Mọi thành phố đang chạy đua để đạt được mức trung hòa carbon cuối cùng đều gặp phải một thực tế không mấy hấp dẫn: bạn có thể xây dựng tất cả các trang trại năng lượng mặt trời, máy bơm nhiệt công nghiệp và các vòng địa nhiệt mà bạn muốn, nhưng nếu đường dây cung cấp ngầm của bạn đã 30 năm tuổi thì một nửa năng lượng sạch đó chỉ đang nấu chín chất bẩn.
Trên khắp Châu Âu, Châu Á và Bắc Mỹ, mạng lưới sưởi ấm và làm mát của các khu vực đang bị ảnh hưởng nặng nề trong các báo cáo kiểm toán năng lượng. Các đường dây phân phối cũ-chủ yếu là các ống thép thô đặt bên trong rãnh bê tông với lớp bọc bông khoáng đã xuống cấp-mất từ 15% đến 30% năng lượng nhiệt trước khi chạm tới một van duy nhất.
Khi một cơ quan công ích của thành phố vận hành nồi hơi sử dụng nhiên liệu hóa thạch-ở nhiệt độ cao, đôi khi họ có thể bỏ qua những tổn thất đó. Nhưng khi mạng chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo có nhiệt độ-thấp như nhiệt thải của nhà máy hoặc nước địa nhiệt sâu, tổn thất nhiệt sẽ không còn là vấn đề đau đầu khi vận hành nữa. Nó làm cho toàn bộ quá trình chuyển đổi năng lượng xanh trở nên không khả thi về mặt tài chính trừ khi các đường ống trong lòng đất được thay thế hoàn toàn.
Tại sao thiết kế rãnh bê tông cũ thất bại
Trong nhiều thập kỷ, cách tiêu chuẩn để đặt các ống sưởi là xây một kênh bê tông dưới lòng đất, đặt các ống thép trên bệ và bọc chúng bằng lớp cách nhiệt lỏng lẻo. Trên giấy tờ, nó cho phép truy cập để bảo trì. Trên thực tế, nó đã tạo ra một thảm họa môi trường dưới lòng đất.
Các kênh bê tông chắc chắn bị nứt dưới tải trọng giao thông và độ lún của mặt đất. Khi nước ngầm, nước mưa hoặc hóa chất trong đất thấm vào bên trong, lớp cách nhiệt lỏng lẻo sẽ bị ngấm nước. Lớp cách nhiệt ướt không cách nhiệt-nó hoạt động giống như một bộ tản nhiệt khổng lồ, nhanh chóng hút nhiệt ra khỏi ống thép ấm và thải nhiệt xuống nền đất lạnh. Tệ hơn nữa, hơi ẩm đọng lại trong thép ấm gây ra sự ăn mòn nghiêm trọng từ bên ngoài, dẫn đến vỡ đường ống đột ngột khiến toàn bộ đường phố bị phá hủy.
Thông số kỹ thuật cơ sở hạ tầng hiện đại phần lớn đã cấm xây dựng kênh bê tông cho đường dây năng lượng. Thay vào đó, các kỹ sư hiện yêu cầu các hệ thống đường ống cách nhiệt-chôn-cách nhiệt liên tục, trực tiếp:
· Ống vận chuyển bằng thép cacbon:Được thiết kế để xử lý áp suất hệ thống và dòng chất lỏng.
· Nhà máy-Bọt Polyurethane cứng được phun:Áp dụng liên tục xung quanh ống thép dưới áp suất cao, không để lại khe hở không khí hoặc điểm yếu.
· Vỏ ngoài bằng nhựa HDPE nguyên khối, liền mạch:Phục vụ như một tấm chắn bền, không thấm nước giúp giữ độ ẩm của mặt đất và các chất hóa học tích cực của đất hoàn toàn tránh xa bọt.
Vì ba lớp này được liên kết chặt chẽ với nhau tại nhà máy nên toàn bộ đường ống chuyển động như một khối duy nhất khi kim loại giãn nở hoặc co lại. Nước ngầm không thể chạm tới lớp thép bên trong và sự mất nhiệt giảm xuống gần{1}}mức 0 trong suốt quá trình cung cấp dài hàng km{2}}.
Làm mát quận đang thúc đẩy sự mở rộng lớn tiếp theo
Khử cacbon không chỉ là giữ ấm cho ngôi nhà trong mùa đông lạnh giá. Làm mát quận đang có sự tăng trưởng bùng nổ trên khắp Trung Đông, Đông Nam Á, Châu Mỹ Latinh và các thành phố ven biển trên toàn thế giới.
Các nhà máy nước lạnh tập trung sử dụng ít điện hơn đáng kể so với hàng nghìn máy điều hòa không khí riêng lẻ trên mái nhà chạy đồng thời. Tuy nhiên, việc di chuyển nước lạnh 4 độ qua đất nhiệt đới 40 độ đặt ra một thách thức lớn về nhiệt.
Nếu lớp bảo vệ bên ngoài bị hỏng trên đường nước lạnh thì nước ngầm không chỉ làm ướt lớp cách nhiệt-sự chênh lệch nhiệt độ cực cao sẽ gây ra hiện tượng ngưng tụ ngay lập tức. Bọt bị vỡ, mức tiêu thụ năng lượng tăng vọt và nhà máy làm mát mất đi lợi thế về hiệu quả. Khi các thành phố-có khí hậu ấm áp đưa ra các quy tắc xây dựng xanh chặt chẽ hơn và các yêu cầu về năng lượng đô thị, các nhà thầu buộc phải rời xa các cơ sở cách nhiệt-tại hiện trường nhanh chóng để chuyển sang sử dụng các đường dây cách nhiệt-công suất lớn, được nhà máy-chứng nhận-tiên.
Nhóm kỹ thuật thực sự tìm kiếm điều gì trong một cuộc đấu thầu
Khi một đô thị hoặc công ty tiện ích tư nhân đấu thầu một dự án thay thế đường ống trị giá hàng triệu{0}}đô la, cuộc chiến kỹ thuật không bao giờ giảm xuống mức giá mỗi mét thấp nhất. Việc thay thế cơ sở hạ tầng bị chôn vùi đòi hỏi chi phí dân sự lớn-đóng cửa đường, đào hào và lát lại đường phố đô thị. Một đường ống bị chôn vùi ngày nay cần được giữ nguyên vẹn cho đến năm 2075 mà không cần phải đào lên-một lần.
Bởi vì rủi ro rất cao nên các nhà quản lý thu mua xem qua các tài liệu quảng cáo cơ bản của nhà máy và xem xét kỹ lưỡng dữ liệu kỹ thuật cứng:
1.Báo cáo kiểm tra độ bền cắt dọc trục:Chứng tỏ thép bên trong, lớp xốp cách nhiệt và vỏ nhựa bên ngoài được khóa với nhau đủ chặt để chịu được chuyển động nhiệt hàng chục năm mà không bị bong tróc.
2.100% Vỏ ngoài bằng nhựa nguyên sinh:Xác minh rằng lớp bọc ngoài sử dụng nhựa HDPE nguyên chất-mật độ cao thay vì hỗn hợp nhựa tái chế rẻ tiền, dễ bị nứt dưới áp lực dưới lòng đất hoặc tiếp xúc với tia cực tím trong quá trình-bảo quản tại nơi làm việc.
3. Xác minh mật độ bọt lõi:Đảm bảo lõi cách nhiệt cứng duy trì mật độ ổn định ít nhất 60kg/m³ trong suốt chiều dài đường ống, ngăn chặn bọt bị nghiền nát dưới tải trọng đất nặng.
Việc phá bỏ hàng dặm đường phố trong thành phố để thay thế đường ống cũ là một việc làm gián đoạn, chậm chạp và tốn nhiều vốn-. Nhưng khi các quy định về khí hậu được thắt chặt và chi phí nhiên liệu biến động, việc để lại những đường ống bị rò rỉ, không cách nhiệt trên mặt đất thậm chí còn trở nên đắt đỏ hơn.