石油圈歌系初创企业Dandelion公司认为，地源热泵这项有着几十年历史的节能型制热与制冷技术的复兴能为低碳环保提供便利，潜力巨大 ●李忠东 编译 据CNN报道，与美国太阳能安装公司SolarCity一样，谷歌系初创企业Dandelion公司试图在家庭温控系统上有所作为，希望大力普及地源热泵技术。该公司认为，这项有着几十年历史的节能型制热与制冷技术的复兴能为低碳环保提供便利，潜力巨大。 低碳环保潜力大 过去几十年，无数家庭通过使用地源热泵来提高或降低温度，特别是在寒冷地区，高昂的油价使这项技术的应用尤为广泛。地源热泵利用地表浅层相对稳定的温度，借助内部填充水和防冻溶液的管道提高或降低房屋内部温度，Dandelion公司采用的防冻溶液是食品级别的丙二醇。 该公司研究人员认为，尽管地源热泵并非新技术，但随着安装流程和商业模式的不断创新，将吸引越来越多的用户。因为在全球商业环境中，无论升温还是制冷都会消耗大量能源。地源热泵技术同样需要电能辅助，但美国公布的《环境研究报告》显示，地源热泵的能源消耗仅为最节能的常规替代产品的25%～30%。 根据美国能源部的数据，北半球地表浅层土壤的温度几乎与该区域全年平均气温接近，为10～15摄氏度，季节性温度变化较小。地源热泵安装人员可将填充了防冻溶液的管道水平或垂直放置在地下。冬季时，管道中循环的防冻溶液借助热泵将热量从地面传递到建筑物内，提升温度；夏季时，防冻溶液可将热量传递出建筑物。 Dandelion公司研究人员提出，为弥补地源热泵技术存在的缺陷，科学安装至关重要，关键是住宅的位置、房屋的大小、土壤组成和其他相关条件。由于热泵运行需要一定的电力，有人担心为地源热泵供电能耗较高，并不是每个家庭都会采用地源热泵技术。 细处着手更实惠 据悉，Dandelion公司是从谷歌母公司Google X实验室剥离出来的“Dandelion”项目成立的独立子公司。Google X实验室已为许多高级项目注资，如自驾车、头戴式移动电脑和医疗诊断等。Dandelion公司的业务主要是家庭地源热泵系统，联合创始人、首席执行官詹姆斯·库阿奇表示，目前公司已完成200万美元的投资，谷歌母公司也将持有部分股权。 库阿奇说，Dandelion公司提供的地源热泵系统主要是将热能从房子排出后导入地面，让地板总是保持恒温状态。此外，该公司的地源热泵系统也可用来冷却或加热室内的空气或水源。 为了推广家用地源热泵，Dandelion公司对该技术进行了简化，现在只安装两级热泵。与变频热泵相比，这并不算新技术，变频热泵可通过热泵压缩机调节制冷与加热。库阿奇表示，“两级热泵技术已通过检验，可为公司降低成本”。 最主要的创新体现在该系统的安装方式上，以往安装系统最困难的部分是考虑如何将管道设备置于地下。而现在，Dandelion公司开发出一种更有效的安装方式，使整个系统的安装成本更低。具体来说，Dandelion公司的系统使用了一台包含温度交换器的热泵，与一条或两条400英尺长的管道相连，这些管道垂直埋在一个或两个4英寸直径的钻孔中。管道内充满水和丙二醇的混合溶液，捕集周围土壤的温度。然后借助热泵将该混合溶液传送到热交换器。通过压缩机工作，溶液可达到56摄氏度，可为房屋供暖。 值得一提的是，Dandelion公司的系统对钻孔的改进。一般来说，钻孔人员会采用现有设备，这意味着使用采矿用的钻头在地面钻孔直径为6英寸，然后安装人员却只插入两根1.25英寸直径的管道，底部由U形管道连接。而与2.5英寸相比，6英寸实在是大材小用。现在，Dandelion公司的系统通过改造传统机械设备，只需钻孔直径为4英寸，使得钻孔的后期清理过程更高效，过程更经济。 Dandelion公司已购买了一些定制钻机，在纽约州北部进行钻孔修改，但是处理岩石前会遇到一些松散的土壤。在传统的地源热泵安装过程中，松散的土壤需使用被称为套管的钢管加固，但因为钻孔人员无法在项目进行前确定每个项目需要多少费用，使得垂直式地源热泵的价格产生很大差异。而Dandelion公司的系统却使用共振声波钻头在钻孔中液化土壤，钻孔人员可在约10分钟内安装长达60英尺的套管。 瞄准市场大发展 Dandelion公司的许多雇员曾在SolarCity工作，积累了丰富的经验。他们试图采用类似的商业模式，瞄准经济环保市场，帮助公司在地源热泵领域取得成功。 对该公司来说，地源热泵市场就在纽约。大型豪宅不是公司的目标市场，其将针对一定住宅面积的家庭进行安装，倾向于那些采用加压空气系统进行加热和冷却的房屋，因为该系统能与Dandelion公司的系统兼容。 Dandelion公司选择纽约的原因是：这里有时会出现极端天气，而地源热泵系统能有效加热或冷却室内温度，比独立空调更有吸引力；纽约人口稠密，目前仍有约200万户家庭依靠以昂贵的燃油或丙烷为燃料的系统来控制温度，与地热系统相比，这些系统不仅成本高，造成的污染也更严重；纽约电网的大量电能来自核能和水力发电，使用电力为地源热泵供电不一定会消耗更多化石燃料。 Dandelion公司的系统不会为所有家庭提供补贴。如果用天然气为地源热泵供能，由于气价低廉，不会获得补贴。但是Dandelion公司已将安装流程标准化，安装该系统的一次性费用为2万～2.5万美元，如果客户符合标准，可选择20年付款，等于每个月仅缴纳160～180美元。 地源热泵系统能有效减少二氧化碳排放量。对纽约使用燃油取暖的屋主来说，该系统20年可减少二氧化碳排放量110吨，节省3.5万美元；若是取代丙烷，则可减少二氧化碳排放量130吨，节省6.3万美元。 Dandelion公司的系统和现在所有软件一样，也自带客户端，通过收集相关数据，可进行预测性的故障检测，确定维护的时间与地点。客户端的数据分析也会向客户展示节约的费用。目前，Dandelion公司正为几十位符合要求的客户安装设备，9月下旬开始安装工作，完成后于2017年底~2018年初做短暂休整。Dandelion公司打算增加该系统的产量及销量，并逐渐扩展到其他州，特别是东北部和中西部地区。 库阿奇表示，“高级能源经济协会的报告显示，美国地源热泵的销售和安装市场过去6年稳步增长，从2011年的9360万美元增至2016年的1.543亿美元，相较于2015年的1.451亿美元，增速为6%，希望2017年增幅更大”。
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