примеры замкнутой отопительной системы, схема на фото и видео
Содержание:1. Элементы системы отопления замкнутого типа
2. Принцип работы замкнутой отопительной системы
3. Особенности схемы замкнутой системы отопления
4. Плюсы и минусы замкнутой отопительной системы
5. Переоборудование открытой системы в закрытую
6. Установка системы отопления
Отопительная система – это целый комплекс устройств, которые объединены в единый контур при помощи трубопровода. Работа отопления в таком случае заключается в постоянном движении теплоносителя (как правило, жидкости). Нагреваясь, теплоноситель расширяется, и в закрытой отопительной системе для нейтрализации этого явления используется расширительный бак. Эти устройства делятся на два типа, и именно от них зависит, будет система закрытой или открытой. Замкнутая система отопления подразумевает наличие бака, который не контактирует с окружающей средой, а в открытой отопительной системе бак взаимодействует с воздухом.-jg-1000x1000.jpg)
Для циркуляции теплоносителя в закрытых отопительных системах используются насосы, которые обеспечивают постоянное движение жидкости на достаточном уровне. Использование насосов позволяет закрытой системе работать гораздо эффективнее, варьируя скорость движения теплоносителя (прочитайте: “Закрытая и открытая система отопления на примерах схем”).
Принудительная циркуляция хороша еще и тем, что в такую систему можно подключать дополнительные контуры с подключенными отопительными приборами. Конечно, такие системы становятся энергозависимыми, поскольку для функционирования насосов требуется электричество, но этот недостаток компенсируется высоким КПД всей конструкции.
Насосы в замкнутой отопительной системе монтируется на трубе обратки непосредственно перед котлом. В этом же месте можно разместить и расширительный бачок. Закрытая система отопления имеет ряд плюсов, которые становятся очевидными при сравнении с другими типами отопительных систем: установка системы осуществляется без особых затруднений, поскольку не нужно соблюдать постоянный уклон.
Трубопроводу не потребуется утепление, да и сам трубопровод можно сделать потоньше, что скажется не только на его эстетических качествах, но и на стоимости конструкции.В закрытой отопительной системе теплоноситель не может испаряться, поэтому следить за его уровнем придется гораздо реже. Кроме того, использование циркуляционных насосов обеспечивает ускоренный прогрев помещений, а если установить в контуре термостаты, то появляется возможность тонкой настройки температурного режима во всем доме.
Элементы системы отопления замкнутого типа
Схема замкнутой системы отопления содержит большое количество элементов:
- отопительный котел;
- мембранный расширительный бачок;
- циркуляционный насос;
- отопительные приборы;
- трубы для прокладки контура, установки стояков и подводок;
- фитинги;
- краны;
- фильтры;
- крепежные элементы.
Принцип работы замкнутой отопительной системы
В котле происходит нагрев теплоносителя, после чего он разносится по отопительным приборам через трубопровод.
Когда теплоноситель заполняет все пространство контура, к работе присоединяется расширительный бак, вмещая в себя излишки жидкости. Мембранный расширительный бачок состоит из двух полостей: в одну из них поступает лишний теплоноситель, а вторая часть заполнена газом или воздухом. Читайте также: “Плинтусная система отопления – оригинально и практично”.При монтаже в закрытой отопительной системе создается давление, которое в дальнейшем задает давление всему контуру. Нагрев теплоносителя провоцирует увеличение давления в системе, и его излишки вместе с возникшим давлением поступают в бак, прогибая расположенную в нем мембрану. Дальнейший путь теплоносителя пролегает через циркуляционный насос, и работа системы продолжается в штатном режиме.
Особенности схемы замкнутой системы отопления
В закрытой отопительной системе с принудительной циркуляцией есть несколько особенностей:
- Возможность установки расширительного бачка и циркуляционного насоса рядом с отопительным котлом, что позволяет снизить затраты на трубы и упрощает монтаж всей системы.
- Полная герметичность бака приводит к тому, что теплоноситель не может испаряться из системы, а сам трубопровод надежно защищен от попадания воздуха.
- Устанавливать расширительный бачок и насос нужно на трубе обратки. Эксплуатация насоса возможна лишь в том случае, когда через него проходит жидкость, имеющая низкую температуру.
- По сравнению с открытой отопительной системой, замкнутая может располагаться в помещениях любой площади.
Плюсы и минусы замкнутой отопительной системы
Схема замкнутой системы отопления, в которой движение теплоносителя осуществляется принудительно, имеет свои преимущества и недостатки. Отрицательных моментов меньше, но они в некоторых случаях являются решающими. Бывает зависимая и независимая система отопления, выбирать из которых нужно систему, которая оптимально подойдет именно в вашем случае.
Достоинства замкнутой системы отопления:
- высокий КПД;
- невозможность испарения жидкости;
- использование труб уменьшенного диаметра;
- повышение срока службы котла за счет разности температур на подающем и обратном контурах;
- снижение коррозийного влияния на трубопровод;
- возможность применения антифриза.
Недостатки замкнутой системы отопления:
- зависимость от электричества, особенно в регионах, где перебои с электроэнергией – не редкость;
- необходимость установки более сложного, вместительного и дорогого расширительного бачка.
Переоборудование открытой системы в закрытую
Замкнутая система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя используется довольно редко, но исключительно из-за своих особенностей. О каких особенностях идет речь, и как осуществляется переход от одного типа системы к другой? При монтаже открытой отопительной системы мысль о переходе на замкнутую систему приходит нечасто, но сделать это довольно просто – достаточно установить мембранный расширительный бак, и конструкция сразу же станет закрытой.
Конечно, всегда есть возможность спроектировать подобную схему, но она будет обладать некоторыми минусами двух типов систем. Для обеспечения естественного движения теплоносителя трубопровод необходимо укладывать с соблюдением постоянного уклона, что нередко приводит к появлению воздушных пробок и существенно усложняет монтаж.
Какие преимущества даст такая конструкция? Независимость от электричества в данном случае является единственным плюсом, но его необходимость можно подвергнуть сомнению: как правило, в большинстве домов электричество есть всегда. Стоимость насоса и эксплуатационные расходы, связанные с его использованием, достаточно невысоки, поэтому классическая замкнутая схема все же гораздо лучше, чем открытая.
Установка системы отопления
Перед монтажом отопительной системы составляется проект, согласно которому и будут устанавливаться все элементы. Чтобы выбранная схема оправдывала себя, необходимо грамотно подобрать устройства, которые будут работать в контуре, и начать стоит с выбора отопительного котла. Выбирая котел, нужно отталкиваться от типа котла, зависящего от используемого топлива, и его мощности.
В последние годы получают распространение твердотопливные котлы, которые практически не требуют эксплуатационных затрат, но можно выбрать и другой вариант из числа представленных на рынке.
Как рассчитывается мощность системы? При проведении усредненных расчетов обычно берется соотношение 1 кВт мощности на 10 квадратных метров помещения. Выбрав подходящий котел, можно начинать расчет отопительных приборов. Лучшим вариантом являются радиаторы, характеристики которых индивидуальны, но отличий в них обычно немного, поэтому выбирать подходящие устройства можно, исходя из личных предпочтений. Кроме котла и отопительных приборов, потребуются и остальные элементы, да и установку системы тоже нужно включать в расчеты.
Приблизительная стоимость конструкции может колебаться в пределах от 4000 до 4500 тысяч долларов, но при желании можно найти варианты дешевле или дороже. Важно помнить, что слишком дешевая конструкция может не обеспечить дом необходимым количеством тепла, а чересчур дорогие варианты часто не оправдывают возложенных надежд.
Заключение
Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного? Замкнутая система отопления с принудительной циркуляцией достаточно надежна и долговечна, и такая конструкция прослужит дому на протяжении многих лет.
При необходимости можно использовать в закрытой схеме и естественную циркуляцию, но этот вариант создаст некоторые неудобства, без которых вполне можно было бы обойтись.
Замкнутая система отопления с принудительной циркуляцией
Отопительные системы представляют собой целый комплекс оборудования, объединённого в общий контур трубопроводами с жидким теплоносителем. Жидкость, циркулирующая по трубам, при нагревании увеличивается в объёме. А для компенсации этого процесса и предотвращения разрыва труб в системах предусматривается установка расширительных баков, открытых или закрытых, то есть сообщающихся с окружающей средой или нет.
По типу ёмкости, компенсирующей расширение теплоносителя, подбирается и вариант теплоснабжения.
Самой популярной являются замкнутая система. Из-за минимальной вероятности попадания в неё кислорода трубы и оборудование в процессе эксплуатации не подвергаются коррозии. Поэтому в процессе строительства частного дома чаще всего предусматриваются закрытые системы отопления с принудительной циркуляцией.
Схема системы отопления
Принципы работы
Особенности замкнутого теплоснабжения обеспечивают такие преимущества:
- более эффективный обогрев – по сравнению с открытыми системами в закрытых теплоноситель распространяется быстрее, а КПД растёт;
- минимальная вероятность попадания воздуха в трубы и радиаторы;
- отсутствие испарения теплоносителя в окружающую среду;
- повышенное удобство обслуживания оборудования за счёт монтажа расширительных баков на обратных линиях котлов.
Практически единственным минусом закрытой системы отопления является зависимость от электросети. И насосы, и большая часть котлов не будут работать при отсутствии электричества. Однако и из этой ситуации можно найти выход – благодаря невысокой мощности оборудования оно может некоторое время поработать от блоков бесперебойного питания. А иногда, в районах с нестабильным энергоснабжением, вопрос решается устройством замкнутой системы отопления с естественной циркуляцией. Хотя её работа менее эффективна по сравнению с напорными вариантами, а одной из главных проблем является преодоление безнапорным потоком мембраны закрытого расширительного бака. И самотёчная схема применяется только для открытых систем.
Выбор подходящей схемы
Для сооружения частных домов применяют два варианта отопления:
- однотрубное;
- двухтрубное.
youtube.com/embed/rPlFP31UbLE” frameborder=”0″ allowfullscreen=”allowfullscreen”/>Первая схема, называемая иногда «ленинградкой», подходит для небольших одно- и двухэтажных зданий, на каждом этаже которых установлено от 1 до 5 радиаторов. Создание такой системы требует точного расчёта и установки различного количества секций отопительных приборов для компенсации остывания теплоносителя. Одним из вариантов таких схем является однотрубная система с безнапорным движением теплоносителя и замыкающими участками, предполагающая подъём нагретой воды из котла по главному стояку к магистралям верхнего этажа и поступает в отопительные приборы. Охлаждённый теплоноситель из радиаторов смешивается с нагретым и постепенно спускается к нижним этажам. Взаимосвязь элементов системы
Ещё одна схема, двухтрубная, является оптимальным вариантом для закрытой системы. Её намного проще рассчитывать и монтировать, так как температура теплоносителя перед каждым отопительным прибором практически одинакова.
Принцип распределения жидкости по системе сравнительно простой – единственным исключением является вариант с твердотопливным котельным оборудованием. Для того чтобы внутри котла не образовался конденсат, схему дополняют смесительным узлом с байпасом и трёхходовым клапаном. Жидкость проходит по байпасной линии до тех пор, пока не нагреется до температуры, исключающей конденсацию паров, после чего попадает внутрь оборудования.
Каждый элемент системы выполняет важную функцию
Основные элементы и правила их подбора
Все закрытые системы отопления состоят из следующих элементов:
- котла, который должен обязательно комплектоваться группой безопасности – иногда её устанавливают прямо внутри оборудования, в остальных случаях – на подающей магистрали;
- циркуляционного насоса, обеспечивающего достаточны напор для движения теплоносителя по трубам системы;
- расширительного бачка. Назначением этого устройства является компенсация расширения жидкости в трубах и поддерживание постоянного давления в системе;
- труб, радиаторов, конвекторов и отопительных контуров «системы тёплого пола».
Выбор котла проводится только после соответствующего расчёта, результатом которого является требуемая для поддерживания оптимальных микроклиматических условий мощность прибора. Рассчитывать её можно и своими силами, но для учёта всех коэффициентов и нюансов стоит обратиться к специалистам. Насосы выбирают по получившемуся расходу жидкости и напору, а устанавливают чаще всего на обратных магистралях. Схема циркуляции теплоносителя
Ещё один важный элемент, параметры которого определяются расчётом, – расширительный бак. Его ёмкость зависит от объёма всего теплоносителя в системе и вида жидкости. Так, например, для воды требуется компенсировать расширение на 5–10%, для антифриза – не менее чем на 10–15%. Ориентировочно принимается объём расширительного бака равный 1/10 от общего количества жидкости в трубах. Так, например, для 250-литровой системы отопления потребуется 25-литровый (или 30-литровый, если подходящего не найдётся в продаже) бачок.
В зависимости от масштабов системы нужно подбирать соответствующий расширительный бак
Трубы для закрытой системы отопления желательно выбирать металлопластиковые – диаметром в 1 дюйм (25 мм) и 3/4’’ (20 мм). Для батарей чаще всего выбирается сталь и чугун. А при выполнении монтажных работ своими руками стоит предпочесть алюминий. Радиаторы из этого материала проще транспортировать и устанавливать. Радиатор может быть не только производительным, но и стильным
Основные нюансы монтажа
Монтаж закрытой системы отопления не представляет собой слишком сложную задачу и состоит из таких этапов:
- Первым устанавливается отопительный агрегат;
- Потом, в соответствии с заранее разработанными чертежами, монтируются трубопроводы и радиаторы;
- Следующей устанавливается запорная арматура.
- Последним монтируется расширительный бак.
Для слива воды из отопительных приборов схема предусматривает установку на их выходе отсекающих кранов.
Обязательным элементом в этом случае является байпас, обеспечивающий нагрев теплоносителя до нужной температуры. Кроме того, система требует ещё и установки группы безопасности, защищающей трубопроводы и оборудование, а также заделки стыков с помощью специального сантехнического льна или герметика.
Замкнутая система отопления частного дома
Водяное отопление загородного дома состоит из источника тепловой энергии и радиаторов, соединенных в единую систему. Передача тепла от его источника потребителю осуществляется с помощью теплоносителя, жидкости, постоянно циркулирующей по замкнутому контуру от котла к отопительным приборам и обратно. Поэтому систему водяного отопления часто называют замкнутой.
Возникает закономерный вопрос: если существует замкнутая отопительная система, значит должна быть еще и незамкнутая система отопления.
Действительно, система отопления, противостоящая замкнутой системе отопления, существует и называется она открытой отопительной системой, но классификация при этом основывается на способе интегрирования системы горячего водоснабжения в отопительную систему.
Котел, как источник тепла для ГВС
Системы водяного отопления позволяют не только эффективно обогревать помещения, но и удовлетворять потребность в горячей воде. Нагрев воды для ГВС может быть:
косвенным: теплообменник, по которому движется теплоноситель, устанавливается в резервуар, заполненный водой. Прямого контакта между теплоносителем и водой для ГВС нет. В этом случае речь идет о бойлере косвенного нагрева. Забор воды для горячего водоснабжения производится из водопроводной сети, а качество нагретой воды ничем не отличается от качества обычной питьевой воды.
прямым: для ГВС используется вода, заполняющая отопительную систему. По сути, в качестве горячей воды потребители используют теплоноситель.
Преимущества открытой системы отопления
Открытая система отопления достаточно проста в реализации, а при ее монтаже используется меньшее количество труб, чем при монтаже замкнутой отопительной системы, что и стало причиной ее широкого использования в многоквартирных домах.
Справедливости ради, отметим, что открытые системы полностью оправдывают себя, а с их помощью обеспечивается более половины потребности в ГВС.
Подключение системы горячего водоснабжения к отопительной системе производится в тепловом пункте здания. Температура воды в отопительной системе может быть выше предусмотренной санитарными нормами (предельно допустимое значение 65С). Снижают ее, смешивая подачу и обратку с помощью регулятора температуры.
Подача горячей воды потребителю может осуществляться по тупиковой схеме, или по схеме, подразумевающей циркуляцию теплоносителя.
В первом случае заборный кран ГВС врезается в обратный трубопровод по тупиковой ветке, а потребитель, открыв вентиль, должен предварительно спустить часть уже остывшего теплоносителя.
Во втором случае осуществляется постоянная циркуляция воды, что позволяет поддерживать ее температуру на требуемом уровне, а забор воды для ГВС осуществляется непосредственно из циркуляционного контура. При этом удается сократить непродуктивный расход воды.
Несколько слов о недостатках
Открытая система отопления может функционировать только при постоянной подпитке холодной водой, позволяющей компенсировать расход теплоносителя на нужды ГВС.
К качеству воды для ГВС в открытой отопительной системе предъявляются особо высокие требования. Оно должно соответствовать санитарным нормам, действующим в отношении обычной питьевой воды
Массовый забор вода на нужды ГВС может существенно снизить температуру теплоносителя, что опасно в условиях сильного мороза.
Открытая система для отопления частного дома
В частных домостроениях открытая система ГВС практически не применяется. Связано это со сложностью установки и эксплуатации регулятора температуры, без которого слишком высок риск ожогов горячей водой.
Закрытая система отопления частного дома
Массовое строительство частных домов требует усовершенствования многих систем – канализационной, отопительной, трубопровода. Ведь приходится в короткие сроки монтировать целые конструкции. Долгие годы предпочтение отдавалось открытой системе обогрева. Однако последние годы эта тенденция начала изменяться. Все чаще производится монтаж закрытой системы отопления частного дома. В чем же состоит разница этих конструкций?
Особенности открытой отопительной системы и закрытой
В момент запуска отопительной системы открытого типа следует проверять работоспособность всех элементов конструкции. В первую очередь требуется обеспечить бесперебойную работу насоса. Ведь именно он обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе. Главным преимуществом этого вида отопления является возможность монтажа дополнительных конструктивных элементов.
Закрытая система отопления – схема размещается в открытом доступе. Однако не стоит выполнять работы без предварительного расчета. Это относится и к открытому типу нагревания дома. Стоит заметить, что смонтированная закрытая система отопления своими руками имеет больше преимуществ, чем недостатков.
В открытой конструкции контакт теплоносителя и атмосферы нежелателен. К сожалению, избежать это не удается. И в результате в трубопроводе появляется воздух.
Это ведет к ускорению процесса коррозии всех металлических элементов в системе отопления. Смонтированная закрытая система отопления своими руками оказывается изолированной от проникновения воздуха.
Комплектация водяного отопления закрытого типа
Во время монтажа закрытой системы отопления частного дома важно обеспечить полную изоляцию от влияния окружающей среды. Именно поэтому требуется максимально четко выполнять монтаж, согласовываясь со схемой. В чертеже также указывается деталировка и комплектовка отопительной конструкции.
- Котел закрытого типа – один из важных элементов в системе отопления.
- Автоматический воздушный, балансировочный, предохранительный и термостатический клапаны.
- Определенное количество радиаторов отопления (согласно смете).
- Качественный расширительный бак.
- Шаровой вентиль и насос.
- Не стоит забывать о фильтре и манометре.
Правила выбора котла для закрытого отопления
Профессионал не только составит для закрытой системы отопления схему, но и выполнит все виды работ. Однако вряд ли он будет рассказывать вам о правилах выбора котла. А ведь это едва ли не основный элемент всей системы.
Мы советуем вам оценивать мощность котла. Если планируется обогревать дом, высота потоков в котором до 3-х метров, то подбираете так: на каждые 10 кв. м комнаты требуется 1 кВт. Естественно, это цифра усредненная. Ведь монтируемая закрытая система отопления своими руками должна быть еще и надежной.
А значит, к материалам предъявляется немало требований. Помните, расчеты лучше доверить инженеру. Лишь в этом случае дом будет полностью прогреваться в холода.
Принцип работы закрытой системы отопления
Как правило, в качестве теплоносителя в закрытой системе отопления используется либо вода, либо антифриз. В зимний период их объем увеличивается пропорционально росту температуры среды. Поэтому часть теплоносителя оказывается в расширительном баке.
Он состоит из 2-х отделений – гидравлической камеры и газовой камеры. Нагреваясь, вода оказывается в камере гидравлического типа. В газовое отделение под давлением подается азот.
До начала запуска всей отопительной системы следует установить этот параметр. Азот начинает вытеснять из расширительного бака горячий теплоноситель. Для этого запускается циркуляционный насос. В результате давление всей системы выравнивается.
Монтаж линии подпитки закрытой системы отопления
Работа отопительной системы напрямую зависит от возможностей поддержания рабочего давления и объема теплоносителя. Очень важно, чтобы эти 2 параметра были постоянными. К сожалению, создание герметичности в отоплении невозможно достигнуть в полном объеме. Поэтому происходят утечки воды. Следовательно, нельзя забывать о периодическом пополнении теплоносителя.
Стоит сказать, что подпитка закрытой системы отопления состоит из следующих компонентов:
- Автоматический клапан подпитки размещается в месте, где самое низкое давление (как правило, перед входом сетевых насосов).
- В трубопровод врезается кран. Так же требуется смонтировать задвижку и управляемый клапан. Это позволит контролировать заполнение системы отопления закрытого типа.
- Избежать случайного ухода воды в питающую линию можно, если поставить обратный клапан. В этом случае высокое давление в закрытой системе отопления не станет причиной разгерметизации всей системы.
- В качестве контролирующих приборов предлагается использование манометров. Эти небольшие устройства помогут отслеживать любые изменения в отопительной системе.
Монтаж закрытой системы отопления
- Составление схемы отопительной конструкции.
- Монтаж котла.
- Установка радиаторов.
- Прокладка трубопровода и обеспечение возможности подпитки закрытой системы отопления.
- Размещение насоса, бака, фитингов и кранов. На этом этапе так же монтируются фильтры.
- Установка манометров для контроля за давлением в закрытой системе отопления.
- Подключение приборов учета и котла к электролинии.
- Запуск и проверка заполнения системы отопления закрытого типа.
На этом технология монтажа отопительной системы завершается.
Закрытая система отопления и ее преимущество
Закрытая системаЕсли рассматривать систему водяного отопления частного дома, то это схема определенного соединения различных приборов и оборудования. Выполняется оно в строгом порядке. Теплоноситель тоже движется только в одном направлении, и смена его невозможна. Ведь действуют законы физики, когда нагретая вода поднимается вверх, а охлажденная опускается. Только есть одно НО. Существуют две системы отопления, которые отличаются друг от друга закрытостью и герметичностью. Многие специалисты считают, что закрытая система отопления более эффективна. Так ли это? Попробуем разобраться.
Особенность закрытой системы
Чтобы понять, чем закрытая система отличается от открытой, сначала разберемся с расширительными баками.
Это емкость из металла или пластмассы. Устанавливают ее в верхней части системы, как можно выше. Выполняет она двойную функцию:
- Во-первых, создает небольшое давление внутри трубопроводов.
- А, во-вторых, собирает излишки теплоносителя, после того как он нагреется. Ведь жидкости с повышением температуры расширяются, и это закон физики.
Открытая система от закрытой отличается тем, что теплоноситель в расширительном баке соприкасается с воздухом. Во второй системе все герметично, и никакого соприкосновения нет.
К чему такие сложности? Есть в этом деле один положительный аспект. Во многие отопительные сети частных домов устанавливаются циркуляционные насосы, которые повышают эффективность работы системы за счет равномерного распределения теплоносителя по радиаторам отопления. Это дает экономию топлива, а значит, и денежных средств из семейного бюджета. А циркуляционный насос может работать только в закрытой системе.
Небольшое отступление. Установка теплого пола в частных домах возможна с устройством насоса — без него эта система работать будет, но не так эффективно, как хотелось бы. А значит, если вы решили установить в своем доме «теплый пол», вы просто обязаны принять закрытую систему отопления.
Однако установка циркуляционного насоса ставит отопление в зависимость от энергоснабжения. Все правильно — небольшие затраты будут, но они перекроются экономией основного топлива, причем в несколько раз.
Внимание! Устанавливать насос необходимо на магистраль обратного движения теплоносителя. Это делается с единственной целью — защитить от высоких температур резиновые детали насоса (манжеты, уплотнительные кольца и сальники). Тут же около насоса необходимо расположить стояки, который соединяют магистраль с расширительным бачком.
Преимущества закрытой системы отопления
Установка подключенияКонечно, затраты на приобретение и монтаж циркуляционного насоса существенны, но от этого прибора система только выигрывает. Какими же преимуществами отличается этот вариант?
- Упрощается монтаж за счет того, что отпадает необходимость выставлять углы наклона магистралей, и не нужна теплоизоляция трубопроводов.
- Снижается стоимость монтажа отопительной системы за счет использования труб меньшего диаметра. Ведь в открытой схеме чем больше объем воды внутри, тем лучше. В закрытой системе такой зависимости нет.
- Теплоноситель не испаряется, что позволяет не контролировать его уровень и не требует периодического пополнения. Кроме того, в закрытой системе нагрев теплоносителя происходит гораздо быстрее. А горячая вода равномерно распределяется по всем радиаторам независимо от схемы разводки.
- Увеличивается срок службы нагревательного котла за счет снижения разницы теплоносителя в магистралях подачи и обратки. А также уменьшаются процессы коррозии за счет высокой герметичности.
- Появляется возможность использовать в качестве теплоносителя не воду, а антифриз.
- Повышается процесс теплоотдачи.
Есть ли у системы недостатки? Есть, но их не так много. Первое — это энергозависимость, поскольку насос подключен к сети подачи электроэнергии. Второе — объем расширительного бака должен быть больше, чем в открытом контуре. Специалисты рекомендуют брать бак объемом, равным 10% от объема теплоносителя. Поэтому стоимость такого резервуара может быть достаточно высокой.
Элементы отопительной схемы
Составляющие системуДавайте перечислим, из каких узлов состоит закрытая отопительная система частного дома. От открытой ее отличают только несколько дополнительных приборов и измененная конструкция расширительного бачка.
Как обычно:
- это котел;
- трубы;
- фитинги;
- запорная арматура;
- отопительные батареи;
- иногда распределительный коллектор;
- мембранный расширительный бак;
- циркуляционный насос.
При этом можно сэкономить на диаметре труб, фитингов и запорной арматуре, хотя добавляется циркуляционный насос. Мембранный расширительный бак можно приобрести только в готовом виде, а вот в открытой системе можно использовать баки, изготовленные своими руками. То есть плюсы и минусы друг друга перекрывают.
Как работает закрытая схема отопления
Все достаточно просто и традиционно. Теплоноситель нагревается в системе, расширяется, а его излишки перемещаются в расширительный бачок. Он представляет собой герметичную капсулу, разделенную на две части. Нижняя — это гидравлическая камера, куда поступает теплоноситель. Верхняя — это газовая камера, которая в заводских условиях заполняется азотом с определенным давлением.
Встраивание дополнительного насосаДо запуска котла и нагрева воды давление в расширительном бачке равно давлению теплоносителя в контуре. Как только начинается нагрев, теплоноситель заполняет нижнюю камеру, выдавливая азот через мембрану к верхней плоскости бака. Азот сжимается, а его давление повышается. При этом выравнивается давление в контуре и расширительном баке, и оно становится равным давлению азота.
Все остальное происходит по старой схеме. Теплоноситель проходит по всем магистралям отопления и возвращается в отопительный котел. И все это благодаря тому, что работает циркуляционный насос.
Конструктивные особенности
- Во-первых, все конструктивные элементы отопления можно разместить в одном помещении. Это и котел, и насос, и расширительный бачок. В таком случае нет необходимости поднимать бак на большую высоту. Ведь два элемента создают давление в контуре — это насос и азот внутри бачка. Все это дает несколько преимуществ — уменьшение диаметра трубопроводов, несоблюдение углов наклона, и отсутствие испарения теплоносителя.
- Во-вторых, появляется возможность использовать такую схему в домах с большой площадью и объемом. С открытой системой добиться эффективной работы отопления в большом доме будет очень сложно.
Есть вопрос, который сегодня волнует определенную часть застройщиков частных домов. Он касается переделки открытой схемы в закрытую. В этом плане никаких проблем нет. Не нужно менять трубы и другие элементы, нужно лишь врезать в обратный контур циркуляционный насос и поменять расширительный бак, установив мембранную модель.
Но не будут ли образовываться воздушные карманы в местах наклона трубопроводов? Такая вероятность есть здесь важно подобрать мощность насоса и размеры расширительного бачка. Если все будет в норме, то воздух будет проталкиваться под давлением теплоносителя.
Монтаж отопительной закрытой системы
Сразу же оговоримся, что никакой разницы нет — проводите вы сборку открытой или закрытой схемы. Вам придется столкнуться со всеми сложностями подобной работы. И если вы в чем-то сомневаетесь, то доверьте монтаж специалистам. Самое важное здесь — правильно подобрать узлы и приборы, чтобы они соответствовали нужным показателям и параметрам. Особенно это касается нагревательного котла, радиаторов, насоса и расширительного бака. Не будем забывать и трубы — в закрытом контуре их внутренний диаметр может быть равен 20 миллиметрам.
Оптимальный вариант — это организовать отдельную котельную, если дело касается обогрева большого дома, и без напольного котла не обойтись. Если домик небольшой, то настенный агрегат справится с задачей обогрева, а в его конструкции уже есть и расширительный бак, и циркуляционный насос. К тому же не придется монтировать его в отдельном помещении — для этого подойдет и кухня.
Заполнение отопления теплоносителем
Котельная в подвалеИтак, монтаж закончен, и теперь необходимо систему проверить и запустить. Для этого потребуется заполнить ее водой. Вариантов здесь два. Первый — подключить к водопроводу, установив запорное устройство в виде крана, вентиля или задвижки. Этот способ актуален, если выбрана однотрубная схема разводки. Но если давление воды в водопроводе достаточное, то можно его использовать и в двухтрубной схеме.
Второй — с помощью ведра и собственных рук. Для этого придется выше всех элементов вывести стояк, оборудованный воронкой и герметичной заглушкой. Снимаете заглушку, устанавливаете воронку, заливаете воду в систему, после заполнения снимаете воронку и на место устанавливаете заглушку. Заглушка — это изготовленный в виде колпака элемент с резьбовым соединением и резиновой прокладкой в глубине колпака. Соответственно, стояк должен быть оборудован сгоном с внешней резьбой. Правда, заливка теплоносителя ручным способом требует и времени, и сил.
Итак, система заполнена. Теперь необходимо пройтись по всему контуру и осмотреть все без исключения стыки и соединения на предмет утечек. Если таковых нет, то можно включать насос и снова проверять, нет ли протечек. Если опять все нормально, можно зажигать котел. Но на этом проверка не прекращается. Когда теплоноситель наберет необходимую температуру, еще раз проверяем магистрали.
Заполнение теплоносителемРекомендация! Перед запуском отопления необходимо провести опрессовку с давлением в полтора раза большим, чем создает насос. Это особенно понадобится, если к системе отопления подключен «теплый пол». Он будет замурован, поэтому ремонт после отделки провести очень сложно.
Как правильно выполнять опрессовку? Для этого понадобится специальный насос —электрический или ручной. Подключаете его через вентиль, повышаете давление внутри схемы и перекрываете вентиль. В таком состоянии система должна находиться некоторое время — оно точно покажет, есть утечки или нет. После этого открываете вентиль и понижаете давление, спустив часть теплоносителя.
Заключение по теме
Устраивая закрытую систему отопления, необходимо принять во внимание все аспекты, о которых шел разговор выше. Конечно, эта система лучше, но если вы являетесь счастливым обладателем небольшого домика, то нет необходимости все это городить. Используйте схемы проще и с небольшим количеством различных элементов. Это не только упростит процесс монтажа, но и сократит значительную часть расходов, связанных со строительством дома в целом.
Какими достоинствами обладают закрытые системы отопления?
Открытая система отопления перестает пользоваться популярностью: дело в одном существенном недостатке — в теплоноситель постоянно попадает воздух. Это приводит к снижению теплоотдачи: схема плохо справляется с функцией обогрева. Поэтому для многих хозяев частных домов предпочтительна закрытая система отопления.
Структура
Закрытая система представляет собой механизм, где теплоноситель функционирует при помощи насоса. Отличительной особенностью такого отопления для частного дома является хорошая герметичность: в теплоноситель не попадает воздух, нарушающий работу.
Схема закрытой системы отопления состоит из следующих компонентов:
- котел;
- бак;
- насос и трубопроводы;
- группа безопасности;
- отопительные приборы – трубы, радиаторы.
Принцип работы
Принцип действия основан на изменении температуры: после ее увеличения начинает действовать рабочий клапан, и излишки воды переходят в расширительный бак. При снижении температуры насос закачивает лишнюю воду обратно в систему. Следовательно, закрытая система теплоснабжения для частного дома может контролировать давление, установленное в допустимых пределах.
Особенности
В такой схеме бак обладает одной особенностью: его можно полностью наполнить теплоносителем. Следовательно, поддерживать давление будет намного проще, чем в случае с простым расширительным баком. Но при неправильном наполнении в радиаторы и трубы все-таки может попадать воздух.
Чтобы избавиться от воздуха в верхних частях, необходимо использовать поплавковые воздухоотводчики. Для отвода растворенного в теплоносителе воздуха применяют сепараторы, которые размещают в трубах. Благодаря разделителям происходит деаэрация теплоносителя, и система работает стабильно, без технических сбоев.
Достоинства
Закрытая система обладает следующими положительными характеристиками:
- безопасное давление;
- ограничен контакт с окружающей средой, что предотвращает попадание воздуха, способного нарушить работу;
- применение специализированных баков для безопасности давления;
- разделение бака на две камеры: одна из них представляет собой хранилище газа (в основном азот), а вторая является водяной камерой;
- безопасный процесс работы;
- специализированный клапан в баке сохраняет безопасный уровень давления.
На практике закрытая структура редко дает сбои, что и обуславливает ее популярность.
Особенности установки
Установка осуществляется так, чтобы в последующем можно было своими руками отключить любой отопительный прибор без остановки работы всей системы и слива жидкости из нее. Для этого профессионалы применяют специализированные отсекающие краны, которые располагают на входе и выходе в радиаторы. Посредством установленных кранов можно вручную регулировать температурный режим.
Другая особенность — монтаж группы безопасности на выходе из котла отопления. Главная задача такой группы — сбрасывать давление, если оно превысит норму. В состав группы входят такие части, как:
- манометр – контролер давления;
- предохранительный клапан – отвечает за сбор давления при превышении безопасного максимума;
- отводчик воздуха — удаляет воздух при «завоздушивании».
Прибор для измерения давления в системе.
Этапы
Установка закрытой системы своими руками осуществляется в следующем порядке:
- устанавливается котел;
- к котлу проводятся трубы, к которым проводится навешивание радиаторов;
- после всех этих процедур крепится расширительный бак;
- в контур обогрева монтируется насос и приборы для терморегуляции.
Нагревательный бак можно вмонтировать в печь. Отдельной котельной в частном доме не потребуется. Если последовательность схемы будет соблюдена, а оборудование – правильно подобрано, то система станет эффективным теплоисточником.
Если переделка
Нередки варианты, когда уже существующая открытая система перестала устраивать пользователя, и ее необходимо переделать в закрытую. Для этого необходимо заменить расширительный бак мембранным и установить его на обратке вместе с терморегуляторами.
Перед насосом ставится фильтр-грязевик, а старый открытый бак – убирается, система отопления при помощи сварочных работ делается замкнутой на новый бачок. Группа безопасности также устанавливается на выходе из котла: лучше использовать шаровые или пробковые краны.
Открытая система отопления и закрытая
Открытая система отопления является самой простой и энергонезависимой системой с естественной циркуляцией. Основана такая система на законах термодинамики. На выходе из котла создаётся повышенное давление, далее горячая вода проходит по трубам в область с более низким давлением, при прохождении теряя температуру.Далее охлаждённый теплоноситель возвращается обратно в отопительный котёл, где снова нагревается. Происходит естественная циркуляция теплоносителя. Система функционирует исключительно на воде, так как использование антифризов для отопления приводит к их быстрому испарению.
Открытая система отопления
В открытой системе теплоснабжения обязательно наличие расширительного бака, так как нагретая вода расширяется. Расширительный бак служит для приёма излишков воды при расширении и возврата её в систему при остывании, а также для удаления воды при чрезмерном её объёме. Бак герметичен не полностью, поэтому вода испаряется, вследствие чего необходимо постоянно возобновлять её уровень. В открытой системе отопления не используется насос. Система достаточно проста. Состоит из труб, стального расширительного бачка, радиаторов и котла. Применяются дизельные, газовые котлы и котлы на твёрдом топливе, кроме электрических.
В открытой системе отопления вода циркулирует медленно. Поэтому трубы при эксплуатации должны разогреваться постепенно, чтобы избежать их повреждения и закипания теплоносителя. Это может привести к преждевременному износу оборудования. Если в зимний период отопление не используется, то вода из системы обязательно сливается, во избежание замерзания трубопровода.Чтобы циркуляция теплоносителя осуществлялась на необходимом уровне, необходимо производить монтаж отопительного котла в более низком месте системы, а в самом высоком устанавливать расширительный бак, например, на чердаке. Зимой расширительный бак необходимо утеплить. При установке трубопровода в открытой системе отопления требуется использовать минимальное количество поворотов, фасонных и соединительных деталей.
Закрытая система отопления
В закрытой системе отопления все элементы системы герметичны, отсутствует испарение воды. Циркуляция осуществляется при помощи насоса. Так называемая система с принудительной циркуляцией теплоносителя включает в себя трубы, котёл, радиаторы, расширительный бак, циркуляционный насос.
В закрытой системе отопления при повышении температуры клапан расширительного бака открывается и забирает излишки теплоносителя. При понижении температуры теплоносителя циркуляционный насос закачивает его обратно в систему. В данной системе отопления поддерживается давление в заранее установленных пределах. Благодаря этому, осуществляется функция деаэрации теплоносителя.Для стабильной работы системы закрытого отопления также используется расширительный бак из высокопрочного металла. Это закрытый бак, состоящий из двух половин, завальцованных друг к другу.
Внутри располагается мембрана (диафрагма) из высокопрочной жаростойкой резины. Также внутри имеется небольшой объём газа (может быть азот, который закачивается на заводе-производителе, или воздух, накапливающийся в системе по необходимости). Мембрана разделяет бак на части: одна часть — куда поступают излишки воды при нагреве системы отопления, в другой части находится азот или воздух, не вступающие в прямое соприкосновение с водой. Таким образом, теплоноситель при нагреве поступает в расширительный бак и проникает в мембрану. При остывании теплоносителя газ, находящийся за мембраной, начинает выталкивать его обратно в систему.
Отличия открытой и закрытой системы отопления
Имеются следующие отличительные особенности систем открытого и закрытого отопления:
- По месту размещения расширительного бака.В открытой системе отопления бак располагают в наивысшем месте системы, а в закрытой системе расширительный бак можно устанавливать в любом месте, даже рядом с котлом.
- Закрытая система отопления изолирована от атмосферных потоков, что препятствует попаданию воздуха. Это увеличивает срок службы. За счёт создания дополнительного давления в верхних узлах системы снижается возможность образования воздушных пробок в радиаторах, расположенных сверху.
- В открытой системе отопления используются трубы с большим диаметром, что создаёт неудобства, также монтаж труб осуществляется под наклоном для обеспечения циркуляции. Не всегда имеется возможность скрыть толстостенные трубы. Для обеспечения всех правил гидравлики необходимо учитывать уклоны распределения потоков, высоту подъёма, повороты, заужения, подключение к радиаторам.
- В закрытой системе отопления используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.
- Также в закрытой системе отопления важно правильно установить насос, что позволит избежать шума.
Преимущества открытой системы отопления
- простое обслуживание системы;
- отсутствие насоса обеспечивает бесшумную работу;
- равномерный прогрев отапливаемого помещения;
- быстрый пуск и остановка системы;
- независимость от электроснабжения, если в доме не будет электричества, то система будет работоспособна;
- высокая надёжность;
- не требуется особых навыков для установки системы, в первую очередь устанавливается котёл, мощность котла будет зависеть от отапливаемой площади.
Недостатки открытой системы отопления
- возможность уменьшения срока эксплуатации системы при попадании воздуха, так как уменьшается теплопередача, в результате чего появляется коррозия, нарушается циркуляция воды, образуются воздушные пробки;
- воздух, содержащийся в открытой системе отопления, может вызывать кавитацию, при которой разрушаются элементы системы, находящиеся в кавитационной зоне, такие, как арматура, поверхности труб;
- возможность замерзания теплоносителя в расширительном баке;
- медленный нагрев системы после включения;
- необходим постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке для исключения испарения;
- невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя;
- достаточна громоздка;
- низкий коэффициент полезного действия.
Преимущества закрытой системы отопления
- простой монтаж;
- нет необходимости постоянно контролировать уровень теплоносителя;
- возможность применения антифриза, не боясь размораживания системы отопления;
- путём увеличения или уменьшения количества теплоносителя, подаваемого в систему, можно регулировать температуру в помещении;
- из-за отсутствия испарения воды снижается необходимость её подпитывать из внешних источников;
- самостоятельное регулирование давления;
- система экономичная и технологичная, имеет более длительный срок эксплуатации;
- возможность подключения к закрытой системе отопления дополнительных источников отопления.
Недостатки закрытой системы отопления
- самый главный недостаток — зависимость системы от наличия постоянного электроснабжения;
- при работе насоса требуется электричество;
- для аварийного электроснабжения рекомендуется приобрести небольшой генератор;
- при нарушении герметичности стыков возможно попадание воздуха в систему;
- размеры расширительных мембранных баков в закрытых помещениях большой площади;
- бак заполняется жидкостью на 60−30%, наименьший процент заполнения приходится на большие баки, на больших объектах применяются баки с расчётным объёмом в несколько тысяч литров.
- возникает проблема с размещением таких баков, используются специальные установки, чтобы поддерживать определённое давление.
Открытую систему отопления, благодаря простоте эксплуатации, большой надёжности, используют для оптимального отапливания небольших помещений. Это могут быть небольшие одноэтажные дачные дома, а также загородные дома.
Закрытая система отопления является более современной и более сложной. Её применяют в многоэтажных домах и коттеджах.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Открытые, закрытые методы нагрева
- Джейсон Сандерс, Коннор Вегнер
- 31 июля 2020 г.
- Чат канала
Сводка
Джейсон Сандерс и Коннор Вегнер
Сегодня производители сталкиваются с множеством препятствий в своих производственных приложениях.Параметры процесса могут варьироваться от одного приложения к другому. В то время как некоторые приложения требуют очень небольшой точности и манипуляций с системой управления, другие могут быть более сложными и требовать дополнительной обратной связи для более точного и повторяемого процесса. В ситуациях, когда требуется регулирование температуры, требования к промышленному отоплению следуют тому же пути, что и другие средства управления технологическим процессом. В регулировании температуры есть два типа систем: разомкнутый и замкнутый. Решение о том, какую методологию выбрать, зависит от требований процесса.
Нагрев без обратной связи
В режиме нагрева с открытым контуром для регулирования температуры используется ручное управление. Возможности обратной связи или управления для контроля температуры очень ограничены. Регулирование нагрева с разомкнутым контуром достигается либо изменением напряжения на нагревателе, увеличением или уменьшением количества воздушного потока, либо использованием встроенного потенциометра, если таковой имеется. Этот метод основан на ручном вмешательстве оператора для управления системой на любом этапе процесса.
Система отопления с открытым контуром имеет ряд преимуществ, в том числе простоту конструкции и удобство обслуживания.При подаче только напряжения на источник тепла этот метод не требует сложной системы управления для управления температурой, что упрощает для пользователя внедрение необходимых компонентов в систему. При необходимости это также упрощает поиск и устранение неисправностей при техническом обслуживании. У этого метода есть и недостатки. К недостаткам можно отнести неточность самой системы и отсутствие возможности автоматической настройки. Поскольку нет средств обратной связи с контроллером температуры или программируемым логическим контроллером (ПЛК), у системы нет способа внести необходимые настройки для оптимизации процесса.
Обогрев с обратной связью
Обогрев с обратной связью – это метод точного контроля и поддержания температуры во время процесса. Этот метод содержит цикл обратной связи, в котором система управления получает обратную связь от процесса и вырабатывает реакцию для достижения стабильности. Его можно использовать во многих системах обогрева, и он является эффективным методом управления технологическим обогревом благодаря своей способности обеспечивать стабильную и точную температуру. Система отопления с замкнутым контуром содержит источник тепла, средства обратной связи по температуре (т.е.е., термопара), и контроллер. В замкнутой системе отопления контроллер – обычно ПЛК или контроллер температуры – получает сигнал от датчика температуры, термопары или инфракрасного термометра. Этот сигнал представляет собой измерение температуры в указанном месте системы. Затем этот сигнал возвращается в контроллер, где он регулирует мощность, подаваемую на нагреватель, для поддержания заданного значения температуры.
Система обогрева с обратной связью имеет некоторые преимущества, такие как общая точность системы и простота интеграции.Поскольку этот метод может учитывать неожиданные изменения в технологическом процессе, такие как колебания температуры или давления окружающей среды, сдвиги в подаваемом напряжении или сдвиги ветра и воздушного потока, он дает системе возможность автоматически управлять процессом с внешнего контроллера.
Несмотря на то, что системы отопления с замкнутым контуром могут быть эффективным методом для различных промышленных процессов, у них есть некоторые недостатки. Этот метод требует более сложной схемы управления, а его внедрение и обслуживание обходятся дороже.Поскольку нагрев с замкнутым контуром зависит от различных компонентов для точной обратной связи и оптимизированного управления, система может нести дополнительные затраты на оборудование / программное обеспечение по сравнению с системой с разомкнутым контуром, которые могут варьироваться в зависимости от сложности элементов управления. Помимо увеличения затрат на оборудование, могут увеличиваться более частые работы по техническому обслуживанию, такие как регулярные проверки правильности работы системы.
Много переменных
Есть много переменных, которые следует учитывать при выборе между системой управления обогревом с открытым или закрытым контуром для промышленного применения.Оба метода предлагают большие преимущества, но выбор того, который лучше подходит для процесса, будет зависеть от требований конечного пользователя и приложения. Хорошее понимание требований может помочь компаниям разработать и внедрить систему отопления, которая будет одновременно надежной и безопасной для конечных пользователей. Чтобы помочь ориентироваться в системных требованиях и вариантах оборудования, конечные пользователи должны полагаться на опытных консультантов, которые найдут подходящие решения для своих приложений.
Отзыв читателя
Мы хотим услышать от вас! Пожалуйста, присылайте нам свои комментарии и вопросы по этой теме на InTechmagazine @ isa.орг.
(PDF) Система мониторинга теплового насоса для отопления сельского дома с использованием низкопотенциального тепла из поверхностного водотока
J. Sens. Actuator Netw. 2020, 9, 11 16 из 17
подготовка, А.С. и В.К .; написание – просмотр и редактирование, U.F., P.L.D.A. и В.К. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Финансирование: Это исследование не получало внешнего финансирования.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Список литературы
1. Чемеков В.В .; Харченко, В. Система теплоснабжения автономного жилого дома на базе
тепловой насосно-ветроэнергетической установки. Therm. Англ. 2013 г., 60, 212–216, DOI: 10.1134 / S004060151.
2. Adomavicius, V .; Харченко, В .; Valickas, J .; Гусаров, В. Микросети на основе ВИЭ для экологически чистого энергоснабжения сельского хозяйства
. В материалах 5-й Международной конференции «Тенденции в области агротехники
», Прага, Чешская Республика, 2–3 сентября 2013 г .; Том 2013, стр.51–55.
3. Гусаров В.А .; Харченко, В.В .; Сычев, А.О .; Ракитов, С.А .; Юдаев, И. Автономные системы
теплоснабжения на основе тепловых насосов воздуха-воды. Энергетика и автоматика 2013, 3, 67–71. (Русский язык)
4. Рис, С.Дж. Горизонтальные и компактные наземные теплообменники. Прогресс в системах наземных тепловых насосов
; Издательство Woodhead Publishing: Кембридж, Великобритания, 2016 г., 225–246, DOI: 10.1016 / B978-0-08-100311-4.00008-Х.
5. Сарбу, И .; Себархиевич, К. Земляные тепловые насосы: основы, эксперименты и применение; Academic
Press: Кембридж, Массачусетс, США, 2015; С. 71–126.
6. Spitler, J.D .; Митчелл, М. Системы поверхностных водяных тепловых насосов. Прогресс в системах наземных тепловых насосов
; Издательство Woodhead: Кембридж, Великобритания, 2016; С. 225–246, DOI: 10.1016 / B978-0-08-100311-4.00008-
X.
7. Long, N .; Донг, Дж.; Yao, Y .; Shen, C .; Qv, D .; Чжан, X. Обзор тепловых насосных систем для отопления и охлаждения
зданий в Китае за последнее десятилетие. Обновить. Энергия 2015, 84, 30–45,
doi: 10.1016 / j.renene.2015.06.043.
8. Zhang, C .; Zhuang, Z .; Huang, L .; Li, X .; Li, G .; Sun, D. Анализ перспектив применения теплового насоса источника
поверхностных вод в Китае. В материалах Шестой Международной конференции по усовершенствованию эксплуатации зданий
, Шэньчжэнь, Китай, 6–9 ноября 2006 г.
9. Сычев А .; Харченко, В .; Васант, П .; Узаков, Г. Применение различных компьютерных средств для оптимизации
тепловых насосных систем отопления с отбором низкопотенциального тепла с поверхностных
водотоков. В области интеллектуальных вычислений и оптимизации. ICO 2018. Достижения в области интеллектуальных систем и вычислений
; Васант, П., Зелинка, И., Вебер, Г.В., ред .; Springer: Берлин, Германия, 2018; Том 866, стр.
310–319, DOI: 10.1007 / 978-3-030-00979-3_32.
10. Xi, C .; Hongxing, Y .; Lin, L .; Jinggang, W .; Вей, Л. Экспериментальные исследования наземного теплового насоса
с солнечными тепловыми коллекторами для отопления помещений. Energy 2011, 36, 5293–5300,
doi: 1010.1016 / j.energy.2011.06.037.
11. Urchueguía, J.F .; Zacarés, M .; Corberán, J.M .; Montero, A .; Martos, J .; Витте, Х. Сравнение энергетических характеристик
системы теплового насоса «вода-вода» и системы теплового насоса «воздух-вода»
для отопления и охлаждения в типичных условиях европейского побережья Средиземного моря.Energy Convers.
и Manag. 2008, 49, 2917–2923, DOI: 10.1016 / j.enconman.2008.03.001.
12. Postrioti, L .; Baldinelli, G .; Bianchi, F .; Buitoni, G .; Ди Мария, Ф .; Асдрубали, Ф. Экспериментальная установка для анализа
системы рекуперации энергии из сточных вод для тепловых насосов в гражданских зданиях. Прил. Therm. Англ.
2016, 102, 961–971, DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2016.04.016.
13. Zheng, W .; Zhang, H .; Вы, С .; Е. Т. Тепловые характеристики спирального теплообменника для теплового насоса с морской водой
в холодную зиму.Процедуры Eng. 2016, 146, 549–558,
DOI: 10.1016 / j.proeng.2016.06.398.
14. Blanco, D.L .; Nagano, K .; Моримото, М. Экспериментальное исследование моновалентного инверторного теплового насоса вода-
с пароохладителем для домов с низким энергопотреблением. Прил. Therm. Англ. 2013, 50, 826–836, DOI:
10.1016 / j.applthermaleng.2012.07.008.
15. Zhao, Z .; Zhang, Y .; Mi, H .; Zhou, Y .; Чжан Ю. Экспериментальное исследование водонагревательного теплового насоса
Система водонагревателя.Энергия 2018, 11, 1205, DOI: 10.3390 / en11051205.
16. Büyükalaca, O .; Ekinci, F .; Йылмаз Т. Экспериментальное исследование реки Сейхан и водохранилища как источника-поглотителя тепла
для теплового насоса. Энергия 2003, 28, 157–169, DOI: 10.1016 / S0360-5442 (02) 00088-9.
Энергосберегающая жидкость-теплоноситель: Nanofluid
Стратег по охране окружающей среды
Коммерческая группа
«У нас есть 10 обязательств, которые являются фундаментом, на котором построена наша программа устойчивого развития.Один из них – «Значительное сокращение выбросов углерода». Мы были уверены, что сможем сэкономить углерод с помощью Hydromx благодаря результатам, которые Ecotricity увидела в Forest Green Rovers. Мы рады, что тоже экономим 30%. Это более 8 тонн углерода в год, или, как говорит Forest Green, углерода, поглощаемого более чем 130 деревьями, достаточно, чтобы покрыть почти 2 футбольных поля. Это расширит нашу способность оставаться углеродно-нейтральным и распространять информацию через наш ежегодный День КСО, семинары, обзоры, консультации, специальные проекты и другие мероприятия, чтобы помочь нашим клиентам уменьшить их воздействие на окружающую среду и создать успешную низкоуглеродную экономику.”
Операционный директор, Forest Green Rovers
Начальник отдела специальных проектов, Ecotricity
«Мы рады, что наш футбольный клуб первым в Великобритании применил нанотехнологии, чтобы сократить счета за газ и выбросы углерода на 30%. Убедившись воочию в преимуществах этого энергосберегающего решения, нетрудно представить, какой вклад Hydromx и его нанотехнологии могут внести в сокращение выбросов углерода как в жилых, так и в коммерческих зданиях.Еще раз спасибо за то, что подарили нам эту революционную технологию ».
Технический директор
Hamworthy Отопление
«Мы скептически относились к заявлениям Hydromx о производительности, но результаты, полученные в наших офисах, подтвердили их истинность. 30% -ная экономия энергии является основным преимуществом для коммерческих клиентов и, конечно же, окажет очень значительное влияние на достижение целей по сокращению выбросов углерода, а также сокращение затрат непосредственно за счет чистой прибыли.Монтаж действительно прост и может быть выполнен любым компетентным подрядчиком – для этого не требуется ничего, кроме профессиональных навыков теплотехники / сантехника »
Менеджер по работе с клиентами и обслуживанию Джеват Ислик и менеджер по закупкам Туфан Коч
Atlantic Group – производитель котлов Erensan
«Применение энергосберегающего решения Hydromx на водогрейных котлах ERENSAN THE HEATING ENGINEER, которые производятся и продаются нашей фирмой, отвечает требованиям к системе отопления, когда решение находится в правильном соотношении, и способствует защите на механические части системы отопления.”
Инженер-механик, недвижимость и развитие
Blue Chip Healthcare Company
«Hydromx – это очень экономичная возможность экономии энергии. Наши собственные энергетические аналитики использовали методологию ГНБ, используя наши данные о потреблении газа и общедоступную информацию о погоде, чтобы доказать экономию в 21%. Сейчас мы смотрим, где мы можем извлечь выгоду из использования Hydromx в других свойствах ».
Главный инженер, Приложение ЦОД
Крупная компания спутникового вещания
«После нескольких месяцев тестирования я был очень рад сообщить, что результаты оказались лучше, чем ожидалось.Мы установили Hydromx в двух критических 20-тонных системах с сухим охлаждением и обнаружили общую экономию 35% ».
Лейтенант Ведат Оз
База ВВС Турции
«Решение Hydromx по энергосбережению было применено к нашей системе отопления в 2009/10 бюджетном году, и с тех пор система работает нормально без каких-либо негативных последствий. Система обеспечивает экономию энергии более чем на 35%, и мы наблюдаем эффективную защиту системы без дополнительного обслуживания.”
Билал Челик
Губернатор Анкары
«Жилые помещения, принадлежащие администрации губернатора Анкары, отапливаются дизельным топливом, и после применения энергосберегающего решения Hydromx наблюдается экономия 25%. По этой причине я поздравляю и желаю всего наилучшего в будущей учебе ».
Начальник производства
Ковровая и прядильная фабрика
«До применения Hydromx потребление составляло 92 400 кВтч, а после 72 000 кВтч в месяц, экономия 22% на потреблении энергии охлаждения, а также снижение затрат на техническое обслуживание и кондиционер.Мы благодарны команде Hydromx за то, что она предложила нам этот продукт ».
Музей Министерства культуры
«Решение Hydromx было приобретено и внедрено в наши системы в сотрудничестве с вашей компанией, и была отмечена значительная эффективность системы. В то же время, экологичность продукта и снижение затрат на обслуживание системы – важные детали, которые необходимо учитывать ».
Публичная библиотека Аднана Отукена
Директор библиотеки
«С момента применения Hydromx 15 декабря 2011 года в наших отопительных системах наблюдается 30% -ная экономия на потреблении природного газа по сравнению с предыдущим годом в период с 15 декабря по 30 мая.Кроме того, в системах не наблюдалось никаких отклонений от нормы. Я хотел бы поблагодарить вас от имени нашей организации ».
БЕЛПАС Генеральный директор
Сакарья Метрополитен Коммерческая Компания
«Было обнаружено, что решение Hydromx Energy Saving Solution обеспечило 37% -ную экономию наших затрат на природный газ после того, как оно было подано вашей компанией в офис Белпас-центра вашей компанией 24 ноября 2011 года. Кроме того, мы были очень довольны тем фактом, что этот продукт предотвращает образование накипи. , существенно снижает коррозию и увеличивает срок годности продукта, а также является турецким изобретением.Мы в Белпас благодарим всех ученых и команду Hydromx, которые принесли решение Hydromx Energy Saving в нашу страну, и желаем им всего наилучшего ».
Г-н Зия Алпай
Университет Бахчешехир / Генеральный секретарь
«Hydromx используется в системе отопления и охлаждения нашего университета. После применения было замечено значительное улучшение как в расходах на топливо, так и в расходах на техническое обслуживание ».
Член Правления
Колледж Илькем
«С момента применения Hydromx было замечено, что в системе отопления было потреблено значительное сокращение количества природного газа и была достигнута значительная экономия.Кроме того, продукт отличается отсутствием вреда для системы отопления ».
Технический координатор Ахмет Мутлу
Gold City Hotels and Resorts
«Мы начали использовать Hydromx в замкнутых контурах наших 300 солнечных панелей. Было замечено, что эффективность системы увеличилась до 30% с Hydromx. Приятно отметить, что после проведенных нами тестов по температурам кипения и замерзания раствора, это значительно увеличивает эффективность систем.Следовательно, мы решили использовать Hydromx во всех наших системах. В соответствии с этим решением я рад заявить, что мы как можно скорее будем использовать это решение для наших других 300 солнечных панелей ».
Директор Агентства социальной службы и защиты детей
Премьер-министр Турции
«Согласно сравнению топлива, проведенному в котельной в двух отдельных квартирах в 75-м Республиканском детском центре нашей провинции, в квартире, в которой используется раствор Hydromx, оказалось 28.Экономия 66% по сравнению с другой квартирой, в которой не используется Hydromx ».
Администрация теннисного клуба Стамбула
«Мы использовали Hydromx в наших системах отопления; мы наблюдаем повышение комфортной температуры на +3 градуса и снижение потребления сжиженного нефтяного газа на 25% ».
Тарик Пехливанлы / управляющий директор и Ихсан Курул / менеджер по продукции
Институт машиностроения и химического машиностроения Турецкой Республики
«Мы начали использовать решение Hydromx Energy Saving Solution 25 сентября 2009 года и сравнили два крупных городских квартала социального жилья с одинаковой системой котельного отопления.Мы измерили количество природного газа, которое расходуется за одну неделю, и сравнили два блока. В этих пилотных квартирах предусмотрена экономия 26% ».
Microsoft Word – Applied_Energy_journal_paper_Markham_v41.docx
% PDF-1.5 % 1 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 2 0 obj > поток заявка / pdf
Отопление для здравоохранения | Health Business
Земельные тепловые насосы (GSHP) могут быть установлены на большей части территории Великобритании и обеспечивают экологически чистый способ обогрева зданий за счет использования солнечной энергии, хранящейся в земле. Трубы прокладываются в закрытом петля через скважину или в неглубоких траншеях, и когда вода прокачивается по этим трубам, она забирает часть энергии, хранящейся в прилегающей земле, повышая температуру на несколько градусов.Затем трубы проходят в теплообменник, который работает по принципу, аналогичному домашнему холодильнику, повышая температуру внутреннего контура, который достаточно теплый, чтобы обеспечить обогрев помещения и, в некоторых системах, горячее водоснабжение.
Единственная энергия, используемая наземными тепловыми насосными системами, – это электричество для питания насосов. Обычно геотермальный тепловой насос выдает в три или четыре раза больше тепловой энергии (тепла), чем используется в электрической энергии для привода системы.
GSHP имеют право на получение грантов в рамках новой программы строительства низкоуглеродных зданий, и ожидается, что рынок для них увеличится в четыре раза в течение следующих 5 лет и достигнет 10% рынка систем отопления в новых домах.
Правильное решение
Наземные тепловые насосы – отличное решение для отопления и охлаждения новых больниц, клиник и медицинских центров, поскольку они предлагают более низкие эксплуатационные расходы и являются решением для возобновляемых источников энергии.Во многих районах, где поставлена цель по возобновляемым источникам энергии, наземные тепловые насосы обычно достигают этой цели без необходимости использования других возобновляемых технологий. Это может дать значительные преимущества при планировании. В Великобритании есть ряд примеров медицинских центров и клиник, использующих GSHP, и в течение двух лет будет ряд крупных больниц, использующих GSHP для общего обогрева и охлаждения.
Два типа
Есть два основных типа систем GSHP: замкнутый контур и разомкнутый контур.Практически все наземные тепловые насосы, устанавливаемые в Великобритании, имеют замкнутый контур. Это означает, что вода, циркулирующая вокруг коллекторного контура, забирая при этом тепло от земли, возвращается через тепловой насос и обратно в коллекторный контур.
Поскольку вода никогда не соприкасается с землей, добавление антифриза является нормальным. Это означает, что температура воды внутри коллекторного контура может упасть ниже нуля. Даже при очень низких температурах вода будет собирать тепло из окружающей почвы, которое может быть извлечено тепловым насосом и использовано для обогрева здания.
В некоторых континентальных странах используются открытые контуры, когда тепловой насос забирает грунтовые воды, а затем возвращает их в землю после прохождения через тепловой насос. Для этого требуется надежный уровень грунтовых вод и лицензия на добычу от местной компании по водоснабжению.
Внешние петли можно проложить практически в любом типе грунта, но часто их необходимо окружить небольшим количеством острого песка или подобного материала, чтобы улучшить контакт между трубой и окружающей землей.
Эффективный источник энергии
GSHP – это наиболее эффективные из имеющихся систем отопления, обеспечивающие в четыре раза больше полезного тепла, чем электрическая энергия, используемая для привода насосов. Системы GSHP, идеально подходящие для новых домов, вне газовых магистралей и предприятий, также отвечают за более низкие выбросы парниковых газов, чем центральное отопление, работающее на нефти или сжиженном нефтяном газе. Это означает, что новые дома, отапливаемые от земли, получают отличные показатели энергопотребления по новой шкале A-G, которая будет использоваться в пакетах домовладельцев с июня 2007 года.
Наземное отопление ни в коем случае не является новой технологией, но сочетание факторов, включая правительственную стратегию микрогенерации, такую как схема грантов по Программе строительства с низким содержанием углерода, рост цен на ископаемое топливо и рост количества новых домов по всей стране, помогли этому вызывают его недавний рост.
Массовый рост
Возможности дальнейшего роста в Великобритании огромны. Поскольку большинство систем GSHP лучше всего работают с напольным отоплением, которые требуют более низкой температуры, чем обычные радиаторы, расширение рынка, вероятно, будет наиболее сильным в секторе новостроек.Система GSHP / под полом предлагает множество преимуществ, таких как постоянный уровень комфорта без сквозняков и – что особенно полезно для офисов, магазинов, некоторых больниц и т. Д. – возможность обогрева больших площадей открытой планировки. Наземные тепловые насосы также рассматриваются как удобный способ избежать ценовых рисков, связанных с отоплением на жидком топливе или сжиженном нефтяном газе для объектов недвижимости, находящихся вне магистральной газовой сети.
Жилищный сектор имеет столько же возможностей для роста, сколько и коммерческий рынок. Д-р Тим Люнел из Национального энергетического фонда1 считает, что «спрос на геотермальные тепловые насосы будет продолжать расти, и одним из ключевых факторов является« правило Мертона », требующее 10% возобновляемых источников энергии, которое принимает все большее число местных властей.Это требует, чтобы новые разработки удовлетворяли как минимум 10% прогнозируемого использования энергии из возобновляемых источников, и включение GSHP с технической точки зрения является одним из самых простых способов сделать это ».
Промышленность GSHP также выиграет от грантов на низкоуглеродные технологии, так как большая часть финансирования, похоже, направляется на новые проекты строительства.
GSHP уже широко используются в Северной Америке и нескольких европейских странах, включая Австрию, Германию и Швецию, во всем мире установлено более 500 000 единиц.Несомненно, необходимо извлечь уроки в отношении стандартов качества продукции и установки. Исторически сложилось так, что установка GSHP была затруднена, и многому можно научиться из-за границы.
Дополнительная информация
Ассоциация наземных тепловых насосов открыта для всех, кто интересуется отраслью2, включая потенциальных клиентов, монтажников и поставщиков оборудования, инженеров-теплотехников, поставщиков систем теплого пола, бурильщиков и консультантов. Для получения дополнительной информации о присоединении, пожалуйста, напишите Терезе[email protected].
Примечания
1. Национальный энергетический фонд (NEF) – это независимая образовательная благотворительная организация, базирующаяся в Милтон-Кейнсе и контролируемая выдающимся Попечительским советом. Основанная в 1989 году, она мобилизует людей, предприятия и сообщества, чтобы внести свой вклад в сокращение выбросов углерода за счет энергоэффективности и использования устойчивых источников энергии, чтобы поддерживать доступность энергии и бороться с глобальным изменением климата. Фонд поощряет комплексный подход к установке возобновляемых источников энергии с энергоэффективностью посредством государственных образовательных и информационных программ, а также предоставляет консультации и консультации государственному и частному секторам.NEF действует как секретариат Ассоциации наземных тепловых насосов.
2. # Производители GSHP в основном представлены Ассоциацией тепловых насосов, с которой GSHPA очень тесно сотрудничает.
Для получения дополнительной информации
О присоединении пишите [email protected]
Веб-сайт: www.nef.org.uk
Солнечная система горячего водоснабжения – обзор
2.1.2.1 Накопители горячей воды для солнечных систем горячего водоснабжения
Солнечные накопители для продаваемых в Европе солнечных систем горячего водоснабжения спроектированы по-разному.Накопитель может представлять собой резервуар для горячей воды для бытового потребления под давлением или резервуар без давления с дополнительным отдельным резервуаром для горячей воды или теплообменник для воды для бытового потребления, расположенный внутри или снаружи резервуара без давления.
За последние 25 лет многие производители представили на рынке насосные солнечные системы горячего водоснабжения, использующие привлекательный принцип низкого расхода. В этих системах используются солнечные баки с высокой температурной стратификацией и низким расходом жидкости в солнечных коллекторах – в диапазоне 0.15–0,25 л / мин на 1 м коллектор 2 – в коллекторных контурах. Между прочим, такие низкие скорости потока используются в термосифонных системах уже много лет.
Исследования, проведенные в 1970-х и 1980-х годах в Нидерландах и Дании, показали, что тепловые характеристики низкопоточных солнечных систем горячего водоснабжения на 10-25% выше, чем у традиционных солнечных систем отопления, и что количество отложений извести в резервуарах для горячей воды ниже для систем с низким расходом, чем для традиционных систем, что приводит к увеличению долговечности, прежде всего из-за большого теплового расслоения в аккумуляторе тепла (van Koppen et al., 1979; Фурбо, 2004). На ежегодную дополнительную тепловую производительность системы солнечного отопления с низким расходом сильно влияет доля солнечной энергии. Для уменьшения солнечной доли увеличивается дополнительная процентная тепловая мощность.
Кроме того, солнечные системы отопления с низким расходом могут быть дешевле традиционных систем солнечного отопления, прежде всего потому, что можно использовать меньшие размеры труб в контуре солнечного коллектора и меньшие циркуляционные насосы. Следовательно, соотношение производительность / стоимость может быть улучшено примерно на 20-40% (Duff, 1996).
Сегодня в Европе продаваемые солнечные резервуары для небольших солнечных систем горячего водоснабжения основаны либо на недорогих стандартных резервуарах для горячей воды, либо на относительно дорогих, специально разработанных резервуарах, подходящих для солнечных систем горячего водоснабжения (Morrison, 1995; Furbo, 1998). Большинство стандартных резервуаров для горячей воды не особенно подходят для солнечных систем горячего водоснабжения, а специально разработанные солнечные резервуары производятся в небольшом количестве и поэтому относительно дороги. Следовательно, существует потребность в разработке солнечных резервуаров на основе дешевых стандартных резервуаров, подходящих для солнечных систем горячего водоснабжения, или есть потребность в разработке универсального солнечного резервуара, подходящего для массового производства для солнечных систем горячего водоснабжения с низким расходом.Такой бак для горячей воды можно сконструировать по-разному. Солнечное тепло может передаваться солнечному резервуару с помощью встроенной спирали теплообменника с большой вертикальной высотой, с помощью кожуха, приваренного к нижней части резервуара для горячей воды, или с помощью внешнего теплообменника и более или менее продвинутые конструкции контура теплопередачи, используемого для передачи солнечного тепла от теплообменника к солнечному резервуару. Исследования показали, что мантийный резервуар является очень привлекательным солнечным резервуаром для небольших солнечных систем горячего водоснабжения (Furbo, 1993).Поэтому были проведены подробные исследования небольших малопоточных солнечных систем горячего водоснабжения на основе мантийных резервуаров, схематически показанных на рис. 2.9 (Shah, 1999; Knudsen, 2004).
Рисунок 2.9. Принципиальная схема слабопоточной солнечной системы горячего водоснабжения на основе кожуха водонагревателя.
Исследования документально подтвердили, что тепловые характеристики небольшой солнечной системы горячего водоснабжения могут быть значительно увеличены за счет относительно простых изменений конструкции продаваемых резервуаров с кожухом (Furbo and Knudsen, 2006; Furbo and Fan, 2007).За счет увеличения отношения высоты к диаметру, уменьшения высоты кожуха, понижения положения входного отверстия кожуха и увеличения толщины изоляции по бокам резервуара тепловые характеристики типичной солнечной системы горячего водоснабжения увеличиваются примерно на 20%. возможно. Дополнительные, дальнейшие улучшения возможны в будущем за счет использования материалов резервуаров с более низкой теплопроводностью, чем у обычной стали.
Чтобы создать хорошее тепловое расслоение в резервуаре для горячей воды и тем самым достичь высоких тепловых характеристик солнечной системы горячего водоснабжения, важно, чтобы вход холодной воды был спроектирован таким образом, чтобы холодная вода использовалась для горячей воды. отводы попадают в резервуар с минимальным перемешиванием.Исследования показали, что конструкция входов холодной воды для продаваемых резервуаров может быть улучшена. Подсчитано, что при использовании входных отверстий для холодной воды с подходящей перегородкой тепловые характеристики продаваемых датских солнечных систем горячего водоснабжения могут быть улучшены примерно на 5% (Shah and Furbo, 2003; Jordan and Furbo, 2005; Furbo and Shah , 2005).
Возможное усовершенствование солнечных резервуаров в будущем – отбор горячей воды с «правильного» уровня в резервуаре, то есть с уровня, на котором температура воды равна требуемой температуре горячей воды во время забора. выключенный.Исследования показали, что небольшое увеличение тепловых характеристик солнечной системы горячего водоснабжения примерно на 5% возможно за счет использования двух уровней отбора вместо одного (Furbo et al., 2005a).
В будущем производители резервуаров в области солнечного отопления могут с выгодой производить котлы на природном газе / солнечные резервуары или масляные горелки / солнечные резервуары в красивых шкафах. Потенциальными преимуществами этого подхода являются повышенная эффективность котла / горелки, повышенные тепловые характеристики системы солнечного отопления, повышенная экономия энергии для системы солнечного отопления, уменьшение занимаемой площади, снижение затрат на установку, снижение риска ошибок при установке и красивый внешний вид. (Thür, 2007).
Накидные резервуары подходят для небольших солнечных систем горячего водоснабжения. Для больших солнечных систем горячего водоснабжения площадь теплопередачи, которая является сторонами резервуара для горячей воды, слишком мала, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость теплообмена для передачи тепла от солнечной энергии. Подсчитано, что мантийные резервуары подходят для солнечных систем отопления площадью до 20 м² с мантийным резервуаром на 1000 л. Для более крупных систем солнечного отопления можно с успехом использовать принцип малого расхода, если система солнечного отопления имеет резервуар для горячей воды, оборудованный так называемыми расслоителями на входе, как схематично показано на рис.2.10.
Рисунок 2.10. Схематический эскиз большой солнечной системы горячего водоснабжения с низким расходом и резервуаром для горячей воды со стратификатором на входе.
Солнечное тепло передается горячей воде для бытового потребления с помощью внешнего теплообменника, а вода для бытового потребления циркулирует от дна резервуара для горячей воды обратно в резервуар через входной стратификатор. Входной стратификатор гарантирует, что вода, возвращающаяся из теплообменника, поступает в резервуар на правильном уровне, то есть на уровне с той же температурой, что и поступающая вода.Измерения в системе солнечного отопления с низким расходом площадью 336 м², основанной на таком аккумуляторе тепла, привели к самым высоким тепловым характеристикам и максимальному использованию солнечного излучения, когда-либо зарегистрированным для больших систем солнечного отопления в Дании (Furbo et al., 2005c).
Возможное усовершенствование солнечных резервуаров в будущем – использование принципа интеллектуального резервуара (см. Рис. 2.11). Вода для бытового потребления в умном солнечном резервуаре может нагреваться как с помощью солнечных коллекторов, так и с помощью вспомогательной системы энергоснабжения.Система вспомогательного энергоснабжения нагревает бак горячей воды сверху, а объем воды, нагретый вспомогательной системой энергоснабжения, адаптируется к схеме потребления и потребления горячей воды. В периоды с большой потребностью в горячей воде объем большой; в периоды с небольшой потребностью в горячей воде объем небольшой. Исследования небольших солнечных систем горячего водоснабжения, основанных на различных конструкциях интеллектуальных солнечных резервуаров и традиционной солнечной системы горячего водоснабжения, были проведены с помощью лабораторных экспериментов и теоретических расчетов (Furbo et al., 2005b). Исследования показали, что годовые тепловые характеристики солнечных систем горячего водоснабжения с интеллектуальными солнечными баками на 5–35% выше, чем тепловые характеристики традиционных солнечных систем горячего водоснабжения. Кроме того, оценки показывают, что соотношение производительность / стоимость может быть улучшено до 25% за счет использования интеллектуального солнечного бака вместо традиционного, когда в качестве резервной энергетической системы используются электрические нагревательные элементы. Кроме того, интеллектуальные солнечные резервуары подходят для неизвестного, переменного, большого или небольшого потребления горячей воды, а риск чрезмерных солнечных систем отопления и больших объемов резервуаров снижается за счет использования интеллектуальных солнечных резервуаров.
Рисунок 2.11. Схематический эскиз (слева) традиционного резервуара для горячей воды для солнечной системы горячего водоснабжения с верхней частью резервуара, нагретой до высокой температуры с помощью вспомогательной системы энергоснабжения, и (справа) интеллектуального резервуара для горячей воды с переменным объемом вверху бака, нагретого до высокой температуры системой вспомогательного энергоснабжения. Остался упор только на вспомогательную часть танков.
Кроме того, в будущем плоские вакуумные изоляционные панели могут использоваться в качестве изоляционного материала, что приведет к накоплению тепла с сильно сниженными тепловыми потерями (Hadorn, 2005).Такие панели особенно подходят для коробчатых хранилищ горячей воды. Большие накопители горячей воды коробчатой формы с вакуумной изоляцией могут в будущем работать как долговременные накопители тепла (домашняя страница FSave Solartechnik GmbH, 2020).
Решения по изменению климата: Земля может обеспечивать здания возобновляемыми источниками энергии
Тепло, накопленное 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 для купания, приготовления пищи и обогрева зданий, среди прочего. 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.Почти 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 подведем итоги, рассмотрев, как правительство может помочь ускорить разработку геотермальных решений.
Жарко, ну 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 прямые выбросы углерода к 2050 году.Первые три проблемы, с которыми сталкивается город, подвергающийся обезуглероживанию, – это 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.
Потребуется поэтапный отказ 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 по теплу, чем по электричеству.
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 вашего жилья. номер.
Большая часть тепла используется для отопления помещений и нагрева воды. DOEОстается геотермальное централизованное теплоснабжение или, на уровне отдельного здания, электрические варианты, такие как резистивный нагрев 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. Бостону будет сложно построить новую электрическую инфраструктуру 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
Было бы странно 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», закопанная 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, охлаждая таким образом здание.
ГШП отапливают и охлаждают здания. ОдуванчикGSHP можно рассматривать 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.)
DOEGSHP 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.
Печь на жидком или газовом топливе имеет КПД менее 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 COP, равный 1. Тепловые насосы с воздушным источником (ASHP), которые забирают тепло из внешнего 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 другое, 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 составляют 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 модернизации, 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.
Однако для новых построек «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 авансовый платеж», – 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. . »
КомпанииGSHP сталкиваются с проблемой, с которой сталкивались 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.
Одуванчик пытается упростить почвенные тепловые насосы
Секретная лаборатория X Lab в Alphabet (материнская компания Google) работает над проблемами чистой энергии, постепенно 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 установщиков 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 меньше сборки 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; верю, что эта шкала окупит вложения.
Бурение 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 затраты 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 батареи на крыше, с «моделями стороннего владения», в которых, если вы домовладелец и не планируете жить в своем доме вечно, 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 отапливаются дорогостоящими пропановыми и мазутными печами (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 типов 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 отапливать 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 вверх, тепло отбирается, вода охлаждается и возвращается в землю через вторую скважину, нагнетательную.
Геотермальная энергия. DOEЧтобы получить доступ к высокой теплоте, необходимой для выработки электроэнергии, такие системы обычно необходимо размещать в специализированных (и относительно редких) областях вблизи вулканической активности, где в пористых породах под землей находится чрезвычайно горячая вода.
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 отопление 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. GeoDHВ 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.
После того, как 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 рассказывала в предыдущем посте) работает над системами с обратной связью, которые могут использоваться не только для получения тепла на уровне электричества, но и для систем с более низкой температурой, собирающих тепло для зданий.
Замкнутая глубинная геотермальная система Eavor. EavorНекоторые системы DDU, если они отбирают достаточно 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 есть 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 службы 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 дома, кампусы 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.
ЭнджиОпять 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, хитрость заключается в том, чтобы найти инструменты, позволяющие снизить первоначальные затраты и распределить их по времени.
Geothermal стоит больше авансом, но в целом меньше. 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 определении затрат и выгод.
Это тот тип проблемных механизмов финансирования, которые позволяют вовремя перемещать затраты и выгоды. 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 решила 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. ShutterstockНаряду 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. «Нужны более мелкие 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».
Есть много возможностей для инноваций в области геотермального тепла – 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.
Крупные 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 и 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 не совсем полно решений. Геотермальная энергия – вот такое решение прямо у нас под ногами. Нам просто нужно копать.
.