Солнечное поселение Дрейк-Лендинг () — это планируемое поселение в Окотоксе, Альберта, Канада, оснащенное системой центрального солнечного отопления и другими энергоэффективными технологиями. Эта система отопления является первой в своем роде в Северной Америке, хотя в Северной Европе были построены гораздо более крупные системы. 52 дома (несколько вариантов размера и стиля, со средней надземной площадью пола 145 ) в сообществе отапливаются с помощью солнечной системы централизованного теплоснабжения, которая заряжается теплом, поступающим от солнечных коллекторов на крышах гаражей, и обеспечивает круглогодичное отопление за счет подземного сезонного хранения тепловой энергии (STES).
Система была разработана как модель решения проблемы глобального потепления и сжигания ископаемого топлива. Солнечная энергия улавливается 800 солнечными тепловыми коллекторами, расположенными на крышах гаражей всех 52 домов. Оно позиционируется как первый жилой район на солнечной энергии в Северной Америке, хотя его потребности в электроэнергии и транспорте обеспечиваются традиционными источниками.
В 2012 году установка достигла мирового рекорда 97 % солнечной доли; то есть обеспечения такого объема потребностей поселения в отоплении за счет солнечной энергии в течение одного года.
В сезоне 2015—2016 годов установка достигла солнечной доли в 100 %. Это было достигнуто благодаря тому, что система скважинного хранения тепловой энергии (BTES) наконец достигла высокой температуры после многих лет зарядки, а также благодаря совершенствованию методов управления, работе насосов на более низкой скорости большую часть времени, снижению потребности в дополнительной энергии и использованию прогнозов погоды для оптимизации передачи тепла между различными накопительными баками и контурами. В некоторые другие годы вспомогательные газовые нагреватели используются в течение небольшой части года для подачи тепла в контур района. Системы работают с коэффициентом полезного действия (COP) 30.
После почти 17 лет непрерывного мониторинга (что значительно превышает первоначальный 4-летний период испытаний), анализа производительности и улучшений был накоплен значительный объем знаний и опыта по использованию систем такого типа в условиях Канады.
В 2020 году система начала проявлять признаки износа, что привело к серьезным проблемам с техническим обслуживанием. Компоненты системы, знания и технический опыт для ремонта становились все более труднодоступными. В ответ на сбои системы компания Drake Landing Solar добавила резервные мощности, чтобы гарантировать тепло в домах.
После тщательного изучения доступных дальнейших шагов было определено, что значительные реинвестиции, необходимые для надежной работы системы, были просто не по карману ни правлению Drake Landing Solar Company, ни жителям.
В 2024 году начался процесс вывода из эксплуатации Drake Landing Solar Community, в ходе которого большинство из 52 домов были переведены на газовые печи.
Как это работает В этом жилом районе 52 дома, в которых установлена матрица из 800 солнечных тепловых коллекторов (общая площадь 2293 ). Эти солнечные коллекторы расположены на крышах гаражей, находящихся за домами. В типичный летний день эти коллекторы могут генерировать 1,5 мегаватта тепловой мощности. Раствор гликоля (антифриз; смесь воды и нетоксичного пропиленгликоля) нагревается энергией солнца и проходит по изолированным трубам под землей через систему траншей к теплообменнику внутри Энергетического центра сообщества. Это известно как контур солнечного коллектора. Затем раствор гликоля передает свое тепло воде, находящейся в баках кратковременного хранения. Контур районного отопления начинается с нагрева воды в теплообменнике до температуры 40-50 °C внутри Энергетического центра. Такая более низкая температура является более энергоэффективной, так как сбор солнечной энергии более совместим с низкими температурами. Это увеличивает общее количество тепла, доступного для каждого дома.
В теплые месяцы предварительно нагретая вода забирается из бака кратковременного хранения в скважинное хранилище тепловой энергии (BTES). Установка BTES представляет собой 144 скважины, расположенные на глубине 37 м под землей и простирающиеся на площади примерно 35 м в диаметре. Вода возвращается в баки кратковременного хранения в Энергетическом центре для повторного нагрева, чтобы завершить цикл. В холодные месяцы вода из BTES возвращается в бак кратковременного хранения, а затем направляется в каждый дом. Подобно баку для горячей воды, нагретая вода проходит через теплообменник, который обдувает воздухом теплый фанкойл. Тепло переходит от воды к воздуху и направляется по дому через систему воздуховодов. Когда температура достигает значения, установленного на термостате, автоматический клапан отключает блок теплопередачи.
Энергетический центр Здание Энергетического центра площадью 232 начало работу в 2007 году.https://www.dlsc.ca/reports/bjul15/DLSC_SHC_2012_final.pdf pg5 Оно расположено в непосредственной близости от всех 52 домов, которые его используют. В нем находятся баки кратковременного хранения и большая часть механического оборудования, такого как насосы, теплообменники и системы управления. Контур солнечного коллектора, контур районного отопления и контур скважинного хранения тепловой энергии проходят через Энергетический центр. Два горизонтальных резервуара для воды занимают большую часть пространства внутри Энергетического центра. Эти резервуары имеют диаметр 12 футов (3,5 м) и длину 36 футов (11 м). В оставшемся пространстве Энергетического центра размещены насосы, клапаны, теплообменники и другое необходимое оборудование для эксплуатации и управления энергетической системой. Эти резервуары известны как кратковременное тепловое хранилище (STTS).
В Энергетическом центре также имеется фотоэлектрическая установка мощностью 22 кВт для помощи в работе насосного оборудования и питания датчиков и другой автоматики. Обычная эксплуатация идёт без участия людей, мониторинг и управление проводится удаленно и, в основном, автоматически.
Скважинная тепловая энергетическая система Скважинная тепловая энергетическая система (BTES) расположена под землей для хранения больших объемов тепла, собранного летом, для использования зимой. Она состоит из 144 скважин, глубина которых составляет 37 м. На поверхности трубы объединены в группы по шесть для подключения к Энергетическому центру. Вся система BTES покрыта слоем изоляции, поверх которого разбит парк. Когда нагретая вода должна быть сохранена, она перекачивается через серию труб. Тепло передается окружающему грунту по мере охлаждения воды и ее возвращения в Энергетический центр. Когда домам требуется тепло, вода течет к центру поля BTES и забирает тепло из окружающего грунта. Затем нагретая вода поступает в бак кратковременной энергии в Энергетическом центре и перекачивается через контур районного отопления к домам.
BTES находится в непосредственной близости от Энергетического центра и, помимо труб, также содержит различные датчики температуры. Строительство началось в 2005 году, и система была полностью введена в эксплуатацию в 2007 году. Потребовалось около 4 лет, чтобы полностью зарядиться теплом в летние периоды, достигнув максимума на 5-й год.
Спонсоры и партнеры Этот проект был задуман подразделением CanmetENERGY Министерства природных ресурсов Канады в партнерстве с правительственными организациями и канадскими промышленными предприятиями. Из 7 миллионов долларов, необходимых для этого проекта, распределение средств было следующим: 2 миллиона долларов от федеральных правительственных агентств. 2,9 миллиона долларов от Федерации канадских муниципалитетов и Муниципального инвестиционного фонда «Зеленый город». 625 000 долларов от правительства Альберты.
Члены сообщества Домовладельцы были готовы платить за эти энергоэффективные дома, потому что это гарантировало высокое качество строительства. До начала работы системы солнечного отопления компания ATCO Gas (компания по распределению природного газа в Альберте) установила фиксированные расходы на отопление в размере 60 долларов в месяц для домовладельцев в Drake Landing Solar Community. В условиях роста цен на топливо это стало мощным стимулом для домовладельцев поддержать проект DLSC. Даже если бы проект провалился, ATCO Gas заменила бы специальные водогрейные печи традиционными газовыми. Риск для домовладельцев был ограничен, и это побудило их поддержать проект.
Местная устойчивость 52 дома в Drake Landing Solar Community сертифицированы по стандарту R-2000 Министерства природных ресурсов Канады, а также по золотому стандарту Built Green™ Alberta.
Затраты и финансирование Каждый дом был продан в среднем за 380 000 долларов. Домовладельцы получают средний счет за солнечную энергию для отопления в размере 60 долларов в месяц. 7 миллионов долларов на первоначальный запуск проекта Drake Landing Solar Community. Если бы этот проект был повторен, он стоил бы 4 миллиона долларов, так как примерно 3 миллиона долларов были потрачены на разовые исследования и разработки. Оптимальный размер поселения составил бы 200—300 домов. Количество систем осталось бы прежним; потребовалось бы только увеличить количество скважин.
Международное влияние Группа исследователей из Южной Кореи посетила Drake Landing Solar Community в апреле 2012 года, чтобы изучить технологию геотермального отопления и то, как она может быть применена в сообществах Южной Кореи, особенно в преддверии Зимних Олимпийских игр 2018 года в уезде Пхёнчхан. Основное внимание в этой исследовательской поездке было уделено изучению экономики и надежности технологии.
Производительность 5 октября 2012 года DLSC установил новый мировой рекорд, покрыв 97 % потребностей в отоплении помещений за счет солнечной тепловой энергии. В отопительном сезоне 2015—2016 годов 100 % потребностей в отоплении помещений были удовлетворены за счет солнечной энергии.
Примечания
Ссылки Drake Landing Solar Community Проверено 30 сентября 2009 г. Drake Landing Solar Community: Принципы работы Проверено 30 сентября 2009 г.
Категория:Устойчивая архитектура Категория:Экологическое строительство Категория:Научные организации Канады Категория:Энергосбережение Категория:Хранение энергии Категория:Отопительная техника Категория:Населённые пункты, основанные в 2012 году