地源热泵制冷制热都不是问题
凤凰科技讯 据科技网站arstechnica北京时间8月7日报道，谷歌系初创公司Dandelion近日大力推广地源热泵技术，认为该技术的复兴能够为低碳环保提供便利。同时，该技术也具有极大潜力，拥有商业价值。以下为报道详细内容：
谷歌系初创公司Dandelion和美国光伏发电公司SolarCity一样，都试图在家庭温控系统上有所作为，而Dandelion希望普及的则是一项有着几十年历史的节能型制热与制冷技术。
这一技术名为“地源热泵”或“地热热泵”，在这几十年里，用于无数家庭提高或降低温度。在油价昂贵的寒冷地区，这一技术的应用尤为广泛。该技术利用地表浅层相对稳定的温度，借助填有水/防冻溶液（Dandelian公司采用的是食品级别的丙二醇），提高或降低房屋内部的温度。虽然“地源热泵”并非新型技术，但是Dandelion表示，该技术在安装流程、商业模式方面已取得一定的进展，这会更加吸引用户使用内置该技术的系统。
这一点尤为重要。因为在全球商业环境中，此类系统，不论是升温还是制冷，仍旧严重依赖燃烧化石燃料——冬夏运行空调，都十分消耗能源（“地源热泵”技术同样需要电能辅助，下文会进行解释。）。
“地源热泵”技术如何工作？
Dandelion家居示意图
在北半球，地表浅层的土壤的温度几乎总是与该区域全年平均气温接近（根据美国能源部数据，大约为10℃-15℃）。季节性温度变化较小。因此，地源热泵安装人员可以将填充了溶液的管道水平或垂直放置在地下。
借助热泵，管道中循环的溶液，在冬天将热量从地面传递到建筑物内，提升温度；在夏天，溶液可将热量传递出建筑物。根据美国2007年的《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％至30％”。
当然，该系统也有一定的缺陷。使用恰当的地源热泵技术十分重要——安装的关键取决于住宅的位置、房屋的大小、土壤组成以及其他相关条件。由于热泵需要一定的电力供其运行，因此其避免使用温室气体的性能，同样取决于当地事业单位使用可再生能源的多少。《环境研究报告》文章指出，有人担心，用于为某些地源热泵供电的能源，相较于供给于较新的高效率炉，能源消耗更甚。所以并不是每个家庭都需要立刻采用该技术。
哪里才是Dandelion发展的关键？
Dandelion公司表示，其简化了家庭使用地源热泵所需做出的决定。这家初创公司出自谷歌母公司Alphabet的moonshot实验室，即曾经的Google X。这一实验室已经为许多高级项目注资，如自驾车（Waymo）、头戴式移动电脑（Google Glass）和医疗诊断（Verily）等项目。
笔者与Dandelion的CEO詹姆斯·库阿奇（James Quazi）谈论了该项目。库阿奇表示，Dandelian现在只安装两级热泵，这一技术相较于变频热泵而言，并不算新技术。变频热泵可以通过热泵压缩机调节制冷与制热工作。但是，库阿奇认为两级热泵技术是已经“经过检验”的技术，而且规避更为尖端的技术，也可以为公司降低成本。毕竟，对于公司而言，展示地源温控并不奢侈，也是重要的一部分。
具体来说，Dandelion的系统使用了一个包含温度交换器的热泵，与一个或两个400英尺长的管道相连，这些管道垂直埋在一个或两个四英寸宽的钻孔中。（“500英尺一般是客户采用的最大值，因为再深就需要获得采矿许可证了。”，库阿奇表示。）
管道内充满着水和丙二醇的混合溶液，捕获周围土壤的相对温度。然后将该混合溶液，借助热泵，传送到热交换器。通过压缩机工作，溶液可达到56℃，这一温度可以为房屋提供温暖。
Dandelion公司如何钻孔，这一点值得一提。库阿奇表示：“一般来说，钻孔人员会采用现有的设备。”这意味着，Dandelion公司经常会使用采矿用的钻头在地面钻孔，宽度为6英寸。然后安装人员却只插入两根1.25英寸宽的管道，底部由U型管道连接。但实际上，6英寸对比2.5英寸，可谓大材小用。现在，Dandelion正在改造传统机械设备，只需钻孔宽约4英寸，这就意味着钻孔的后期清理过程更加高效，钻孔过程更加经济。
此外，该公司表示，公司已经购买了一些定制钻机，将在纽约州北部进行钻孔修改（这也是Dandelion公司首次安装其设备）。在这个地区，在处理岩石之前，会遇到一些如库阿奇所说的“松散的土壤”。在传统的地源热泵安装中，该区域的土壤需要被称为套管的钢管加固。
然而，安装套管使得垂直式地源热泵的价格差异很大。因为钻孔人员无法在项目进行之前确定每个项目需要多少费用。这也让公司与客户在报价过程中，困难重重。与此不同的是，库阿奇表示，Dandelion将使用共振声波钻头在钻孔中液化土壤。这将允许钻孔人员在“大约10分钟内”安装长达60英尺的套管。
在美国本土努力前进
Dandelion细节展示
库阿奇表示，他的许多团队成员曾经为SolarCity工作，所以他们试图采用类似的商业模式，帮助该公司在地源热泵领域取得成功。简而言之，即瞄准经济环保市场，并从中扩大。
对于地源热泵而言，这个市场目前就在纽约州。在那里，有时候会出现极端天气，许多房屋依靠昂贵的燃油或丙烷来取暖。蒲公英将针对一定住宅面积的家庭（“大型豪宅不是我们的目标市场”，库阿奇说）进行安装。公司倾向于那些采用加压空气系统进行加热和冷却的房屋，因为这与其系统兼容。
此外，纽约有大量的核能和可再生水力发电机用于其电网，更加节能。使用电力为地源热泵供电并不一定会在当地造成给更多的化石燃料消化。库阿奇坦白表示，Dandelion系统不会为所有家庭提供补助——他表示，如果用天然气为地源热泵供能，由于天然气价格低廉，使用该系统也并不会获得补贴。但是，如果客户符合标准，库阿奇表示，Dandelion公司已经将安装流程标准化，安装一个系统大约需要2万美元，也可以每月分期支付150美元，提前进行安装。
与现在的所有软件一样，该系统也自带软件客户端，以便公司能够确定维护的时间与地点。客户端的数据分析同样会向客户展示其所节约的费用。库阿奇表示，通过收集相关数据，公司可以进行预测性的故障检测。
目前，该公司正在努力为几十位符合要求的客户进行设备安装，这些客户将从这样一个系统中获益良多。安装在9月下旬会正式开始。在这些安装之后，公司计划在2017年底/2018年初短暂休息，重新组合并重新关注销售和营销事宜，然后在晚些时候再次开始为新客户安装设备。
根据Navigant Research为高级能源经济协会编写的报告显示，美国地热热泵的销售和安装市场在过去六年稳步增长，“从2011年的9360万美元增长到2016年的1.543亿美元，相较于2015年（1.451亿美元），其增速为6%。” Dandelion希望这些增长在2017年更加壮大。（编译/楠鑫）
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