全電動建築從地下500英尺處獲取能源-彭博社

在布魯克林海濱上正在崛起的公寓大樓的核心是一個地熱熱泵系統。

攝影師：Ismail Ferdous/Bloomberg在布魯克林海濱建設中的834單元公寓大樓供暖的關鍵將是地下的一個洞。

實際上，這將是322個洞，每個洞直徑約4英寸（10釐米），深度正好為499英尺（152米） —— 如果再深，紐約州將認為這是一個採礦項目。這些洞構成了一個地熱熱泵系統的核心，預計將使碳排放量比使用傳統供暖和冷卻系統的類似建築減少53%。到2025年完工時，1 Java Street將成為美國最大的幾座使用這項技術的住宅建築之一。

建築佔全球碳排放量的約8%，主要來自燃燒化石燃料供暖，熱泵被廣泛視為使住宅更清潔的重要工具。去年，全球住宅熱泵系統的支出增長了9.6%，達到了643億美元，這是在國際經濟更多電氣化的推動下。布魯克林項目將是澳大利亞開發商Lendlease Corp.的一個重要測試，該公司正在建設1 Java並希望最終從其全球業務中完全消除排放。

“我們不想再在任何建築物中使用天然氣了，”Lendlease 美洲可持續發展主管 Sara Neff 説。如果 1 Java 的系統運行良好，公司計劃在未來的美國項目中使用更多這樣的系統。

Lendlease 表示，其地熱系統將使建築成本增加約 6%，儘管公司沒有提供總預算數字。其中一部分費用將由一項價值 400 萬美元的州政府撥款支付。

1 Java 街完工後，將成為美國最大的使用地熱熱泵系統的建築之一。攝影師：Ismail Ferdous/Bloomberg熱泵通過在建築物內外之間轉移熱量來工作，可用於供暖和製冷。更常見的直接空氣系統使用電壓縮機，對封閉的管道線圈內的液體製冷劑施加壓力，並具有釋放壓力的閥門。在夏季，當室內温暖的空氣被液體吸收熱能並蒸發成氣體時，温暖的室內空氣被冷卻。壓縮機對氣體施加壓力，使其在流入室外線圈時變得更熱。然後，來自室外的空氣吸收部分熱能，當製冷劑冷卻並凝結成液體時。閥門減少液體的壓力，當其流回室內以重複循環時，液體會變得更冷。在冬季，該過程將反向運行；關鍵在於調整壓力可以使液體在夏季比室外空氣更熱，而在冬季比室外更冷。

地熱系統使用相同的基本原理，但它們依賴於地下温度保持在攝氏55度（華氏13度）左右的事實，無論上面的空氣有多熱或多冷。夏天，混合了抑制冷凍和腐蝕的添加劑的水被泵送到管道中，進入鑽孔，變得更冷，然後被帶上來冷卻建築物。在嚴寒的冬季天氣中，穩定的地下温度可以將水温降至55華氏度，然後通過電加熱器將其加熱，然後泵送到建築物中提供供暖。

加熱

自2015年以來，全球熱泵支出翻了一番

來源：彭博新能源財經

地熱系統對於限制1 Java的能源使用至關重要，1 Java將完全採用電力（包括灶具）。對於送到公寓的水，將利用恆定的地下温度將其升至55華氏度，然後電鍋爐將其加熱到足夠熱以供淋浴和洗碗。封閉迴路系統中的55度水將用於調節温度，而不是使用電空調或燃氣供暖。

儘管1 Java將更加依賴電力而不是傳統建築，但它將需要更少的電力，項目總監斯科特·沃爾什説。這是因為電熱泵比現在廣泛使用的供暖和製冷系統更節能。他預計在全球推動遠離化石燃料的背景下，會看到更多建築採用這項技術。

“在寒冷的氣候中，沒有像這樣的系統，全電建築在經濟上是不可行的，”沃爾什説。

地熱系統安裝成本往往比其他熱泵昂貴得多，並且需要挖掘，這使得在現有建築中添加它們變得困難。地熱熱泵在大型商業建築中比單户住宅更常見，開發商越來越青睞它們，因為這些系統運行所需的能量比直接空氣版本少，從長遠來看更具成本效益，BloombergNEF的分析師Lewis Williams説。

但全球應對氣候變化的努力使得所有熱泵變得更受歡迎，因為它們都是全電動的，消除了對燃氣供暖的需求。自2015年以來，熱泵的支出已經翻了一番，尤其是在歐洲和美國等地政府的激勵措施意味着需求將繼續增長。

“熱泵正在成為建築脱碳解決方案中更為重要的一部分，”Williams説。

布魯克林項目將是澳大利亞開發商Lendlease Corp.的一個重要測試。攝影師：Ismail Ferdous/Bloomberg公用事業公司也在尋找在其電網上使用地熱熱泵的方法。國家電網宣佈了馬薩諸塞州的一個這樣的項目，Vermont Gas Systems Inc.也正在計劃一個。去年底，紐約監管機構下令該州最大的公用事業公司制定自己的實施該技術的計劃。

在波士頓郊區，Eversource Energy正在安裝一個地熱熱泵系統，採用網絡設計，將為一個社區的39棟建築提供供暖和製冷。這是美國第一個嘗試這種方法的公用事業公司，預計將通過不依賴天然氣或暖氣油來減少客户的賬單和碳排放。

該項目將連接住宅和商業建築，包括一些低收入公寓，連接到100多口深達600英尺的鑽孔。每棟建築將擁有自己的熱泵設備，該系統預計將在下一個冬季供暖季之前投入使用，Eversource的清潔技術副總裁Nikki Bruno表示。這項工作預計將耗資1000萬至1200萬美元。

1 Java Street項目總監Scott Walsh預計，在推動遠離化石燃料的努力中，將會看到更多建築使用地熱熱泵。攝影師：Ismail Ferdous/Bloomberg該系統在製冷方面使用的電力要比傳統空調少得多，這將降低夏季客户的賬單。在冬季，使用燃氣供暖的人們也可能會節省一些費用。約麻省24%的家庭採用某種燃油供暖，這些客户將看到更顯著的成本降低，Bruno表示。Eversource認為這是一次測試，並表示目前還無法提供更具體的節省預測，但預計平均住宅客户的排放量將減少約60%。

“這是一種節能的做法，”布魯諾説。“你正在減少整體需求。”