Альтернативное отопление та альтернативные источники тепла
В целях уменьшения расходов на оплату газа и электричества, используют альтернативное отопление. Оно позволяет частично или полностью отказаться от традиционных способов обогрева, поэтому пользуется большим спросом среди украинского населения.
Альтернативные источники тепла – это разумный выбор для тех, кто хочет сэкономить на отоплении и при этом сделать свое жилье теплым, комфортным для проживания даже в периоды сильных морозов.
Основные преимущества
Выбирая для частного дома альтернативное отопление, вы получаете:
- экономию – до 60%, т.е. быструю окупаемость;
- удобство – можно создать как основное, так и дополнительное альтернативное индивидуальное отопление частного коттеджа, квартиры, что поможет стать независимым от коммунальных организаций;
- простота управления – минимум хлопот и времени на обслуживание, эксплуатацию;
- безопасность – абсолютно безвреден для человека и окружающей среде;
- эффективность – альтернативные системы отопления гарантируют стабильное тепло в вашем доме;
- легкая установка – нет необходимости собирать документы, получать специальное разрешение.
Сегодня можно создать дешевое отопление частного дома с применением новейших технологий. Прежде чем установить данный источник тепла, нужно выявить причины теплопотерь дома и устранить их, чтобы система отопления работала с максимальной производительностью.
Если вы решили купить альтернативный источник тепла, компания «Котел в Доме» поможет выбрать, заказать тепловые насосы, солнечные коллекторы и батареи. Данные устройства необходимы, чтобы полностью организовать автономную отопительную систему.
Альтернативные виды отопления частного дома
В качестве альтернативного обогрева используют:
- Тепловые насосы – универсальные и надежные агрегаты, которые обеспечивает дом теплом и горячей водой. Черпает энергию из воздуха, воды или земли. Работают по принципу холодильника. Для их функционирования необходим теплообменник, испаритель и компрессор. Такое оборудование хоть и не из дешевых, но уже через 2-3 года полностью окупается.
- Солнечные батареи – экономически выгодные в использовании, бесшумные, безопасные, долговечные (служат 25 лет и более). Эффективность таких установок зависит от погоды, времени года и размеров.
- Ветрогенераторы – преобразуют кинетическую энергию ветрового потока, с помощью вращения ротора в электрическую. Преимущества – это применение данного вида для бытовых нужд и больших промышленных объемах.
- Котлы на биологическом топливе – в качестве топливного сырья используют брикеты, пеллеты и т.д. Способны работать в автоматическом режиме, поэтому очень удобные в эксплуатации.
Альтернативные источники отопления частного дома помогают получить тепло круглых год, экономя при этом немалую сумму денег.
При выборе отопление без газа квартиры или дома нужно учесть следующие моменты: площадь обогрева; финансовые возможности; эффективность выбранного источника тепла для каждого конкретного случая; особенности монтажа.
Обратите также внимание на компанию-производителя и гарантийные сроки.
Альтернативные системы отопления позволяют сделать частный дом полностью энергонезависимым. На современном рынке предложен широкий перечень приборов для решения задач по обогреву, поэтому можно легко выбрать идеальный вариант.
Чтобы заказать альтернативное отопление по стоимости от производителя, с доставкой по Киеву и любому другому городу страны, обращайтесь в компанию «Котел в Доме».
Возможно Вас заинтересует статья
Электродные котлы — двигатель прогресса 21 века!
© Украина, Котел в доме, 2019 год.
Кількість переглядів: 4 518
Альтернативное отопление частного дома без газа и электричества
Безудержный рост тарифов на услуги ЖКХ провоцирует обывателей на поиск нестандартных решений.
Альтернативные варианты отопления вызывают все больший интерес владельцев частных домов, расположенных как в черте города, так и в сельской местности.
Причины этого — постоянный рост цен на традиционные энергоресурсы (газ и электроэнергию) или невозможность подключения к существующим сетям.
Содержание статьи:
- Что такое альтернативные источники тепла
- Источники отопления, использующие замену энергоносителей
- Печи, камины и пр.
- Котлы на альтернативных видах топлива
- Отопительные жидкостные системы
- Источники на иных физических принципах
- Солнечные коллекторы
- Тепловые насосы
- Рабочий цикл
Что такое альтернативные источники тепла
Традиционно, автономные системы теплоснабжения используют нагрев теплоносителя в газовых котлах, электрических нагревателях и подобных устройствах, подключенных к централизованным системам энергоснабжения — газопроводам и электрическим сетям.
В этом смысле, альтернативными источниками тепла принято называть такие, которые делают теплоснабжение частного дома полностью автономным, не зависящим от централизованных поставок, каких-либо энергоресурсов.
Более точным является определение альтернативных источников, как использующих возобновляемые природные ресурсы — энергию солнца, тепло земли и т. д.
Среди них выделяют системы отопления, использующие замену традиционных энергоносителей, и источники тепла, работающие на отличных от традиционных физических принципах.
Источники отопления, использующие замену энергоносителей
Наибольшее распространение получили следующие способы нагрева воздуха в помещениях:
- прямой нагрев за счет конвекции от нагревательного прибора. Пример реализации — отопление электрическими масляными радиаторами;
- нагрев за счет теплообмена с циркулирующим в системе отопления теплоносителем;
- инфракрасный обогрев, при котором тепловое излучение повышает температуру поверхности предметов в помещение, а они отдают тепло воздуху
А знаете ли вы, какой септик лучше для дома с постоянным проживанием? Подробная инструкция по выбору оборудования для переработки стоков и обустройству автономной канализации прочитайте в полезной статье.
Про стеклоочиститель Керхер для мытья окон написано на этой странице.
К альтернативным вариантам теплоснабжения, использующим те же принципы, но получающим энергию за счёт нетрадиционных энергоресурсов, относят нижеперечисленные.
Печи, камины и прочие схемы
Такие варианты отопления появились раньше тех, что считаются сегодня традиционными.
Эти источники тепла реализуют прямой и инфракрасный обогрев и используют природные топливные ресурсы — дрова, уголь для нагрева теплоносителя:
- воду,
- антифриз,
- воздух,
- трансформаторное масло.
Современный уровень таких устройств, к примеру, пеллетных каминов, позволяет использовать в качестве топлива гранулированные отходы лесоперерабатывающей или бумажной промышленности.
При этом устройства снабжаются системами автоматики, которые регулируют подачу топлива в автоматическом режиме по определенной схеме и позволяют поддерживать на заданном уровне температуру в обслуживаемом помещении.
Котлы на альтернативных видах топлива
Принцип работы таких нагревателей, практически, не отличается от электрических или газовых.
Их особенностью является использование нетрадиционных для водогрейных котлов энергоресурсов — твердого (те же пеллеты), жидкого топлива (например, отработанного масла) или биотоплива.
Справка! Под термином биотопливо в этом случае понимают жидкие или газообразные органические вещества, получаемые в процессе переработки органических отходов жизни и деятельности человека особыми видами бактерий.
Важно! И печное отопление, и котлы с альтернативным питанием не всегда экономичнее традиционных систем.
А что вы знаете про электрический термостат для теплого пола? Прочитайте в полезной статье, как установить терморегулирующее оборудование в систему отопления.
Почему нельзя пить родниковую воду написано здесь.
На странице: https://ru-canalizator.com/santehnika/s-oborudovanie/izmelchitel.
html прочитайте отзывы на измельчитель для кухни в раковину.К тому же, избавляясь от зависимости от одних энергоресурсов, потребитель попадает в зависимость от других.
Отопительные жидкостные системы
Работа таких систем также не отличается от традиционных, используются те же нагревательные элементы.
Главное их отличие в том, что электричество для отопления забирается не из сети, а вырабатывается автономными источниками.
Наибольшее распространение среди них получили:
- Ветрогенераторы. Эти устройства используют для электроснабжения энергию ветра. Производителя предлагают:
- низкоскоростные, для регионов со слабыми ветрами;
- высокоскоростные, для местностей, в которых постоянно дуют сильные ветры;
- роторные, работающие вне зависимости от интенсивности и направления воздушных потоков.
Ветряные установки для получения электроэнергии наиболее полно проработаны и получили широкое распространение
- Фотоэлектрические преобразователи (солнечные батареи).
В них электрическая энергия — результат преобразования потока солнечной энергии.
Принято считать это направление наиболее перспективным.
Именно, поэтому разработке солнечных выделяется огромное внимание научно-исследовательских организаций во всем мире.
Главный недостаток таких устройств – невозможность повсеместного использования из-за различной интенсивности солнечного излучения в зависимости от географического положения и климатических условий. - Генераторы, использующие энергию падающей воды.
Принцип построения и работы гидроэлектростанций известен давно.
Сдерживающие факторы для развития этих источников — ограниченный доступ к водным ресурсам и необходимость проведения значительных объемов работ для получения энергии струи воды, способной обеспечить электричеством частный жилой дом.
.
К сведению! Все альтернативные источники электроснабжения дороги, а их эффективность – не высока (причины разные – он низкого КПД преобразования, до зависимости от климатических факторов).
Кроме того, для них необходимы накопители и стабилизаторы, увеличивающие габариты установок и их стоимость.
Источники на иных физических принципах
Разработаны несколько видов таких систем, большинство из которых, успешно испытаны и внедряются во множестве регионов.
К ним относят:
- нагревательные элементы систем отопления, отбирающие для теплоснабжения помещений энергию:
- солнца,
- земли,
- воздуха (температура воздуха в квартире соответствующая санитарным нормам указана здесь).
Солнечные коллекторы
Под термином солнечный коллектор понимают устройство, которое напрямую использует солнечную энергию для нагрева воды, поступающей в систему ГВС или отопления, или теплоносителя, который передает энергию в контур теплоснабжения.
Принцип действия коллектора основан на нагреве жидкости (воды или теплоносителя), протекающего внутри зачерненного тела под действием солнечных лучей (когда проводится промывка систем отопления написано здесь).
Производители предлагают:
- Плоские, представляющие собой корпус с размещенным внутри спиралевидным нагревательным элементом.
Элемент термоизолирован, но с одной стороны (обращенной к солнцу) зачернен и накрыт стеклом.
В качестве нагревательного элемента используют медную трубку, внутри циркулирует вода или теплоноситель с пониженной температурой кипения.
- Трубчатые или U-образные вакуумные.
Собираются их параллельных U-образных стеклянных колб, внутри которых в вакууме находится зачерненная трубка светопоглощения.
Заполняется трубка теплоносителем с низкой температурой кипения.
Кроме основной классификации, солнечные коллекторы подразделяют по способу организации протока жидкости (самотечные и с принудительной циркуляцией), виду теплообмена и другим признакам.
Для них характерны общие недостатки:
- Низкая эффективность.
КПД преобразования плоских коллекторов не превышает 30%, трубчатых – 60%. - Габариты, прежде всего, площадь, необходимая для получения заданной мощности отопления.
К примеру, для теплоснабжения дачного дома с площадью 20 квадратных метров, в котором проживают 2 человека, потребуется солнечный коллектор площадью до 25 квадратных метров.
- Зависимость от климатических факторов.
Это не позволяет рассматривать солнечный коллектор в качестве единственного источника теплоснабжения.
Его роль – резервный источник, снижающий нагрузку и потребление традиционного нагревателя системы отопления.
Тепловые насосы
Тепловой насос – устройство, которое способно получать энергию для теплоснабжения от любых источников: земли, воды, воздуха.
Принцип работы теплового насоса основан на теплообменном цикле Карно (такой же, который использует холодильник).
[note]Устройство теплового насоса включает два основных элемента — конденсатор и испаритель, связанных в общий контур.
[/note]
В контуре под воздействием компрессора циркулирует теплоноситель.
Для эффективного использования низкотемпературных источников таких, как грунтовые воды (описание водоносных горизонтов речных пойм изучите здесь), он имеет низкую температуру кипения.
Рабочий цикл
Теплоноситель, под давлением, попадает в камеру испарителя, где испаряется и расширяется, забирая тепло стенок камеры и окружающей среды.
Компрессор сжимает теплоноситель, за счёт чего, его температура повышается и нагнетается в камере конденсатора.
Здесь теплоноситель переходит в жидкое состояние и отдает тепло, которое, затем, передается в отопительный контур.
Сам же он охлаждается и снова поступает в камеру испарителя. В дальнейшем, процесс повторяется.
Для нужд отопления частных домов использует тепловые насосы, работающие по схемам теплообмена:
- Вода-грунт, вода-вода (вода-рассол).
В этом случае источником тепла служит грунтовые воды, или капилляры искусственного происхождения, заполненные рассолом, или массивы грунта.
Для стабильной работы теплового насоса такого типа потребуется одна или несколько скважин глубиной не менее 50 метров (как осуществляется прокладка наружных инженерных сетей и коммуникаций прочитайте на этой странице).
На этой глубине грунтовые воды и имеют стабильную температуру, порядка 10 градусов.
Источником тепла может служить и природный водоем достаточной глубины (не промерзающий до дна, в этом случае температура нижних слоев воды также стабильна и составляет 4 градуса).
- Воздух-вода, в этом случае источником тепла служит наружная атмосфера.
Вне зависимости от температуры воздуха, тепловой насос отберет энергию у воздушных масс и передаст ее в отопительный контур.
Естественно, эффективность работы тем выше, чем выше температура воздуха в точке размещения испарителя.
К сведению!
Этот же принцип используют вентиляционные установки с рекуперацией тепла, которые отбирают энергию отводимого из помещения воздуха, используя ее для нагрева воздуха в приточном контуре.
Тепловой насос не может функционировать без электроснабжения, необходимого для работы компрессора.
Однако, потребление электроэнергии гораздо ниже чем на нагрев (коэффициент преобразования тепла, КПТ – не хуже 4.5).
К примеру, для обеспечения мощности отопления в 10 кВт, компрессору теплового насоса необходима электрическая мощность1.5-2 кВт.
Еще одна особенность работы такого устройства – эффективность его тем выше, чем меньше разница температур между испарителем и нагрузочным тепловым контуром.
Поэтому тепловые насосы используют для низкотемпературных систем отопления, таких как «теплый пол».
Основные преимущества тепловых насосов:
- Применение в любых регионах при любых погодных условиях;
- Экономичность;
- Автономность — тепловой насос может быть использован в качестве основного источника тепла для отопления.
[note]Кроме того, тепловой насос — реверсивная тепловая машина, которая работает и на нагрев, и на охлаждение.
Главный недостаток этого устройства — его высокая стоимость.[/note]
Типы домашних систем отопления (Руководство на 2023 год)
Узнайте о распространенных типах систем отопления, чтобы решить, какая из них подходит для вашего дома.
Отзывы от команды This Old House Reviews Team 17.02.2023 14:15
Все системы отопления поддерживают комфортную температуру в вашем доме, но есть несколько вариантов на выбор. Каждый тип системы отопления имеет свои преимущества и ограничения, и некоторые из них могут быть лучше для определенных домов и регионов, чем другие.
Мы в группе обзора этого старого дома сравнили семь распространенных типов систем отопления, чтобы помочь вам выбрать лучший вариант для вашего дома.
1. Печь
Печи являются одним из наиболее распространенных типов систем отопления в США.
Печь с принудительной подачей воздуха обогревает дом за счет сжигания топлива — природного газа, пропана, нефти или электричества — для нагрева металлического теплообменника. Тепло передается окружающему воздуху, и вентилятор разгоняет нагретый воздух по всему дому через воздуховоды и вентиляционные отверстия.
2. Бойлер
Традиционные бойлеры, радиаторы и плинтусные обогреватели представляют собой системы лучистого или водяного отопления. Они нагревают воду в центральном бойлере, используя природный газ, пропан, мазут или электричество. Нагретая вода или пар проходит через сеть труб к радиаторам или плинтусным обогревателям по всему дому. Когда вода внутри радиатора нагревается, воздух нагревается за счет процесса, называемого конвекцией. Горячий воздух циркулирует по комнате, вытесняя холодный воздух.
Когда тепло уходит из воды, оно снова возвращается в котел. Это продолжается до тех пор, пока в вашем доме не будет достигнута желаемая температура.
3.
Тепловой насосСуществует три основных типа тепловых насосов: воздух-воздух, водяной и геотермальный. Тепловые насосы используют электричество и хладагент для сбора тепла из воздуха, воды или земли (в зависимости от типа) и доставки его в ваш дом. Летом тепловые насосы работают наоборот, отводя тепло из дома.
В холодные месяцы тепловой насос собирает воздух снаружи и продувает или перекачивает его через поверхность теплообмена, вызывая испарение жидкого хладагента. Этот газ поступает в компрессор, который увеличивает давление и вызывает повышение его температуры. Затем нагретый газ проходит по внутренней поверхности теплообменника. Вентилятор направляет тепло либо непосредственно в комнату от внутреннего блока, либо через воздуховод для обогрева дома.
Тепловые насосы работают с воздуховодами или как мини-сплит-системы без воздуховодов. В то время как некоторые тепловые насосы работают независимо, другим может потребоваться дополнительная система отопления в более холодном климате.
4. Напольное лучистое отопление
Напольное лучистое отопление — как электрическое, так и водяное — используют тепловое излучение и электромагнитные волны для обогрева вашего дома. Электрические провода или наполненные водой трубы прокладываются под полом и обогревают помещение, нагревая непосредственно пол, а не воздух. В водяном напольном отоплении используется котельная система и различные источники топлива, такие как природный газ, нефть, древесина, солнечная энергия или их комбинация.
Этот эффект называется лучистой теплопередачей. Это то же самое, что вы чувствуете, нагревая руки над горячей духовкой или выходя на улицу, чтобы ощутить на своей коже теплое солнце.
5. Дровяное отопление
Если вам нравится собирать и складывать дрова, рассмотрите возможность сжигания дров для отопления дома. Это делается с помощью наружной дровяной печи или котла, дровяной печи или печи на пеллетах или каменного обогревателя. Древесина, как правило, дешевле, чем другие источники топлива, и вы можете сэкономить еще больше, нарубив дров самостоятельно.
Из-за загрязняющих веществ, связанных со сжиганием древесины, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) ввело правила, ограничивающие выбросы дыма от дровяных комнатных обогревателей. В результате теперь доступна улучшенная технология дровяных обогревателей. Например, в пеллетных печах в качестве топлива используются спрессованные пеллеты, изготовленные из дерева или другого органического материала, и они, как правило, имеют чистое горение и более эффективны, чем дровяные печи.
6. Активное солнечное отопление
Активное солнечное отопление использует солнечную энергию для нагрева жидкости или воздуха, а затем передает солнечное тепло непосредственно в дом или в хранилище для последующего использования. Если солнечной энергии недостаточно для обогрева дома, дополнительную помощь может оказать резервная система отопления дома. Жидкостные системы часто используются, когда есть система накопления солнечного тепла. Тем не менее, как жидкостные, так и воздушные активные солнечные системы отопления могут дополнять системы с принудительной подачей воздуха.
7. Гибридное отопление
Гибридная система отопления сочетает в себе электрический тепловой насос и газовую печь. Эта комбинация обеспечивает максимальную экономию энергии и производительность системы. Тепловой насос обогревает дом при умеренной наружной температуре. Вы можете запрограммировать свой термостат на автоматическое переключение на газовую печь, когда температура опускается ниже 40 градусов по Фаренгейту.
Как обслуживать вашу систему отопления
Большинство проблем, которые могут повлиять на вашу систему отопления, остаются незамеченными до тех пор, пока не станет слишком поздно — и всегда в самый неподходящий момент. Профилактическое обслуживание позволяет решать потенциальные проблемы до того, как они перерастут в более серьезные проблемы.
Требования к техническому обслуживанию различаются в зависимости от типа системы отопления вашего дома. В системах с принудительной подачей воздуха есть фильтры, которые необходимо заменять не реже двух раз в год, чтобы обеспечить эффективную работу системы.
К счастью, это несложная работа для большинства домовладельцев. Большинство систем отопления должны ежегодно проверяться, очищаться и обслуживаться профессионалом. Лицензированный техник HVAC должен проверить вашу систему отопления осенью и кондиционер весной.
Наше заключение
Система отопления — это крупная инвестиция, с которой вы будете жить следующие 25 лет. Важно сравнить различные типы систем отопления, чтобы определить, какая из них лучше всего соответствует вашим потребностям и наиболее совместима с вашим домом. Возможно, вы захотите проконсультироваться со специалистом по HVAC для получения дополнительной информации о каждой системе.
Часто задаваемые вопросы о типах систем отопления
Чтобы поделиться отзывом или задать вопрос об этой статье, отправьте сообщение нашей команде по обзору по адресу отзывов@thisoldhousereviews.com .
Огромные тепловые насосы согревают города
Загрузка
Планета Будущего | Возобновляемая энергия
(Изображение предоставлено AerialPerspective/Getty Images)
Автор: Эви Тауненд, 2 февраля 2023 г.
— отапливать дома.
I
Еще одно резкое похолодание, и поля Корнуолла на юго-западе Англии покрыты снегом. Но на ветреном переулке дом Кери Симмонс очень теплый. Ее гостиная представляет собой джунгли с висящими растениями, а из кухни можно увидеть обшитую деревом студию, где Симмонс работает учителем воздушной йоги. «Мне не только приятно иметь теплый дом, но и важно для моих клиентов», — говорит она.
Отдаленная деревня Ститианс, недалеко от самой юго-западной оконечности материковой части Великобритании, где живет семья Симмонсов, стала маловероятным рубежом в гонке за обезуглероживание отопления. Он тестирует новый подход к низкоуглеродному отоплению, который может стать ключом к быстрому расширению, необходимому во всем мире.
В рамках проекта устраняются препятствия, с которыми сталкиваются отдельные домовладельцы, и разрабатывается система теплового насоса, которая может быть доставлена в любом масштабе на улицы, города и поселки. При этом он может стать моделью для городских пространств по всему миру, которые думают о том, как быстро и эффективно обезуглероживать свои тепловые системы.
Вам также могут понравиться:
- Энергетический кризис: как жизнь в холодном доме влияет на ваше здоровье
- Как затопленные угольные шахты могут обогревать дома
- Как песчаная батарея может преобразовать чистую энергию
Сегодня в Великобритании 74% людей отапливают свои дома с помощью газовых котлов, а остальное составляют в основном электрические обогреватели и мазут. Это приводит к тому, что на сектор отопления приходится треть выбросов парниковых газов в Великобритании, что сопоставимо с выбросами всех ее бензиновых и дизельных автомобилей. Аналогичные значения наблюдаются в США, где около половины тепла приходится на газ.
Чтобы ограничить глобальное потепление, необходимо радикально изменить ситуацию, и во многих местах это означает установку большего количества тепловых насосов. К 2030 году около четверти британских зданий должны отапливаться с их помощью, по данным консультативного органа правительства Великобритании по климату, а к 2050 году этот показатель вырастет до 52%.
исследования в Центре глобальной энергетической политики Колумбийского университета. В одном исследовании, проведенном в Сан-Франциско, тепловые насосы названы «единственным наиболее действенным рычагом» сокращения выбросов.
Вместо того, чтобы сжигать топливо, тепловые насосы концентрируют тепловую энергию, уже присутствующую в воздухе, земле или воде, и перекачивают ее через трубы и радиаторы здания.
Они делают это с невероятной эффективностью, преобразуя 1 киловатт (кВт) электроэнергии в 3-5кВт тепла, в отличие от 1кВт для прямого электронагревателя и 0,9кВт для газового котла. Это означает, что они обеспечивают практически «бесплатное тепло», говорит Лотт. Однако, как и в случае со всеми системами отопления, эффективность зависит от того, насколько хорошо здание изолировано, чтобы свести к минимуму потери тепла, отмечает она.
Если источник электроэнергии возобновляемый, тепловые насосы сами по себе не выделяют углерод. В Великобритании почти половина электроэнергии, поставляемой в национальную сеть, поступает из возобновляемых источников по сравнению с 20% в США.
Обе страны стремятся к резкому увеличению этих процентных показателей.
Тепловой насос Кери Симмонс рядом с ее домом теперь снабжает ее теплом и горячей водой из сети труб под улицей (Фото: Эви Тауненд) как могут работать геотермальные тепловые насосы.
Геотермальные тепловые насосы более эффективны, чем их воздушные аналоги. Это связано с тем, что грунт имеет постоянную температуру. Большинство геотермальных тепловых насосов имеют вертикальный трубопровод, который требует бурения глубокой и дорогостоящей скважины на глубину 60-200 м (200-650 футов) в землю. В качестве альтернативы они могут использовать горизонтальную петлю, которая гораздо мельче в земле, но требует большой площади поверхности, которой нет у большинства людей, особенно в городах.
Более того, установка тепловых насосов, как правило, является обязанностью отдельных домовладельцев. Несмотря на такие стимулы, как Схема модернизации котлов Великобритании и федеральные налоговые льготы США в соответствии с Законом Байдена о снижении инфляции, остаются значительные препятствия для широкого внедрения.
Часто отсутствует понимание и осведомленность о технологии, что в сочетании с большими первоначальными затратами и небольшим количеством обученных монтажников может помешать домовладельцам внести изменения. Архитектура также может быть барьером: домам просто нужно достаточное пространство на открытом воздухе для установки тепловых насосов, чего явно не хватает в квартирах и плотных городских условиях.
Однако вместо того, чтобы в каждом доме бурить одну скважину для одного теплового насоса, Heat the Streets использует более 200 скважин, пробуренных на глубине 100 м (330 футов) под улицей, связанных с огромной общей сетью горизонтальных подземных труб чуть ниже уровня улицы, известных в качестве теплотрассы.
Глицерин – нетоксичная вязкая жидкость без запаха – пропускается вертикально через скважины для поглощения тепла, а затем циркулирует по этим горизонтальным трубам, которые, в свою очередь, снабжают тепловые насосы в отдельных домах по всей улице и, в конечном итоге, весь район.
Тепловые насосы — размером не больше обычного газового котла — устанавливаются либо внутри, либо снаружи отдельных домов, в зависимости от размера собственности, пригодности и предпочтений владельца.
Всего в нескольких метрах под поверхностью Корнуолла земля имеет постоянную температуру около 11°C (52°F) из-за поглощения солнечного света на протяжении тысячелетий, говорит Макс Бриджер, руководитель проекта Heat the Streets, и именно это тепло собирают тепломагистраль.
Тепловые насосы работают более эффективно, если здания изолированы для минимизации потерь тепла (Фото: sturti/Getty Images)
Затем тепловые насосы выполняют еще одну серию обменов, сжатия и испарения, в результате чего температура достигает примерно 50°C (122°F). Наконец, это тепло передается воде, которая прокачивается по специально модернизированным трубам и радиаторам дома.
Kensa Utilities, компания, отвечающая за установку сети в Стифиансе, останется владельцем инфраструктуры.
Для жителей подключение к тепломагистрали работает так же, как и к другим коммунальным услугам, таким как широкополосный доступ или вода. Жильцы владеют своими тепловыми насосами и платят за подключение, чтобы присоединиться к ним, когда они будут готовы.
«Когда [газовый] котел сломается, теперь будет альтернатива простой его замене. Но эта система также означает, что людям не нужно финансировать большие первоначальные затраты на инфраструктуру или подключать все сразу», — говорит Бриджер.
Геотермальные тепловые насосы обеспечивают все потребности дома в отоплении и горячей воде и сокращают выбросы парниковых газов, выделяемых ими, на 70%. Жители полностью контролируют свое отопление и могут менять поставщиков энергии, когда захотят.
Дом Симмонса был оснащен тепловым насосом, который делит тепловую магистраль с несколькими соседями. На внутренние и внешние работы ушло около недели, и «на самом деле это не было слишком разрушительным или шумным», — говорит она.
Водяной цилиндр, спрятанный в старом бельевом шкафу, почти такого же размера, как средний бойлер.
В конечном итоге она планирует использовать свои солнечные батареи, которые в настоящее время настроены для продажи электроэнергии в Национальную энергосистему, для прямого питания теплового насоса, что, по ее словам, сделает ее дом почти полностью самодостаточным.
Рабочие работают на буровой установке для бурения скважины в Энфилде, Лондон, где они устанавливают геотермальные тепловые насосы в многоэтажных квартирах (Фото: Kensa Utilities) ограничено одноэтажными домами, такими как Simmons. Другой проект Kensa в Энфилде, Лондон, предусматривает установку геотермальных тепловых насосов в многоэтажных квартирах.
Теплотрассы проложены под каждым из восьми многоквартирных домов, всего на 400 квартир, с использованием автостоянок для бурения необходимых скважин.
Вертикальная шахта, используемая для транспортировки других коммуникаций по всему зданию, известная как служебный стояк, позволяет технологии, используемой в Stithians, работать для многоэтажных зданий, говорит Бриджер.
Он добавляет, что при небольших площадях модернизация каждой квартиры тепловым насосом «обувной коробки» может обеспечить достаточное количество тепла при минимизации пространства, занимаемого внутри.
Будущее тепловых насосов в высотных зданиях привлекает все большее внимание во всем мире. В Нью-Йорке именно воздушные тепловые насосы стали центром усилий по обезуглероживанию 6000 городских высотных зданий.
В настоящее время в большинстве из них есть один большой газовый котел, который управляет обогревом всего здания. В каждой отдельной квартире также используется кондиционер, прикрепленный к наружному окну, который работает отдельно от системы отопления.
В 2021 году Жилищная ассоциация города Нью-Йорка запустила конкурс «Чистое тепло для всех» — конкурс, направленный на поощрение отраслевых инноваций в соответствии с предстоящим местным законом, который с 2024 года ограничит выбросы парниковых газов зданиями. Дизайн, ставший победителем Лотт говорит, что это воздушный тепловой насос, который висит «как кофры для лошадей» у основания окон квартир, не блокируя свет и не занимая места внутри квартир.
«Прелесть тепловых насосов в том, что они могут как обогревать, так и охлаждать помещения, используя тот же процесс в обратном порядке», — добавляет Лотт. «Это один модульный блок, выполняющий две функции».
Проект также позволит квартирам самостоятельно управлять отоплением и охлаждением. «Это более эффективно, потому что у вас есть возможность обустроить свою квартиру так, как вам удобно, так что окна в перегретых квартирах зимой больше не будут открываться настежь», — говорит Лотт.
В этом году новые тепловые насосы будут развернуты для испытаний в Woodside Houses, комплексе из 20 кирпичных зданий в Квинсе, где жители остались без отопления и горячей воды прошлой зимой после урагана Ида.
Хотя не ожидается, что местная сетевая инфраструктура будет нуждаться в немедленной модернизации, повышенный спрос на электроэнергию является важным фактором при более широком использовании тепловых насосов в целом.
Ян Розеноу, директор европейских программ в рамках проекта Regulatory Assistance Project (RAP), говорит, что в Великобритании в следующие 20-30 лет нагрузка на энергосистему может удвоиться или даже утроиться.
«Потребуются способы хранения электроэнергии, отличные от больших аккумуляторов в домах людей», — говорит он. Он добавляет, что существует целый ряд многообещающих технологий, таких как проточные батареи и зеленый водород. (Узнайте больше о том, могут ли гравитационные батареи решить наши проблемы с хранением энергии).
Сеть централизованного теплоснабжения Стокгольма снабжает электроэнергией 800 000 домов с использованием промышленных тепловых насосов и других источников тепла (Фото: Christine Olsson/Getty Images)
низкоуглеродный мир: централизованное теплоснабжение.
По сути, сети централизованного теплоснабжения «просто бьют пустые сосуды, соединяющие жилые дома», — говорит Дэвид Барнс, эксперт по обезуглероживанию тепла из Университета Лидса. «Как вы получаете тепловую энергию в эту тепловую сеть, это связанный, но отдельный вопрос».
Централизованное отопление процветало в странах Северной Европы во время нефтяного кризиса 1970-х годов, но системы в основном работали за счет сжигания ископаемого топлива на крупных комбинированных теплоэлектростанциях.
Тем не менее, такая конструкция единой централизованной системы может значительно упростить переключение значительного числа домов на низкоуглеродное отопление — без необходимости «вырывать из строя» тысячи котлов, говорит Барнс.
Carbon Count
Например, сеть централизованного теплоснабжения Стокгольма имеет 3000 км (1860 миль) труб и в настоящее время снабжает электроэнергией 800 000 домов с помощью тепловых насосов промышленного масштаба, которые улавливают тепло из бытовых сточных вод, центров обработки данных и морской воды, а также сжигают неперерабатываемые отходы и лесное биотопливо.
В модели «Обогрейте улицы» в Стифиансе используется «центральное теплоснабжение пятого поколения» — локализованная сеть в сочетании с технологией тепловых насосов. Преимущество такого проекта «улица за улицей» заключается в том, что он позволяет сосредоточиться на любых энергетических ресурсах, находящихся поблизости, чтобы обеспечить наилучшее соответствие, — говорит Кэролайн Хаглунд Стигнор, исследователь в области энергетических технологий из Исследовательского института Rise в Швеции.
«Вы начинаете с малого, а затем постепенно наращиваете», — говорит она.
Это может позволить использовать более инновационные методы получения тепла, такие как сеть в Ислингтоне, использующая тепло от горячих потоков из туннелей лондонского метро или паводковых вод в старых шахтах.
Однако в Великобритании недостаточно осведомлены и не регулируются вопросы централизованного теплоснабжения, что задерживает его расширение, говорит Барнс.
Правительство Великобритании обязалось определить зоны тепловых сетей не позднее 2025 года, которые будут располагать тепловые сети в лучших местах и обязать людей подключаться к ним. Это поможет сделать бизнес-модель строительства тепловых сетей более финансово жизнеспособной, объясняет Барнс, поскольку у частных инвесторов будет больше уверенности в том, что люди будут ими пользоваться.
Этот тип крупномасштабных работ можно координировать с другими наземными работами, такими как кабели для точек зарядки электромобилей, чтобы уменьшить сбои, говорит Розенов.
Но эти развертывания на местном уровне требуют «радикальных изменений» в планировании, которые еще не отражены в политике или инфраструктуре, добавляет он.
Гораздо чаще можно увидеть воздушные тепловые насосы в индивидуальных домах, чем в многоквартирных домах. (Фото: Mark Morgan/Alamy) Он наиболее подходит для густонаселенных районов из-за значительных теплопотерь, возникающих при транспортировке воды с высокой температурой на большие расстояния.
Централизованное отопление уже существует в некоторых городах США, таких как Милуоки и Балтимор, но в стране не такая плотность населения, как в Великобритании и большей части Западной Европы, за некоторыми исключениями, говорит Лотт. «Для большей части США мы говорим об обогреве отдельных зданий, поэтому сети централизованного теплоснабжения не имеют смысла. [Индивидуальные] тепловые насосы, как воздушные, так и наземные, являются для нас гораздо лучшим вариантом».
Путь к обезуглероженному отоплению непрост, но тепловые насосы представляют собой технологию, более или менее готовую и ожидающую, пока можно преодолеть барьеры затрат.