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

Трехлитровый пассивный дом — дневник строительства (часть 4: монтаж окон)

Трехлитровый пассивный дом — дневник строительства (часть 4: монтаж окон)

05.09.2018

Узнать больше
Энергоэффективность в строительном секторе Украины – технологии строительства для предотвращения дефектов зданий

Энергоэффективность в строительном секторе Украины – технологии строительства для предотвращения дефектов зданий

14.07.2018

Узнать больше
Пассивный и Активный дом (nZEB – Nearly zero-energy buildings) – как они оба связаны?

Пассивный и Активный дом (nZEB – Nearly zero-energy buildings) – как они оба связаны?

12.09.2018

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.