Кондиціонери зазвичай вимагають величезної кількості енергії, коли сонце пече найсильніше. Цей сплеск створює пікове навантаження, яке напружує енергомережу, підвищує вартість послуг і іноді призводить до перепадів напруги. Існує розумніший спосіб боротьби зі спекою. Системи охолодження в непікові години переносять основну роботу на середину ночі, коли електрика дешева та її надміру.
Йдеться не просто про економію кількох доларів на щомісячному рахунку. Це питання стабілізації енергомережі та скорочення викидів парникових газів. Енергетичні компанії часто змушені запускати неефективні та «брудні» резервні електростанції для задоволення пікового попиту. Вони також купують електроенергію за завищеними цінами в інших мережах. Переносячи навантаження на непіковий годинник, ви допомагаєте уникнути цих дорогих і шкідливих заходів. В результаті енергомережа стає більш ефективною, а загальне споживання енергії знижується.
Механіка теплового накопичення
Як бак з льодом охолоджує ваш будинок, коли на вулиці 95 градусів за Фаренгейтом? Концепція заснована на накопиченні теплової енергії (TES). Система використовує електрику для заморожування води усередині спеціальних ізольованих резервуарів. Ці резервуари містять змійовики, заповнені сумішшю етиленгліколю або пропіленгліколю та води. Ця суміш сильно охолоджується до температур значно нижче від нуля в нічний час. Цей процес називається зарядкою.
Після того, як вода повністю замерзає, система переходить у режим очікування. Підтримка льоду в холодному стані потребує дуже мало енергії, доки не настане світлий час доби.
Коли сонце сходить і будівля нагрівається, включається кондиціонер. Охолоджений гліколь циркулює через резервуари заповнені льодом. Він поглинає тепло з повітря у приміщенні, підтримуючи прохолоду всередині. У міру циркуляції гліколь трохи нагрівається, розплавляючи частину льоду. Цей обмін тепла на холод є основою процесу охолодження. Надвечір крига тане, і система знову заряджається. Чиллер заморожує воду, готуючи систему до наступного спекотного дня.
Охолодження в непіковий годинник не просто перерозподіляє попит. Воно створює стабільне середовище охолодження, яке забезпечує ту ж потужність при меншому загальному споживанні енергії.
Житлові та комерційні застосування
Упродовж десятиліть ця технологія була прерогативою великих комерційних будівель. Офісним комплексам, лікарням та школам були потрібні потужні чиллери та великі резервуари. Модернізація існуючих будівель була дорогою та складною. Для цих резервуарів були потрібні величезні простори.
Час помінявся. Нові системи менші за розміром і більш економічно ефективні. Вони розробляються спеціально для житлового використання. Ці сучасні агрегати можуть встановлюватися практично будь-де. Деякі їх закопуються під землю. Інші розміщуються в гараж або підвал. Ця доступність робить охолодження в непіковий годинник життєздатним варіантом для домовласників, які хочуть скоротити звички, що призводять до перевитрати енергії.
Не всі системи однакові. Деякі комплекси використовують часткові системи. Вони покривають лише частину потреб у охолодженні з допомогою непикового накопичення. Решта забезпечується чиллерами, що працюють у години пік. Такі часткові установки мають вищі експлуатаційні витрати, оскільки електроенергія вдень дорога. Однак початкові капітальні витрати нижчі. Ви можете вибрати чилери меншої потужності, що робить саме обладнання дешевшим.
Чи варто цих інвестицій?
Основною перевагою цієї технології є фінансова. Основна частина економії досягається за рахунок використання нижчих тарифів на електроенергію вночі. Тарифи на електроенергію часто мають структуру, що залежить від часу доби. Непікові тарифи можуть бути значно нижчими від пікових. Якщо ви заряджаєте свій «крижаний банк», коли електрика дешева, то вдень ви використовуєте для охолодження накопичену енергію.
Але ось каверза. Цінність охолодження в непіковий годинник залежить від того, як енергетичні компанії продають енергію сьогодні. Якщо структура тарифів зміниться, то ця економія може зникнути. Грошова вигода полягає не в обладнанні. Вона полягає в арбітражі ціноутворення, що залежить від часу.
Перш ніж розпочинати демонтаж у підвалі, вивчіть місцеві тарифи вашої комунальної служби. Чи є у них значна різниця між піковими та непіковими тарифами? Якщо ні, то економічна доцільність може бути під сумнівом. Технологія працює незалежно від вашого рахунку, але економія залежить від енергомережі.
У наступному розділі ми докладніше розглянемо конкретні компоненти та те, як вони вписуються у житлову установку.
Масштабування систем зберігання льоду
Забудьте про масивні поліетиленові резервуари, які можна побачити на промислових підприємствах. Нові технології нічного охолодження стають компактнішими. Тепер системи теплового зберігання можна встановити у невеликих комерційних приміщеннях та навіть у приватних будинках. Мета та сама: розвантаження енергомережі, але з меншим займаним простором.
Розрахунок розмірів такої системи це не магія, а математика. Одна тонна охолодження дорівнює 12000 БТЕ на годину. Це достатньо для охолодження приблизно 500 квадратних футів площі підлоги. Якщо площа вашої будівлі складає 2500 квадратних футів, вам знадобиться навантаження потужністю 5 тонн. Тут усе просто. Але ось з обладнанням справа цікавіша.
Візьмемо Ice Bear 50 від компанії Ice Energy. Він призначений для невеликих офісів чи великих будинків. Його можна закріпити на даху або поділити на частини. Він підключається до вашої системи повітроводів. Повної заміни системи не потрібно. Він накопичує холод, еквівалентний 30 тонно-годинникам. Може витримувати пікове навантаження 5 тонн. Компанія Ice Energy стверджує, що ви можете зменшити пікове енергоспоживання на 95% вже з першого дня. Той факт, що ви робите лід о 3 годині ночі, не означає, що ваші рахунки за електроенергію злетять до небес о 3 годині дня.
Вартість варіюється. Від 4 000 доларів у найдешевшому варіанті до 18 000 доларів, якщо ваша система HVAC складна. Це від специфіки установки.
Модернізація без головного болю
Чи не готові замінювати весь блок кондиціонера? Компанія IceCycle пропонує модель Retro. Вона призначена для модернізації. Підходить для встановлення на даху чи спліт-систем. Використовує поточну установку для переходу на нічне охолодження. Менш інвазивний метод. Швидша установка.
Потім йде CALMAC. Зазвичай вони працюють із великими клієнтами, такими як IBM, McDonald’s та Marriott. Але тепер вони виходять на ринок великих житлових зон із моделлю ICE-BANK 1045 C. Це резервуар потужністю 45 тонно-годин. Це серйозна ємність для великого будинку чи багатоповерхової будівлі.
Чому саме зараз? Гроші говорять самі за себе
Навіщо це робити? Через гроші. А саме щоб уникнути пікових тарифів.
Енергетичні компанії активно просувають цю ідею. У таких місцях, як Південна Каліфорнія, тарифи з урахуванням часу доби карають вас за споживання енергії в піковий годинник. Пікові платежі сильно б’ють по бізнесу. Але якщо змінити підхід? Деякі енергокомпанії сплатять вартість обладнання. Вони пропонують великі знижки на електроенергію, якщо ви перейдете на нічне споживання. Це фінансовий стимул, який справді має сенс.
Житлові клієнти не залишаються осторонь. Тарифи з урахуванням доби стають стандартом. У міру зростання попиту на електроенергію, їх ставатиме дедалі більше.
Крайній термін для R22
Ось основний чинник. З 1 січня 2010 року холодоагент R22 виводиться з експлуатації. Якщо кондиціонер використовує R22, ви працюєте на запозиченому часі. Вам знадобиться R410A. Більше екологічний варіант. Але перехід коштує дорого. Якщо випарнику або конденсатору потрібне обслуговування, вам доведеться зіткнутися з дорогою конверсією.
Це ідеальний момент, щоб розглянути альтернативу нічного охолодження. Не просто закладайте витік. Подумайте про те, як ви охолоджуєте повітря спочатку.
«Холодні» дахи: інший підхід
Не всі хочуть зберігати кригу. Дехто хоче відбивати тепло.
Візьмемо Night Sky Project. Річард Борн отримав гранту Міністерства енергетики США для тестування системи, встановленої на даху. Вона використовує воду. Система розпорошує воду на дах вночі. Прохолодне нічне повітря охолоджує її. Вдень такий охолоджений дах поглинає менше тепла.
Вони тестували її на плоских та низькоухильних дахах. Результати? Пікова потреба в охолодженні знизилася на 50-90%. Проаналізовано п’ять систем. Усі показали значний приріст ефективності.
Прогноз? Це може подвоїти термін служби даху. Найменша термічна напруга. Найменше розширення та стиск.
Це стосується не лише економії грошей. Це переосмислення того, як ми визначаємо потужність. Нам не завжди потрібно більше генерації. Іноді нам потрібно дочекатися ночі.
Де заглибитись
Якщо ви вже по вуха в пилу від гіпсокартону або дивіться на таблицю з пропозиціями підрядників, можливо, варто зупинитися на секунду. Кроляча нора ремонту будинку глибока. Ось кілька конкретних тем, які добре доповнюють розглянуті нами концепції акумулювання тепла:
- Як влаштовані планування будинків : розуміння потоків повітря та просторової логіки до того, як ви почнете зносити стіни.
- Як працюють покрівельні матеріали : оскільки променисті бар’єри та нічне охолодження часто починаються зі здатності вашого даху відводити тепло.
- Як працює пластик Formica : якщо ви розглядаєте бюджетні варіанти оновлення поверхонь, доки приймаєте рішення щодо систем HVAC.
- Як працюють гранітні стільниці : тому що ви, швидше за все, заміните стільниці, поки будинок порожній і тихий.
- Установка душових та ванних огорож зі скловолокна : найпоширеніший проект «мокрої зони» своїми руками, що не вимагає жодних конструктивних змін.
Вихідний код
Ми не брали ці цифри зі стелі. Дані про акумулювання теплової енергії, охолодження в непікові години та управління навантаженням у житлових будинках отримані із суміші державних досліджень, галузевих білих книг та технічних оглядів.
Ключові посилання включають звіти Міністерства енергетики США про технології покрівлі та тепловий потенціал. Ми вивчили, як такі системи, як Icebank від Calmac та Ice Bear від Ice Energy, фактично накопичують холод у вигляді льоду для зниження пікових навантажень. Також є надійна інформація про впровадження таких рішень у житловому секторі від Checket-Hanks Barb і Stephani L. Miller.
Що стосується фінансової сторони, Gregory H. Katz і Martin LaMonica розбирають співвідношення витрат і вигод. Якщо ви хочете побачити, як це масштабується за межі приватного будинку, ознайомтеся з проектом Night Wind, що тестує зберігання електроенергії на складах.
Головний висновок? Це не просто теорія. Це інженерні рішення, які вже були протестовані на федеральних об’єктах, у фундаментах та будинках. Устаткування існує. Питання лише в тому, чи впорається з цим ваша електромережа і чи впорається ваш гаманець.
