Обогревать 834-квартирную башню, строящуюся на набережной Бруклина, будут скважины в земле

 Будет  пробурено 322 отверстия, каждое около 10 сантиметров в поперечнике и ровно 152 метра в глубину. Если оно окажется глубже, штат Нью-Йорк сочтет это горнодобывающим проектом. Эти отверстия составляют сердцевину системы геотермального теплового насоса. Ожидается, что это сократит выбросы углерода на 53% по сравнению со зданием, использующим обычные системы отопления. По завершении строительства в 2025 г. объект станет одним из крупнейших жилых зданий в США, использующих эту технологию.

Температура под землей всегда около 13 градусов по Цельсию. Вот почему геотермальные тепловые насосы так экономичны.

На здания приходится около 8% мировых выбросов углерода
В основном это происходит за счет сжигания ископаемого топлива для отопления. А тепловые насосы- это важный инструмент, позволяющий сделать дома чище. Расходы на системы бытовых тепловых насосов выросли на 9,6% до 64,3 млрд долларов во всем мире в прошлом году на фоне стремления электрифицировать большую часть международной экономики. Бруклинский проект станет важным испытанием для Lendlease Corp. Этот австралийский разработчик создает систему геообмена в 1 Java Street. Это полностью электрический жилой комплекс, расположенный вдоль набережной Гринпойнт в Бруклине.

“Мы больше не хотим использовать природный газ ни в одном из наших зданий”, — сказала Сара Нефф, глава отдела устойчивого развития Lendlease в Америке. Если система на 1 Java сработает, они планируют использовать геотермальные тепловые насосы в будущих проектах в США. Lendlease заявила, что ее геотермальная система увеличит затраты на строительство примерно на 6%. Часть этих расходов покроет государственный грант в размере $4 миллионов.

1 Java Street станет одним из самых больших зданий в США, использующих систему геотермального теплового насоса
Она работает, перемещая тепло между внутренней и внешней частью здания. И её можно использовать как для обогрева, так и для охлаждения. В более распространенных системах с прямой подачей воздуха используют электрический компрессор. Он оказывает давление на жидкий хладагент внутри замкнутых змеевиков трубопровода и имеет клапаны для сброса давления. Летом теплый воздух в помещении охлаждается, так как тепловая энергия поглощается жидкостью, которая испаряется. Компрессор оказывает давление на газ, делая его еще более горячим, когда он поступает в наружные змеевики. Затем воздух снаружи поглощает часть этой тепловой энергии, когда хладагент охлаждается и снова конденсируется в жидкость. Клапаны уменьшают давление на жидкость, которая охлаждается, возвращаясь внутрь для повторения цикла. Зимой процесс идет в обратном направлении. Ключевым моментом является то, что регулировка давления может сделать жидкость более горячей, чем наружный воздух, летом. И более прохладной, чем наружный воздух, зимой.

Геотермальные системы используют те же основные принципы. Но они основаны на том, что температура под землей остается около 13 °C, независимо от того, насколько горячий или холодный воздух наверху. Летом воду, смешанную с добавкой, препятствующей замерзанию и коррозии, закачивают по трубам в скважины. Там она охлаждается, а затем поднимается для охлаждения здания. В холодную зимнюю погоду стабильная температура под землей может довести температуру воды до 13 °C. А затем электрический нагреватель делает ее еще теплее. И воду прокачивают через здание для обогрева.

Здание будет полностью электрическим (включая индукционные плиты)
Для воды, подаваемой в квартиры, будет использоваться постоянная подземная температура, чтобы довести ее до 13 °C. А затем электрический бойлер сделает ее достаточно горячей для душа и мытья посуды. 13-градусная вода в замкнутой системе будет использоваться для регулирования температуры вместо электрических кондиционеров или газового отопления.

Хотя 1 Java будет больше зависеть от электричества, чем обычное здание, оно будет нуждаться в нем меньше. Это связано с тем, что электрические тепловые насосы более энергоэффективны, чем нынешние системы отопления.

“В холодном климате полностью электрическое здание без такой системы невозможно с финансовой точки зрения ,” — сказал Уолш, директор проекта.

Установка геотермальных систем, как правило, значительно дороже, чем установка других тепловых насосов. А необходимые земляные работы затрудняют их установку в существующих зданиях. Геотермальные тепловые насосы более распространены в крупных коммерческих зданиях, чем в домах на одну семью. И становятся все более популярными среди застройщиков, потому что системам требуется меньше энергии для работы. И они более рентабельны в долгосрочной перспективе, считает Льюис Уильямс, аналитик BloombergNEF.

Но глобальная борьба за сдерживание изменения климата делает тепловые насосы более популярными. Дело в том, что они полностью электрические и устраняют необходимость в газовом нагреве.

Расходы на тепловые насосы удвоились с 2015 года, и спрос продолжит расти

“Тепловые насосы становятся самой значимой частью решения для обезуглероживания зданий”, — сказал Уильямс.

Коммунальные предприятия также находят способы использовать геотермальные тепловые насосы в своих сетях. Национальная сеть объявила один такой проект в сентябре в Массачусетсе. И Vermont Gas Systems Inc. также планирует еще один. В конце прошлого года регулятор Нью-Йорка попросил крупнейшие коммунальные предприятия штата придумать собственные планы по внедрению технологии.

В пригороде Бостона Eversource Energy устанавливает систему геотермального теплового насоса, которая использует сетевую конструкцию. Она будет обеспечивать отопление и охлаждение 39 зданий в одном районе. Это первая коммунальная компания в США, испробовавшая этот подход. Ожидается, что он сократит как счета клиентов, так и выбросы углекислого газа.

Этот проект соединит жилые и коммерческие здания с более чем 100 скважинами, глубина которых достигает 180 метров. У каждого здания будет свой собственный тепловой насос. Систему планируют ввести в эксплуатацию до начала отопительного сезона следующей зимой. Об этом сообщила Никки Бруно, вице-президент по экологически чистым технологиям Eversource. Ожидается, что это будет стоить от $10 до $12 миллионов.

Система будет потреблять гораздо меньше электроэнергии для охлаждения, чем обычные кондиционеры. А это снижает счета клиентов летом. Зимой люди, которые используют газовое отопление, вероятно, также увидят некоторую экономию. Около 24% домов Массачусетса нагреваются с помощью какого-либо вида мазута. И их владельцы увидят значительное снижение затрат. Eversource считает это проверкой и говорит, что пока не может дать более конкретных прогнозов экономии. Но ожидает, что расходы среднего бытового потребителя снизятся примерно на 60%.