Как сделать систему отопления в частном доме: Как правильно сделать отопление в доме: теплоснабжение дома своими руками

Содержание

Советы по покупке | Smarter House

Должен ли я заменить существующую систему?

Это может быть трудный вопрос. Если ваша печь или котел старше 20 лет, скорее всего, они слишком большие, неэффективные и могут скоро выйти из строя (типичная печь с принудительной подачей воздуха прослужит менее 25 лет, хотя некоторые котлы могут прослужить в два раза дольше). Под руководством хорошего подрядчика замена его современной высокоэффективной моделью является хорошей инвестицией. Старые угольные горелки, которые были переведены на жидкое топливо или газ, являются первыми кандидатами на замену, как и газовые печи без электронного (беспилотного) розжига или способа ограничения потока нагретого воздуха в дымоход при выключенной системе отопления (вентиляционные заслонки или вытяжной вентилятор).

Если вашей печи или котлу 10–20 лет, решение о замене зависит от их возраста, размера, состояния и производительности. Если вам кажется, что вы не чувствуете себя комфортно или не можете снизить счета за отопление, лучшим первым шагом будет нанять высококвалифицированного подрядчика по обслуживанию дома или подрядчика по отоплению, который поможет вам оценить существующую систему в контексте вашего дома и определить наилучший вариант. действия предпринять. В некоторых случаях они могут обнаружить, что проблема не в вашей печи, а в том, что ваша изоляция потолка, окна или воздуховоды нуждаются в некоторой помощи. Возможно, какой-то компонент вашей системы был неправильно установлен или нуждается в хорошей настройке сертифицированным специалистом (подробнее об этом далее в этом разделе). На странице энергетического аудита содержится дополнительная информация о найме подрядчиков по выполнению домашних работ и энергоаудиторов, которые могут помочь.

Стоит ли экономить?

Если вы отапливаете с помощью электрического сопротивления, рост цен на электроэнергию может вынудить вас перейти на более доступные системы на газе, жидком топливе или тепловом насосе. Но важно тщательно оценить эти топливные компромиссы (подробнее читайте в разделе «Варианты топлива»), потому что смена топлива может быть дорогостоящей.

Если у вас в настоящее время есть печь или котел, работающий на газе или жидком топливе, и вы знаете его номинальную эффективность, довольно легко рассчитать экономию, которую вы получите, заменив ее на более эффективную систему того же типа, предполагая как старую, так и новые системы правильно установлены. Приведенная ниже таблица поможет вам определить потенциальную экономию в результате замены существующей системы. Если вы не знаете годовую эффективность использования топлива (AFUE) вашей системы, обратитесь к специалисту по обслуживанию систем отопления или энергоаудитору.

Цифры в таблице предполагают, что и старая, и новая системы имеют правильные размеры; экономия будет больше, чем указано, если старая система слишком велика. Кроме того, имейте в виду, что другие недостатки системы повлияют на общую экономию. Например, большинство систем воздуховодов не установлены должным образом; если вы не проверяли свои воздуховоды, 20% тепла, выделяемого вашей печью, вероятно, теряется из-за утечки воздуховодов. Если это так, было бы более рентабельно вложить свои деньги туда, где они нужны, и убедиться, что ваши воздуховоды отремонтированы и герметизированы высококвалифицированным подрядчиком. В зависимости от того, сколько лет вашей системе, вы можете использовать оставшиеся деньги, которые вы бы потратили, на более скромное повышение эффективности, чтобы получить тот же уровень экономии.

Чтобы оценить экономию с помощью Таблицы 4.1, найдите горизонтальную строку, соответствующую AFUE старой системы, затем выберите число из этой строки, которое находится в вертикальном столбце, соответствующем AFUE новой системы.

Это число представляет собой прогнозируемую экономию в долларах на сто долларов существующих счетов за топливо. Например, если ваш текущий AFUE составляет 65%, и вы планируете установить высокоэффективную систему природного газа с AFUE 90%, то прогнозируемая экономия составит 28 долларов на 100 долларов. Если, скажем, ваш годовой счет за топливо составляет 1300 долларов, то общая годовая экономия должна составить около 28 долларов x 13 = 364 доллара. Если вы ожидаете, что цены на топливо продолжат расти, вы ожидаете еще большей экономии в будущем, и наоборот.

Это большие деньги, которые нужно экономить каждый год, особенно если учесть ожидаемый срок службы системы отопления, но это все еще не дает ответа на вопрос, является ли замена системы хорошей инвестицией.

Чтобы ответить на этот вопрос, вы можете рассчитать рентабельность инвестиций (ROI) за первый год. Уравнение выглядит следующим образом:

ROI = экономия за первый год ÷ стоимость установки

ROI = 364 $ ÷ 2500 $ = 0,14 = 14% – без налогов!

Доход в размере 14% — это очень хорошо — это намного больше, чем то, что вы получаете со сберегательного счета или депозитного сертификата. Кроме того, в отличие от большинства других инвестиций, инвестиции в энергосбережение не облагаются налогом. Если цены на топливо растут, годовая экономия и окупаемость инвестиций также увеличиваются. Например, если цены на топливо вырастут на 30 %, годовая экономия в этом примере увеличится до 473 долларов, а окупаемость инвестиций увеличится до 19 %.

Пока вы занимаетесь математикой, не забывайте, что некоторые штаты или коммунальные службы (или даже федеральное правительство) могут предлагать налоговые льготы или скидки, которые уменьшат покупную цену высокоэффективного отопительного оборудования. Обязательно проконсультируйтесь с местным коммунальным предприятием и государственным управлением по энергетике, чтобы узнать, какие льготы доступны.

Выбор новой системы отопления

Итак, вы решили купить новую систему отопления. Хотя полезно понимать, какие варианты топлива, распределения и оборудования вы хотите рассмотреть, первым шагом в выборе новой системы является поиск знающего и надежного подрядчика, который поможет вам сориентироваться в выборе, описанном ниже. Крайне важно, чтобы система была правильно установлена для обеспечения безопасности, надежности и максимальной эффективности.

Выбор подрядчика системы отопления

Вы потратите много денег на установку новой печи или котла — от 2000 долларов за простую установку печи до более 5000 долларов за сложную установку котла. Полноценная новая система с новым кондиционером и плановыми улучшениями воздуховодов может стоить более 7000 долларов за надлежащую работу с хорошим оборудованием, по крайней мере, в регионах с высокой стоимостью рабочей силы. Любые модификации системы распределения значительно увеличат стоимость. Чтобы получить лучшее предложение, вы должны получить предложения по цене оборудования и установки от нескольких подрядчиков. Нередки случаи, когда ставки различаются на 1000 долл. США, поэтому сделайте хотя бы две или три ставки.

Старайтесь, чтобы низкая цена не была основной причиной выбора подрядчика. Лучшие подрядчики могут брать больше, но они могут предложить большую ценность. При оценке предложений также смотрите на то, что вы получаете за эту цену: качество, энергосбережение и гарантию. Чрезвычайно низкие ставки могут не включать в себя все стандартные услуги и обычные гарантии. Спросите у подрядчика, прошел ли он или она какое-либо специальное обучение работе с высокоэффективным оборудованием. Хорошо обученный, современный подрядчик не будет пытаться отговорить вас от покупки высокоэффективного оборудования. Если вы считаете, что ваша старая система отопления покрыта асбестовой изоляцией, убедитесь, что подрядчик знает об этом и будет следовать надлежащим процедурам при работе с асбестом. Если вы не знакомы с подрядчиком, попросите рекомендации клиентов и следите за ними. Убедитесь, что подрядчик полностью связан и застрахован.

Хорошее предложение должно быть представлено вам в письменном виде после посещения объекта и должно включать предлагаемое новое оборудование, необходимые работы и полную стоимость, включая оплату труда. Не отдавайте свой бизнес компании, предлагающей оценить стоимость по телефону, даже не взглянув на предстоящую работу. Вы должны ожидать оценку дома, включая осмотр вашей текущей системы и расчет тепловой нагрузки. Как поясняется ниже, размер новой системы должен основываться только на этом анализе, а не на текущем оборудовании. Используя расчет, подрядчик также должен быть в состоянии оценить, каковы будут ваши счета за электроэнергию с предлагаемой системой.

Хороший подрядчик должен расспросить вас о любых проблемах с отоплением, с которыми вы сталкивались на старом оборудовании, и предложить способы решения этих проблем. На существующей системе можно выполнить ряд тестов, чтобы диагностировать проблемы и определить, рекомендуется ли новая система. Эти тесты подробно описаны в разделе «Модернизация существующей системы отопления» (стр. 89).

Наконец, надежные подрядчики профессиональны. Их люди расторопны и вежливы. У них должен быть опубликован адрес офиса или магазина. Наличие офиса или магазина свидетельствует о том, что компания работала и намерена продолжать свою деятельность.

Чтобы найти подрядчика по отоплению, которому вы можете доверять, обратитесь к списку подрядчиков, сертифицированных North American Technician Excellence.

Консорциум геотермальных тепловых насосов составляет список подрядчиков, специализирующихся на геотермальных тепловых насосах.

Установка и контроль качества

Новая система отопления должна быть установлена надлежащим образом, чтобы обеспечить безопасную и эффективную работу. Это включает в себя обеспечение того, чтобы все новые воздуховоды или трубопроводы были должным образом герметизированы и изолированы. По возможности отопительное оборудование должно быть установлено внутри теплового кожуха дома, чтобы свести к минимуму потери тепла наружу.

Правильная установка геотермальных тепловых насосов зависит от условий вашего дома и участка. Первым шагом, как и в случае со всеми системами, является поиск высококвалифицированного подрядчика, установившего многие из этих систем. Это может быть либо подрядчик по ОВКВ, который передаст в субподряд установку теплообменника в грунте бурильщику или экскаватору, либо бурильщик, который передаст в субподряд часть проекта ОВКВ. Вы хотите, чтобы один подрядчик отвечал за надзор за всей установкой и ее производительностью.

При использовании печей и котлов, работающих на жидком топливе, после установки следует провести настройку системы и проверку эффективности сгорания. Убедитесь, что эффективность сгорания соответствует спецификациям (может потребоваться расчет для преобразования эффективности сгорания в AFUE). Газовые печи и котлы поставляются предварительно отрегулированными на заводе и не требуют испытаний на эффективность сгорания, но хороший подрядчик обязательно проведет несколько испытаний, включая проверку CO (угарного газа).

Если вы устанавливаете конденсационную печь или котел (как правило, не менее 90% AFUE), убедитесь, что он надлежащим образом вентилируется в соответствии с требованиями производителя, а также установлен конденсатный насос или дренаж.

Дренажная трубка должна входить в слив в полу или в канализацию. В конденсационных печах и котлах обычно используется вентиляционное отверстие на боковой стенке из ПВХ (пластика) вместо вентиляции через дымоход. Если используется дымоход, ПВХ должен доходить до верха, чтобы оцинкованный металл не подвергался воздействию слегка кислых дымовых газов. Большинство конденсационных печей и котлов имеют закрытое сгорание, что безопаснее и лучше для качества воздуха в помещении.

Варианты топлива

Если вы покупаете новую систему отопления, вторым решением (после подрядчика) является тип используемого топлива. Если у вас есть существующая система, обычно имеет смысл придерживаться топлива, которое использовалось в вашей старой системе, потому что остальная часть системы уже будет на месте. Но иногда имеет смысл сменить вид топлива.

Сравнение стоимости. Таблица 4.2 демонстрирует реальную стоимость различных видов топлива на единицу полезного тепла, доставленного в помещение. Как правило, более затратно и вредно для окружающей среды нагревать тепло с помощью электрического сопротивления, к которому относятся электрические печи, плинтусные обогреватели и переносные обогреватели помещений. Электрическое сопротивление преобразует поступающий электрический ток непосредственно в тепло, что означает очень высокую эффективность на месте и меньше загрязнения вблизи дома. Но, как показано в разделе «Энергия и окружающая среда», если принять во внимание неэффективность производства электроэнергии энергетической компанией и потери при передаче, на самом деле довольно неэффективно нагревать с помощью электрического сопротивления. Примерно одна треть теплотворной способности топлива, сжигаемого на электростанции, будет доставляться в виде полезного тепла в ваш дом — оставшиеся две трети теряются из-за неэффективности генерации и передачи.

Переключение между нефтью и газом . Переход с нефти на газ или наоборот в зависимости от текущих цен в вашем регионе может быть рискованным. Несмотря на то, что сегодня один из них может быть дешевле, мы ожидаем, что их цены (на единицу тепловой энергии) сравняются, потому что большая часть промышленности может использовать любой вид топлива, в зависимости от краткосрочных прогнозов цен. Обычно цены на мазут (и пропан) меняются быстрее, чем на природный газ.

Использование электричества . Если в настоящее время у вас есть электрическое сопротивление, переход на газ или мазут, вероятно, сэкономит вам деньги. Электрические тепловые насосы могут быть дороже, чем жидкое или газовое тепло в большинстве стран, потому что эксплуатационные расходы сильно зависят от правильной установки. Конечно, в теплых регионах использование теплового насоса для охлаждения может помочь оправдать его использование для обогрева в более мягкие зимы.

Когда выбирать тепловой насос . Тепловые насосы гораздо более энергоэффективны, чем электрические печи, и их можно использовать как для отопления, так и для кондиционирования воздуха. Но прежде чем принять решение о замене существующей системы тепловым насосом, вам следует внимательно изучить, имеет ли это смысл в вашем климате.

Так как воздушные тепловые насосы используют наружный воздух в качестве источника тепла в зимнее время, чем холоднее этот воздух, тем хуже энергетические характеристики (тем ниже КПД). По этой причине воздушные тепловые насосы более целесообразны в более теплом климате, где летние нагрузки на охлаждение значительны. По мере развития отрасли мы ожидаем увидеть оборудование и установки, которые лучше подходят для северного климата, и уже сейчас на рынке представлены некоторые тепловые насосы, «настроенные» для холодного климата.

Поскольку температура под землей почти постоянна круглый год — теплее, чем наружный воздух зимой, и прохладнее, чем наружный воздух, летом — тепловой насос, использующий грунт, может быть намного более эффективным, чем агрегат, работающий на воздушном источнике, и подходит для как в теплом, так и в холодном климате. Однако они менее распространены, чем воздушные тепловые насосы, и обычно их установка дороже.

Несмотря на высокую стоимость, ваши счета за электроэнергию могут быть снижены с помощью геотермального теплового насоса, чтобы оправдать его установку, особенно если вам также необходимо заменить водонагреватель. Большинство геотермальных тепловых насосов оснащены «пароохладителем», который использует отработанное тепло для нагрева воды без дополнительных затрат как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения. Кроме того, поскольку теплообменные трубы находятся под землей и защищены от непогоды, агрегаты с наземным источником требуют меньшего обслуживания, чем обычные тепловые насосы, и отсутствует внешний шум, обычно связанный с обычными тепловыми насосами и кондиционерами.

Знаете ли вы? Геотермальные тепловые насосы на 25–45 % эффективнее новых воздушных тепловых насосов.

Несколько коммунальных предприятий в сотрудничестве с государственными учреждениями и другими группами начали продвигать наземные системы как превосходную альтернативу тепловым насосам с воздушным источником, особенно для нового жилья, где стоимость и разрушение захоронения змеевиков теплообменника не так отлично подходит для замещающих установок.

Коммутационные распределительные системы

В некоторых случаях вы можете захотеть перейти с одного типа системы распределения на другой. Например, если у вас паровое отопление, может иметь смысл переход на горячую воду. Некоторые двухтрубные паровые системы можно переоборудовать для нагрева горячей водой. Обсудите эту возможность со специалистами по отоплению, с которыми вы разговариваете. Однако, если у вас есть принудительная система горячего воздуха или горячего водоснабжения, редко имеет смысл переключаться на что-то другое. Стоимость добавления новых воздуховодов или новых трубопроводов, вероятно, сделает проект чрезмерно дорогим.

В старых домах, которые изначально не были оборудованы центральным охлаждением, многие домовладельцы решили вырвать старые радиаторы и установить центральную систему принудительной вентиляции, которая может обеспечивать как отопление, так и охлаждение.

Возможно, это разумное обновление, но оно заслуживает тщательного рассмотрения. Если радиаторы удовлетворяют ваши текущие потребности в комфорте, может быть более эффективным и менее затратным разделить ваши системы отопления и охлаждения, поскольку вода очень эффективно переносит тепло. С другой стороны, если вы можете воспользоваться преимуществами распределения тепла и фильтрации воздуха системы с принудительной подачей воздуха, то ее установка может стать хорошим способом решить ряд проблем с комфортом за один шаг.

Если вы планируете заменить и печь, и водонагреватель, выбор комбинированной системы, обеспечивающей одновременно тепло и горячую воду, может оказаться для вас выгодным. Более подробно они обсуждаются в разделе «Водяное отопление» в разделе «Усовершенствованные системы водяного отопления».

Определение параметров системы

Прежде чем приступить к покупке новой печи или котла, стоит выяснить, насколько большая система вам нужна. Слишком большая система тратит впустую топливо и деньги, потому что она постоянно включается и выключается. Он работает с максимальной эффективностью только в течение коротких периодов времени и большую часть времени либо нагревается, либо охлаждается. Многие системы, которые были установлены в 1950-е и 1960-е слишком велики, и оборудование, возможно, не было уменьшено при последующих заменах. Нередки случаи, когда система отопления бывает в два-три раза больше, чем необходимо.

Знаете ли вы? Чтобы быть максимально эффективной, ваша система отопления должна работать практически непрерывно в самый холодный день года, чтобы поддерживать в вашем доме температуру 70°F.

Помните, сколько тепла вам нужно, зависит от размера вашего дома и от того, насколько хорошо он удерживает тепло. Никогда не выясняйте, насколько большая система вам нужна, проверяя размер старой системы. Если ваш подрядчик по отоплению хочет сделать это, ведите свой бизнес в другом месте. Анализ потерь тепла – единственный способ определить правильный размер новой системы отопления. (Исключением являются паровые системы: размер котла должен соответствовать размеру радиаторов.) Ваш подрядчик по отоплению или энергоаудитор может провести анализ потерь тепла; он должен включать в себя размеры стен, потолка, пола и окон, а также учитывать уровни изоляции и характеристики защиты от атмосферных воздействий, в том числе любые сделанные вами улучшения энергопотребления. Из анализа тепловых потерь вам необходимо узнать пиковую почасовую потребность в отоплении в БТЕ/ч в самый холодный ожидаемый день года в вашем районе.

Печи и котлы оцениваются в зависимости от их производительности БТЕ/ч или теплопроизводительности. Мощность новой системы отопления должна быть не более чем на 25 % выше максимальной почасовой потребности в отоплении. Например, если расчетная пиковая почасовая потребность в отоплении вашего дома составляет 60 000 БТЕ/ч, вам следует выбрать систему отопления с тепловой мощностью от 60 000 до 72 000 БТЕ/ч. Расчет минимально приемлемых теплопотерь называется Руководством ACCA J. Подрядчики, имеющие технические возможности для правильной установки современных систем, должны регулярно выполнять этот расчет. Попросите показать копию расчетов тепловых потерь и размеров системы, чтобы вы могли убедиться, что они были тщательно выполнены.

Надежность

При покупке высокоэффективной печи или котла покупайте систему с хорошей гарантией и надежной компанией, которая ее поддерживает. Большинство качественных печей имеют ограниченную пожизненную гарантию на теплообменник, а большинство водогрейных котлов имеют 20-летнюю гарантию. Гарантия на элементы управления должна быть не менее одного года. Если производитель является относительно новой компанией, спросите у дилера о репутации компании. Узнайте имена нескольких домовладельцев в вашем районе, у которых установлены системы, и позвоните, чтобы узнать, удовлетворены ли домовладельцы производительностью и обслуживанием.

Высокая электрическая эффективность

Количество электроэнергии, потребляемой печью для питания двигателей и продувки дома воздухом, часто упускается из виду, поскольку основное внимание уделяется природному газу или мазуту, используемому для производства тепла. Тем не менее, потребность печи в электроэнергии может быть значительной — более 1200 кВтч в год для некоторых моделей, что добавляет до 100 долларов или более к вашему годовому счету за электроэнергию по сравнению с моделями с эффективной системой обработки воздуха. Сколько электроэнергии потребляет печь, зависит от конструкции и конфигурации устройства, эффективности ваших воздуховодов и, что наиболее важно, от эффективности двигателей и вентиляторов.

Фактическое количество электроэнергии, потребляемой любой печью, зависит от местной погоды и характеристик дома, таких как эффективность воздуховодов. Как отмечалось выше, наиболее важной переменной является тип двигателя вентилятора. В большинстве устройств сегодня используются двигатели с «постоянным разделенным конденсатором», но устройства премиум-класса часто оснащены двигателями вентиляторов с регулируемой скоростью, также называемыми «ECM» или двигателями «постоянного магнита постоянного тока». Эти двигатели более эффективны, чем обычные двигатели вентиляторов печи при высокой скорости вращения вентилятора (кондиционирование воздуха). их намного более эффективен на более низких скоростях, которые обычно используются для обогрева и циркуляции воздуха. Двигатели с регулируемой скоростью также обеспечивают более точное управление и некоторые функции премиум-класса, такие как усиленное осушение в сезон охлаждения и более тихая циркуляция воздуха, когда ни обогрев, ни кондиционер не включены. Они могут быть очень рентабельными, когда печь или центральный кондиционер работают много часов, или когда домовладелец использует вентилятор для циркуляции воздуха по дому и фильтрации, независимо от того, требуется ли система для обогрева или охлаждения. С другой стороны, фактическая экономия может быть относительно небольшой в регионах с низкой нагрузкой на кондиционирование помещений.

Обратитесь к своему подрядчику за информацией о типе вентилятора и предполагаемом потреблении электроэнергии вентилятором, включенным в любую систему, рекомендованную для вашего дома. Ассоциация производителей газового оборудования (gamanet.org) отмечает электрические модели в своих списках печей.

Домашние системы отопления в США

Как работает электросеть?

Электричество имеет решающее значение для нашей повседневной жизни, но как оно поступает от электростанции в наши дома?

Электросеть представляет собой сложную взаимосвязанную систему, питающую всю экономику за счет переноса электроэнергии от источника генерации и доставки ее в наши дома, офисы и фабрики. Сеть, которую иногда называют «самой большой машиной в мире», является важным чудом инженерной мысли для современной экономики.

Приведенная выше инфографика от Национального совета по коммунальным предприятиям объясняет, как работает энергосистема, и выделяет три ключевых компонента, из которых состоит энергосистема.

#1: Производство электроэнергии

Сеть начинается с электростанций, вырабатывающих электроэнергию, которые обычно принадлежат и эксплуатируются государственными, частными или принадлежащими инвесторам коммунальными предприятиями.

Более 11 000 электростанций входят в энергосистему США, вырабатывая более 4 трлн киловатт-часов (кВтч) электроэнергии в год. Они питаются от различных источников энергии:

Источник энергии	2021 Производство электроэнергии (млрд. кВтч)	% от общего количества
Природный газ	1 575	38%
Уголь	899	22%
Атомная	778	19%
Возобновляемые источники энергии	826	20%
Прочее	38	0,9%
Итого	4 116	100%

Источник: Управление энергетической информации (EIA)

На природный газ и уголь вместе приходилось 60% годового производства электроэнергии в 2021 году, за ними следует атомная энергетика. Ветер был крупнейшим возобновляемым источником энергии, на долю которого приходилось 10% производства возобновляемой электроэнергии.

Каждая технология производства электроэнергии играет свою роль в крупной энергосистеме. Например, угольные и атомные электростанции, которые не могут легко регулировать свою мощность, известны как электростанции с базовой нагрузкой. Их мощность остается примерно неизменной в течение дня, и они обычно используются для обеспечения минимального количества энергии, необходимой для поддержания работы сети.

С другой стороны, выработка электроэнергии из природного газа и прерывистых возобновляемых источников, таких как ветер и солнечная энергия, колеблется в течение дня, обычно достигая пика по вечерам, когда спрос наиболее высок. Установки, работающие на природном газе, особенно полезны при пиковых нагрузках, поскольку их производительность можно регулировать относительно быстро.

#2: Передача

После генерации электроэнергия перемещается от электростанций к центрам потребления посредством процесса, известного как передача.

Сначала электричество отправляется с электростанций на подстанции, где повышающих трансформаторов преобразуют его в чрезвычайно высокое напряжение для передачи. Преобразование высокого напряжения помогает свести к минимуму потери электроэнергии в виде тепла во время передачи, что составляет примерно 5% в Соединенных Штатах. Чем выше напряжение, тем меньше электроэнергии теряется.

Линии электропередач затем передают это высоковольтное электричество на большие расстояния и часто соединяются между штатами. Линейные напряжения могут варьироваться от 69000 вольт (69 кВ) до 765кВ , а линии электропередач могут быть как воздушными, так и подземными.

Вот карта всех высоковольтных (345 кВ или выше) линий электропередач США:

Источник: Атлас энергетики США

ветровой мощности в самых солнечных и ветреных частях страны.

#3: Распределение и потребление

Распределение — это заключительный этап доставки электроэнергии, составляющий последний крупный компонент энергосистемы.

Проще говоря, распространение начинается, когда заканчивается передача. Это процесс передачи энергии от системы передачи к отдельным потребителям. Во-первых, понижающие трансформаторы преобразуют мощность высокого напряжения из линий электропередачи в более низкое напряжение, пригодное для использования.

Эти трансформаторы подключены к распределительным столбам, которые обычно сделаны из дерева и используются для передачи электроэнергии в пределах центров спроса. Есть около 180 миллионов распределительных столбов в США, и вполне вероятно, что вы сталкиваетесь с одним из них каждый день, особенно если вы живете в городе.

Распределительные линии и столбы доставляют электроэнергию конечным потребителям, включая домашние хозяйства, офисные здания, заводы и электромобили. Вот посмотрите на продажи электроэнергии в США каждому сектору конечного потребления в 2021 году:

Сектор	Розничные продажи электроэнергии в 2021 году (млрд. кВтч)	% от общего объема
Жилая 🏠	1480	39%
Коммерческий 🏢	1 320	35%
Промышленный 🏭	987	26%
Транспорт 🚙	6	0,2%
Итого	3 793	100%

Источник: EIA

Отопление и охлаждение являются основными видами потребления электроэнергии в жилых помещениях. В коммерческом секторе более четверти потребляемой электроэнергии приходится на холодильное оборудование, компьютеры и офисное оборудование. Транспортный сектор является самым маленьким потребителем электроэнергии, но эти цифры могут измениться по мере роста продаж электромобилей.

Всегда количество электроэнергии, передаваемой по сети, должно соответствовать спросу в секторах конечного потребления. Это связано с тем, что все сети работают на определенной частоте (60 герц в США). Избыточное предложение или спрос на электроэнергию могут дестабилизировать эту частоту, что потенциально может повредить сетевую инфраструктуру и вызвать отключения электроэнергии.

Модернизация энергосистемы

Точно так же, как машины, которые стареют и нуждаются в смазке, энергосистема США устаревает и нуждается в модернизации, тем более что энергетический сектор работает над достижением 100% чистого электричества к 2035 году9.0003

Спрос на электроэнергию может увеличиться в сценарии с высоким уровнем электрификации, который предполагает переход от технологий, работающих на ископаемом топливе, к электрическим. Например, одной из форм электрификации является переход с бензиновых автомобилей на электромобили.

Чтобы удовлетворить растущий спрос на электроэнергию, особенно из экологически чистых источников энергии, США необходимо будет увеличить пропускную способность и инвестировать в модернизацию сети. Фактически, для достижения 100% чистого электричества к 2035 году может потребоваться от 330 миллиардов долларов США с по 740 миллиардов долларов США в виде дополнительных расходов на энергосистему, согласно исследованию NREL.

	Воздушный тепловой насос (HSPF)	Геотермальный тепловой насос (COP)	Газовая печь (AFUE)	Маслотопка (AFUE)	Газовый котел (AFUE)	Масляный бройлер (AFUE)
Диапазон рынка	8. 0-14	3,1-5,6	81-98,7%	83-96,7%	82-97%	84-92%
		Открытый цикл: 4.1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЗВЕЗДА	Сплит-система: 8,5	Замкнутый контур: 3,6	Юг: 90%	85%	85%	85%
	Индивидуальная упаковка Единица: 8,2	Прямое расширение (DX): 3,6	Север: 95%
Уровень CEE 2	9	н/д	95%		90%
Уровень 3 CEET	10	н/д	97%		н/д