一栋在建公寓楼位于布鲁克林海滨,容纳住户多达834个单元,实现该公寓供暖的关键取决于一个地洞。
该地洞实际包含322个洞,均宽约10厘米,深152米,是该公寓地热热泵系统的核心。与使用传统加热冷却系统的建筑相比,该系统有望减少53%的碳排放量。爪哇街1号(1 Java Street)建设项目预计于2025年完工,届时将成为美国最大规模使用地热热泵系统的住宅建筑之一。
建筑碳排放量约占全球总排放量的8%,主要来自化石燃料燃烧供暖,因而人们将热泵视为家庭重要的节能清洁工具。随着全球经济电气化程度越来越高,去年全球住宅热泵系统支出增长9.6%,增至643亿美元。而布鲁克林的爪哇街1号项目(1 Java Street)将是对澳大利亚跨国地产开发和基础建设集团联实集团(Lendlease Corp.)的一次重要考验,以期实现该集团全球业务的净零排放。
联实集团美洲地区可持续发展负责人萨拉·内夫(Sara Neff)表示,“我们不想再在任何一栋建筑里使用天然气了”。如果该项目能够成功,地热热泵系统能够生效,该公司将在未来项目中加大使用力度。
联实集团表示,地热热泵系统将增加约6%的建筑成本,但总额400万美元的国家拨款可以为其提供部分资金支持。
热泵的工作原理是在建筑物内外部间传递热量,从而实现供热和制冷。更为常见的是直接空气系统,该系统利用电动压缩机,在封闭管线内对液体制冷剂施加压力,并通过阀门释放压力。在夏天,热的室内空气由液体制冷剂吸收,而后蒸发又冷却,过程中部分热量得以吸收,阀门降低流体压力,回流到内部重复循环时,温度大大降低。在冬天,过程正好相反。
地热系统工作原理与热泵基本相同,但有一点需要注意:无论地表温度如何,地下温度均保持在55华氏度(即13摄氏度)左右。在夏天,掺入冻结和腐蚀抑制剂的水经由管道泵入孔洞内,紧接着水温骤降,随后运输至地面给建筑物降温。在冬天,稳定的地温可以使水温保持在55华氏度,在水循环泵送过程中,电加热器继续升高水温,从而实现给建筑物供暖。
该项目主管斯科特·沃尔什(Scott Walsh)表示,尽管地热热泵系统建筑将比传统建筑更依赖电力,但其实际耗电量会更少。这是因为电动热泵比现在广泛使用的加热冷却系统更加节能高效。因而,随着全球努力减少对化石燃料的依赖,越来越多的建筑将应用热泵技术。
安装地热热泵系统成本更高,同时挖掘难度较大导致该系统难以应用到现有建筑中。彭博新能源财经(BloombergNEF)的分析师刘易斯·威廉姆斯(Lewis Williams)表示,与独户住宅相比,地源热泵在大型商业建筑中更为常见且备受开发商的青睐。这是因为该系统比直接空气系统耗能更少,长远来看成本效益更高。
随着全球努力应对气候变化问题,各种热泵越来越为人们所认可。一是由于其全自动化特点,二是由于它可以完全替代化石燃料。自2015年以来,热泵支出翻了一番;此外,尤其是在欧洲和美国,政府针对该系统推出激励政策,这意味着热泵需求将继续增长。
威廉姆斯表示,“热泵正成为建筑行业脱碳解决方案中越来越重要的一部分”。
在波士顿某郊区,Everource Energy能源公司正在安装地热热泵系统。该系统采用网络化设计,将为社区内39座建筑楼提供供暖和制冷服务。这是美国首家尝试地热热泵技术的公用事业公司,预计该措施可以降低对油气燃料的依赖,减轻客户经济负担,减少碳排放。
相比传统供暖制冷系统,该系统供暖和制冷用电量更低,进而大幅度降轻人们在夏冬两季的用电支出。布鲁诺表示,马萨诸塞州约24%的家庭使用某种燃油供暖,但应用地热热泵系统后,供暖成本将显著降低。该公司表示,“这只是测试,目前还不能提供更具体的节能预测,但可以预计住宅用户的平均排放量下降60%左右。”。
布鲁诺表示,“这将是一场节能游戏!”