Системы отопления и охлаждения или все-таки теплоизоляция?

Так ли энергоэффективны теплонасосы и являются ли они панацеей при строительстве энергосберегающих объектов?! Читайте мнение уважемого эксперта из Швейцарии в нашем блоге.

29.01.2019

Фотогальваника, подземные резервуары и тепловые насосы имеют пределы их разумного использования – отчасти потому, что их эксплуатация зависит от электроэнергии. Поэтому от хорошей теплоизоляции, несмотря на передовые технологии, отказаться нельзя. Бруно Келлер, бывший профессор строительной физики в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH), в этой статье дает ответ на статью профессора по инженерным системам ETH Хансюрга Ляйбундгута в журнале TEC21 37/2010. Считаю необходимым привести некоторые проверенные и подтвержденные факты в ответ на разгоревшиеся дискуссии и, частично, ложные тезисы, также приведенные в журнале.

системы отопления или теплоизоляция

По моему мнению, если учесть, что в 1985 году мы ввели в Швейцарии на сегодняшний день очень популярный метод проветривания помещений вытесняющим потоком воздуха, несмотря на огромное сопротивление на тот момент, а также реализовали первые здания, в которых можно применять этот метод, и первые здания с более «мягкой» системой лучистого отопления и охлаждения, то у меня есть необходимые основания для опровержения некоторых фактов.

Кроме того, начиная с 2002 года в Китае мы реализовали в общей сложности около 1 миллиона квадратных метров жилой площади (общая площадь этажа здания) с очень низким потреблением энергии, в основном на основе обмена тепла и холода с грунтом при помощи тепловых насосов. Таким образом, этот принцип строительства уже далеко не новый, и является очень распространенным даже в Китае.

Итак, факт №1.
Говорят, что земля является «огромным природным накопительным резервуаром». Но на самом деле это не так, факт заключается в том, что почва вблизи геотермического зонда имеет очень ограниченную накопительную емкость. Известно, что расчетный период времени для полного цикла заряда и разряда составляет один год. В течение полугода только очень ограниченный диапазон от 10 до 20-кратного (в зависимости от материала: земля, песок, песчаник и т. д.) радиуса зонда (например если цилиндрический зонд с радиусом трубы 0,5 м, то площадь питания будет 5-10 м), участвует в процессе обмена. Это элементарная физика (термодинамика) и ее можно легко посчитать. Другими словами, если у вас нет доступа к проточной или грунтовой воде, то накопительная емкость будет очень ограничена.

Факт №2.
Существует утверждение, что накопительную емкость можно (теоретически) охладить до -273°С. Такой процесс охлаждения или, так называемой, разрядки может быть намного выше упомянутых -273°C, что является очевидным для тех, кто знает, что теплообмен, естественно, происходит с почвой, но и в конечном счете с жидкостями, особенно с водой. Даже температура соляного рассола в -10°C требует значительного количества не совсем экологических средств против замерзания, не говоря уже о постоянно увеличивающейся разности температур.

Факт №3.
Хоть тот факт, что чем меньше разница температур, тем больше эффект теплового насоса, является верным, все же нужно еще учитывать и то, что даже самые современные тепловые насосы достигают менее 50% максимального теоретически рассчитанного порога действия. В этой области следует еще провести серьезные исследования.

Факт №4.
Установка потолка из лучистых панелей для отопления и охлаждения помещения благодаря своей большой площади позволяет работать с температурой очень близкой к комнатной температуре, например, 26-27°C для отопления и 20-21°C для охлаждения, давая значительный эффект авторегуляции и привнося уют и комфорт в доме. Такой температурный режим работы очень кстати при использовании тепловых насосов. Но такие условия могут иметь место только в том случае, если возникающая охладительная и отопительная нагрузки находятся в относительно узких пределах, и составляют 20-40 Вт/м², а кроме того, здание должно быть очень хорошо изолировано и обеспечено достаточной защитой от солнца. Поэтому методы эффективного отопления и охлаждения помещения, которые предлагает г-н Ляйбундгут в своей статье, предусматривают наличие хорошей теплоизоляции и защиты от солнца.

Стоит ли впадать в крайности и устанавливать до 50 см теплоизоляции – вопрос спорный. Особенно если учесть, что окна и прочие площади остекления играют гораздо более решающую роль. При этом существует очень большое количество вариантов хороших технологий, более доступных по цене.

Факт №5.
В рамках одной магистерской работы на моей кафедре рассматривался возможный способ оборудовать здания в Швейцарии так, чтобы они не производили выбросов CO2. Одним из исследованных вариантов была замена существующих отопительных и охладительных систем тепловыми насосами. Однако, даже при очень оптимистичных принятых условиях был сделан вывод, что это приведет к огромному увеличению потребления электроэнергии так, что для этого потребуется две-три дополнительных атомных электростанции с таким размером, как район Лайбштадт в кантоне Аргау (Швейцария). Не говоря уже о других вариантах, таких как, к примеру, огромное количество квадратных километров фотогальваники и необходимых для нее (и несуществующих) накопительных хранилищ.

Автор статьи: профессор строительной физики Бруно Келлер, Высшая техническая школа Цюриха.
Материал подготовлен с разрешения Информационного общества о пассивных домах Швейцарии (IG Passivhaus) http://ig-passivhaus.ch

Поделиться:

Читать ещё статьи

Компания Projekt Passivhaus аккредитована Институтом пассивного дома Германии

Компания Projekt Passivhaus аккредитована Институтом пассивного дома Германии

17.01.2019

Узнать больше
Офисное здание, построенное методом гибридного строительства

Офисное здание, построенное методом гибридного строительства

27.09.2018

Узнать больше
Сенсационная новость – Институт пассивного дома расширяет учебную программу

Сенсационная новость – Институт пассивного дома расширяет учебную программу

06.08.2019

Узнать больше

Смотреть все статьи

Подпишись на нашу рассылку и получи бесплатно чек-лист 20 простых способов экономии энергии!

Подписываясь на нашу рассылку, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных. Вы можете отписаться от рассылки в любой момент.