当我们的主浴室出现在1999年的《辐射生活》(Radiant Living)杂志的封面上时,该文章揭示了房屋在其使用寿命中获得的许多改进。其中许多改进本质上都是水力发电。现在,自然在这个南达科他州房屋的水力循环中起着重要作用。

这所房子成为了霍华德暖气公司所提供的许多产品和服务的展示场所,并为之提供了展示机会。&水暖,是我祖父创立的 弗朗西斯·巴蒂(Francis Buttsy) 在1938年。

爷爷于1956年购买了城郊的房产(实际上是他买下了农场),搬了家企业,并对房屋进行了现代化改造,其中包括最先进的燃油,分区式Mono-lo ,铸铁踢脚线水力加热系统。当整个家庭都安装了辐射地板时,就删除了该系统。

该1999年文章中介绍的加热系统的说明还有一个步骤没有透露。那一步是整合地热的梦想,而地热又发展成其他步骤,并组织了另一项业务。

最初的梦想是将低温能源与低温配电系统结合起来。这是通过实施多源/汇热泵完成的,在行业中也称为水源或地热泵。那个多源/汇热泵是心脏的过渡部分,它通过水力发电将自然界连接到辐射供热分配系统,并用冷冻水盘管代替了高速空调系统中使用的直接膨胀盘管。

当我与现在的业务合作伙伴讨论时 布兰登·达内尔詹姆斯·申克 关于如何通过利用太阳热能提高入水温度来最佳地提高地热加热系统的整体性能系数,我们有很多想法。

最初的想法是将太阳能热水注入到地面回路中,并将地面用作散热器。另一个是在同一井眼中安装并行回路。一个连接到热泵,另一个连接到太阳能收集器,再次使用地面作为散热器。

然后,我们想到了将热量传递到一个水箱中并将接地回路放入该水箱中的想法。因此,“热电池”的概念和我们公司的“热电池系统”诞生了,这也是让我的妻子度过的另一个实验。

进行研发的有趣之处在于,尝试通过扩展新事物来突破事物的局限性。从字面上看,在这种情况下-当由于温度调节器设置错误而导致从热电池到太阳能热交换器的泵无法运行时,这会导致“电池”变成冰块。

这样我们才能发现具有潜能的热电池的作用,并重新发现聚变的潜热。事实:50°F,2,500加仑下有373,500英热单位。水箱的水。当我们利用聚变潜热将水从32°水作为液体变成32°冰作为固体时,在同一水箱中仍然有近300万Btu。

控制错误已得到纠正,现在,如果任何组件无法运行或温度参数超出范围,控制系统将向所有者和安装人员发送电子邮件警报。

这就是使多源/散热器热泵能够在无阳光的情况下运行许多天的原因。

需要回答的另一个方面是,当您在一天28°的时间内将32°的水流过太阳能集热器时会发生什么?

我们的太阳能热组件是使用纯净水的回水系统,效果很好。除非温度高于冰点至少3°,否则差动控制功能将不允许太阳能泵运行。

低温太阳能具有很强的delta-T潜能,而通过多源/散热器热泵的制冷剂蒸气压缩循环可使用的更低(25°)的入水温度,则可以使用更多的太阳能。即使在阴天,如果电池电量严重不足,太阳能热子系统也可以收集环境能量。

在过去的四个供暖季节中,没有使用地面地理交换回路来补充我们的电池。唯一一次使用地理交换环路是为了消散电池中过多的热量(75°以上),然后使用六个最初安装的环路中的两个或三个。该计划是安装干式液体冷却器,以通过分散在较冷的夜间空气中来改变白天的空调热量。

已经尝试过夜空辐射,但四个是4英尺乘10英尺。倾斜的玻璃板式太阳能集热器仅耗散20,825 Btu过夜,因此使用了两个和三个接地回路,每24小时耗散108,000 Btu。

 

简化复杂系统

热电池系统副总裁James Schenck正在研究“经过专门设计的软件”以简化系统复杂性。这涉及到构建建模以实现无缝系统设计和运行的过程。

Schenck说:“有理由说这些系统会变得复杂。”他将继续使用从广泛的就地监视和数据记录中收集的信息来完善流程,并认为可以通过使用该软件来解决复杂性方面的挑战。

他解释说:“通过Web连接的系统使我们能够控制和监视系统性能的每个细节。” “它目前正在记录系统使用的每个Btu和每个kWh。从大量的数据中,我们能够记录潜在的热电池提供的功率。”

 他将公司视为基于云的能源公司。该软件非常关键,以至于Schenck表示,没有它,这个概念就无法实现。

他说:“如果您使用传统控件来做,那就太复杂了。” “由于我们所做的事情我们认为是独一无二的,因此我们希望对其进行开发和定义,以使它不是行业前端必须处理的事情。

“我们的系统应该能够与家庭能源和安全系统集成,并与其他公司兼容。”

 

Net-zero energy

正如我在其他系统(如Laramie项目中使用的系统)中所观察到的那样,房屋的最后一步将是连接太阳能光伏子系统,以实现源自现场的零净运行状态。该系统通过在存储任何多余能量之前直接将其应用于多源热泵来更好地利用太阳能。

它包括一个5 kW的固定太阳能PV以发电。即使该站点仍连接到电网,去年该站点产生的电能也比整个家庭的运行消耗的电能多600 kW,使其成为站点派生的净零资产。

如果在南达科他州的冬天不闻不闻,一周不晒太阳怎么办?多源/汇热泵仅使热电池进入潜热融合阶段并开始积冰,同时始终满足家庭的供暖需求。

在供暖季节快要结束时也是如此。当时间,温度,日期和逻辑控件将太阳热能转移到其余季节时仅使生活用水成为热水时,这些控件将使电池在整个供暖季节结束时在电池中积冰,从而实现高效启动。凉爽的季节。您可以 在这里找到有关该项目的更多信息.

动力电池使家庭和企业能够利用时移功能来利用白天转移的热量(太阳出来时),并将其存储起来以在晚上或太阳不发光时使用。在夏季,它将存储被空调排出的热能,直到夜间,此时空气温度通常更有利于释放热量。它还可以提供实现故意过小的地理交换环路以应对极端情况的能力。

为我家提供电力的电力公司以0.056 / kW的价格提供电费的折现率。顺便说一下,由于较低的能源价格,随着运营成本的持续增长,我们已经能够维持有效的系统运行而不会损失资金。早在1999年,我们使用冷凝液化石油气和辐射分布的平均供暖费用为140美元/月。 2014-15年度加热电池系统的供暖季节每月净收入$ 91.26。

我相信您不应该出售未经证实的产品,因此参与实验是发现不应该做的事情以及如何最佳实施产品的最佳做法的好方法。

太阳照着,风吹着,雪也下了雪,整个循环不断重复。热量电池监视着这一切,它的腿在土壤中,眼睛在太阳天空下,热泵心脏向其分布静脉泵送能量,使居民保持舒适和舒适,并缓冲了峰谷以缓和极端。

 


该文章最初在2015年的Radiant中标题为“实验中的生活”& Hydronics Report.

作者简介:Colin Wunder是30年的资深承包商,同时还是Energy Dynamics技术服务的合伙人/副总裁。 Wunder拥有水电工大师和电工大师的执照。他在承包社区中受到地热,辐射地板,空气处理和商业制冷专家的高度推崇。