12 декабря 2012 года, 17:50 |
Текст: Александр Березин
Системы водоснабжения крупных городов напоминают не просто топку печки ассигнациями, а такую топку печки ассигнациями, которую сопровождают настежь открытые окна и двери — причём в двадцатиградусный мороз. В самом деле, в то время как сточные воды из сотен миллионов душевых кабин и ванн по всему миру имеют относительно высокую температуру и даже при минус двадцати на поверхности сохраняют после длительного пребывания в трубе температуру не ниже 14–15 ˚С, холодная вода из городской системы водоснабжения с огромными энергозатратами подогревается, перед тем как попасть в кран в виде воды горячей.
Согласно одной из оценок этого расточительства, в США ежегодно не менее 350 млрд кВт•ч — более 1 000 киловатт-часов на душу населения — в прямом смысле сливается в канализацию. Именно столько энергии было потрачено на подогрев воды до того, как она вытекла из американских домохозяйств в виде сточных вод.
Опытный теплонасос сделан мобильным, чтобы его проще было перемещать с места на место. Заодно установка даёт представление о компактности системы, способной обслуживать средних размеров здание. (Здесь и ниже фото City of Vancouver.)
Как бороться проблемой? А вот как. Средняя температура стоков равна 15,6 ˚C. Насосы, по устройству сходные с , которые работают на отопление домов, используют эту воду для нагрева (с небольшими дополнительными энергозатратами) воды, поступающей в домохозяйства. Речь идёт о замкнутых контурах, поэтому перемешивание стоков с питьевой водой невозможно. В отличие от геотермального теплового насоса, требующего бурения на значительную глубину, а затем и закачки/подъёма воды (что также забирает энергию), этому теплонасосу не нужен вертикальный перенос жидкости: трубы с вытекающей и втекающей в дом водой находятся очень близко. Поэтому на один киловатт-час, потраченный на работу насоса, приходится шесть и более киловатт-часов сбережённого тепла. Отметим, что в случае обычного теплового насоса эта цифра редко бывает выше трёх-четырёх киловатт-часов.
Оборотной стороной работы такого насоса может быть не только подогрев воды в кранах. Насос может греть воду в радиаторах отопления, а летом, напротив, охлаждать воздух в помещении при помощи «охлаждающих балок» у потолка или тех же радиаторов отопления (хотя в последнем случае эффективность охлаждения воздуха будет ниже).
Первая крупномасштабная система такого рода в Северной Америке действует в Ванкувере (Канада), где она обеспечивает 70% теплоэнергетических нужд так называемой Олимпийской деревни, которая после проведения памятных нам игр стала приличным пригородом. Её выводные трубы, кстати, не слишком портят вид района.
False Creek Energy Centre в Ванкувере — первый масштабный проект по использованию тепла сточных вод в Северной Америке.
В Японии (Токио) и Норвегии (Осло) всё это давно уже обыденность. А в мае этого года новинка добралась и до США: в Чикаго заработала система, созданная специалистами . Городу она обошлась в $175 тыс., а окупится через три года. Установка работает с водой на городской станции водоочистки, направляя получаемую из сточных потоков тепловую энергию на нужды самой станции (затраты на подогрев воды снизились в итоге на 50%), что позволило выполнить систему весьма компактной.
С другой стороны, пока такое решение не приносит энергетических выгод непосредственным домовладельцам. Система использует лишь 2% тепловой энергии стоков, поскольку многое рассеивается в трубах, не успевая дойти до центров очистки. Чтобы повысить эффективность тепловых насосов, работающих от сточных вод, подобные установки нужно интегрировать в каждое крупное здание.
Ещё один вариант локальной системы разрабатывает Линн Мюллер (Lynn Mueller), глава канадской компании . Локальность позволяет перехватывает сточные воды ещё до того, как они выходят из здания, пока их температура не опустилась ниже 21 ˚С, что резко увеличивает эффективность теплового насоса. Дома, утеплённые вполне стандартно для севера США (150 мм минваты), сократили своё общее теплопотребление на 40–45% — почти вдвое, так как в нормальном жилом доме примерно половина энергии уходит на нагрев воды для бытовых нужд, а не на отопление:
Компания думает о дальнейшей коммерциализации таких систем для отдельно стоящих жилых домов, добиваясь от установки большей компактности и минимизируя её стоимость. Будем оптимистами и мы: судя по темпам внедрения иных энергосберегающих мер, общепринятых в западном мире, наше поколение ещё вполне может увидеть появление первых устройств такого рода и в России.
