контур тепловых насосов состоит из следующих компонентов:

  • Конденсатор;
  • Капилляр;
  • Испаритель;
  • Компрессор, работающий от электрической сети.

Помимо этого, во внутреннем контуре теплового насоса есть:

  • Терморегулятор, который управляет устройством;
  • Хладагент, циркулирующий в системе газ с определёнными физическими свойствами и характеристиками.

Хладагент под высоким давлением через капиллярное отверстие попадает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит процесс испарения. При этом хладагент отбирает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель в свою очередь отнимает тепло у земляного или водяного контура, за счёт чего он постоянно охлаждается.

Компрессор вбирает хладагент из испарителя, сжимает его, за счёт чего температура хладагента резко повышается и выталкивает в конденсатор. Кроме этого, в конденсаторе, нагретый в результате сжатия хладагент отдает тепло (температура порядка 85-125 градусов Цельсия) отопительному контуру и переходит в жидкое состояние. Процесс повторяется постоянно. Когда температура в доме достигает необходимого уровня, электрическая цепь разрывается терморегулятором и тепловой насос перестает работать. Когда температура в отопительном контуре падает, терморегулятор вновь запускает тепловой насос. Таким образом хладагент в тепловом насосе совершает обратный цикл Карно.

Как мы видим, тепловые насосы перекачивают рассеяную тепловую энергию земли, воды или даже воздуха в относительно высокопотенциальное тепло для отопления объекта. Примерно 75% отопительной энергии можно собрать бесплатно из природы: грунта, воды, воздуха и только 25% энергии необходимо затратить для работы самого теплового насоса. Другими словами, владельцы тепловых насосов экономят 3/4 средств, которые он бы регулярно тратил на дизтопливо, газ или электроэнергию для традиционного отопления. Попросту говоря, тепловой насос с помощью теплообменников собирает тепловую энергию из земли (воды, воздуха) и «переносит» ее в помещение.

Тепловые насосы способны не только отапливать помещения, но и обеспечивать горячее водоснабжение, а также осуществлять кондиционирование воздуха. Но при этом в тепловых насосах должен быть реверсивный клапан, именно он позволяет тепловому насосу работать в обратном режиме.

Картинки по запросу тепловой насос

Достоинства тепловых насосов

    • Экономичность. Тепловой насос использует введенную в него энергию на голову эффективнее любых котлов, сжигающих топливо. Величина КПД у него много больше единицы. Между собой тепловые насосы сравнивают по особой величине – коэффициенту преобразования тепла (Кпт), среди других его названий встречаются коэффициенты трансформации тепла, мощности, преобразования температур. Он показывает отношение получаемого тепла к затраченной энергии. К примеру, Кпт = 4,5 означает, что, подведя к машине 1 кВт, на выходе мы получим 4,5 кВт тепловой мощности, то есть 3,5 кВт природа предлагает нам безвозмездно;
    • Повсеместность применения. Источник рассеянного тепла можно обнаружить в любом уголке планеты. Земля и воздух найдутся и на самом заброшенном участке, вдали от газовых магистралей и линий электропередач – везде этот агрегат раздобудет для себя “пищу”, чтобы бесперебойно отапливать ваш дом, не завися от капризов погоды, поставщиков дизельного топлива или падения давления газа в сети. Даже отсутствие нужных 2-3 кВт электрической мощности не помеха. Для привода компрессора в некоторых моделях используют дизельные или бензиновые двигатели;
    • Экологичность. Тепловой насос не только экономит деньги, но и сбережет здоровье обитателям дома и их наследникам. Агрегат не сжигает топливо, значит, не образуются вредные окислы типа CO, СO2, NOх, SO2 , PbO2. Потому вокруг дома на почве нет следов серной, азотистой, фосфорной кислот и бензольных соединений. Да и для планеты применение тепловых насосов – благо. Ведь по большому счету на ТЭЦ сокращается расход топлива на производство электричества. Применяемые же в тепловых насосах фреоны не содержат хлоруглеродов и озонобезопасны;
    • Универсальность. Тепловые насосы обладают свойством обратимости (реверсивности). Он “умеет” отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его. Летом избыточную энергию иногда отводят на подогрев бассейна;
    • Безопасность. Эти агрегаты практически взрыво- и пожаробезопасны. Нет топлива, нет открытого огня, опасных газов или смесей. Взрываться здесь просто нечему, нельзя также угореть или отравиться. Ни одна деталь не нагревается до температур, способных вызвать воспламенение горючих материалов. Остановки агрегата не приводят к его поломкам или замерзанию жидкостей. В сущности, тепловой насос опасен не более чем любой бытовой прибор.

При применении тепловых насосов необходимо помнить, что для всех типов тепловых насосов характерен ряд особенностей:

    • Во-первых, тепловой насос оправдывает себя только в хорошо утепленном здании, то есть с теплопотерями не более 100 Вт/м2. Чем теплее дом, тем больше выгода. Как вы понимаете, отапливать улицу, собирая на ней же крохи тепла, – занятие глупое;
    • Во-вторых, чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньше коэффициент преобразования тепла (Кпт), то есть меньше экономия электроэнергии. Поэтому более выгодно подключение агрегата к низкотемпературным системам отопления. Прежде всего, имеется в виду обогрев от водяных полов или теплым воздухом, так как в этих случаях теплоноситель по медицинским требованиям не должен быть горячее 35°С.

Картинки по запросу тепловой насос

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!