Системи опалення та охолодження або все-таки теплоізоляція?

Чи енергоефективні теплонасоси і чи є вони панацеєю при будівництві енергозберігаючих об'єктів? Читайте думку експерта зі Швейцарії в нашому блозі.

29.01.2019

Фотогальваніка, підземні резервуари і теплові насоси мають межі їх розумного використання - почасти тому, що їх експлуатація залежить від електроенергії. Тому від хорошої теплоізоляції, незважаючи на передові технології, відмовитися не можна. Бруно Келлер, колишній професор будівельної фізики в Швейцарській вищій технічній школі Цюріха (ETH), в цій статті дає відповідь на статтю професора з інженерних систем ETH Хансюрга Ляйбундгута в журналі TEC21 37/2010. Вважаю за необхідне привести як деякі перевірені і підтверджені факти у відповідь на дискусії, так і частково помилкові тези, також наведені в журналі.

системи опалення або теплоізоляція

На мою думку, якщо врахувати, що в 1985 році ми ввели в Швейцарії на сьогоднішній день дуже популярний метод провітрювання приміщень витісняючим потоком повітря, незважаючи на величезний опір на той момент, а також реалізували перші будівлі, в яких можна застосовувати цей метод, а також перші будівлі з більш «м'якою» системою променистого опалення та охолодження, то у мене є необхідні підстави для спростування деяких фактів.

Крім того, починаючи з 2002 року в Китаї ми реалізували в цілому близько 1 мільйона квадратних метрів житлової площі (загальна площа поверху будівлі) з дуже низьким споживанням енергії, в основному на основі обміну тепла і холоду з грунтом за допомогою теплових насосів. Таким чином, цей принцип будівництва вже далеко не новий, і є дуже поширеним навіть в Китаї.

Отже, факт №1.
Кажуть, що земля є «величезним природним накопичувальним резервуаром». Але насправді це не так, факт полягає в тому, що грунт поблизу геотермічного зонда має дуже обмежену накопичувальну ємність. Відомо, що розрахунковий період часу для повного циклу заряду і розряду становить один рік. Протягом півроку тільки дуже обмежений діапазон від 10 до 20-кратного (в залежності від матеріалу: земля, пісок, піщаник і т.і.) радіусу зонда (наприклад, якщо циліндричний зонд з радіусом труби 0,5 м, то площа живлення буде 5 -10 м), бере участь в процесі обміну. Це елементарна фізика (термодинаміка), і її можна легко порахувати. Іншими словами, якщо у вас немає доступу до проточної або ґрунтової води, то накопичувальна ємність буде дуже обмежена.

Факт №2.
Існує твердження, що накопичувальну ємність можна (теоретично) охолодити до -273°С. Такий процес охолодження або, так званої, розрядки може бути набагато вище згаданих -273°C, що є очевидним для тих, хто знає, що теплообмін відбувається з грунтом, а в кінцевому рахунку - з рідинами, особливо з водою. Навіть температура соляного розсолу в -10°C вимагає значної кількості не зовсім екологічних коштів проти замерзання, не кажучи вже про різницю температур, яка постійно збільшується.

Факт №3.
Хоч той факт, що чим менше різниця температур, тим більше ефект теплового насоса, є вірним, все ж потрібно ще враховувати і те, що найсучасніші теплові насоси досягають менше 50% максимального теоретично розрахованого порогу дії. У цій області слід ще провести серйозні дослідження.

Факт №4.
Установка стелі з променистих панелей для опалення та охолодження приміщення завдяки своїй великій площі дозволяє працювати з температурою дуже близькою до кімнатної температури, наприклад, 26-27°C для опалення та 20-21°C для охолодження, даючи значний ефект авторегуляції і привносячи затишок і комфорт в будинок. Такий температурний режим роботи дуже до речі при використанні теплових насосів. Але такі умови можуть мати місце тільки в тому випадку, якщо виникає охолоджувальне і опалювальне навантаження знаходяться у відносно вузьких межах, і складають 20-40 Вт/м², а крім того, будівля повинна бути дуже добре ізольовано і забезпечено достатнім захистом від сонця. Тому методи ефективного опалення та охолодження приміщення, які пропонує пан Ляйбундгут в своїй статті, передбачають наявність хорошої теплоізоляції і захисту від сонця.

Чи варто впадати в крайнощі і встановлювати до 50 см теплоізоляції - питання спірне. Особливо якщо врахувати, що вікна і інші площі скління грають набагато більш вирішальну роль. При цьому існує дуже велика кількість варіантів хороших технологій, більш доступних за ціною.

Факт №5.
В рамках одної магістерської роботи на моїй кафедрі розглядався можливий спосіб обладнати будівлі в Швейцарії так, щоб вони не виробляли викидів CO2. Одним з досліджених варіантів була заміна існуючих опалювальних і охолоджувальних систем тепловими насосами. Однак, навіть при дуже оптимістичних прийнятих умовах був зроблений висновок, що це призведе до величезного збільшення споживання електроенергії так, що для цього буде потрібно дві-три додаткових атомних електростанції розміром з район Лайбштадт в кантоні Ааргау (Швейцарія). Не кажучи вже про інші варіанти, такі як, наприклад, величезна кількість квадратних кілометрів фотогальваніки і необхідних для неї (і неіснуючих) накопичувальних сховищ.

Автор статті: професор будівельної фізики Бруно Келлер, Вища технічна школа Цюріха.
Матеріал підготовлений з дозволу Інформаційної спільноти пасивних будинків Швейцарії (IG Passivhaus) http://ig-passivhaus.ch

Поділитись:

Читати ще статті

Усунення і запобігання виникненню плісняви в будинку

Усунення і запобігання виникненню плісняви в будинку

14.11.2018

Дізнатися більше
Енергоефективність в будівельному секторі України – технології будівництва для запобігання дефектам будівель

Енергоефективність в будівельному секторі України – технології будівництва для запобігання дефектам будівель

14.07.2018

Дізнатися більше
Місто Хайдельберг будує краще вже сьогодні!

Місто Хайдельберг будує краще вже сьогодні!

22.03.2019

Дізнатися більше

Дивитись всі статті

Підпишись на нашу розсилку та отримай безкоштовно чек-лист 20 простих способів економії енергії!

Підписуючись на нашу розсилку, ви погоджуєтеся зі зберіганням та обробкою ваших даних. Ви можете відписатися від розсилки в будь-який момент.