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

Склад-електростанція – або як отримати подвійну вигоду, побудувавши енергозберігаючий склад

Склад-електростанція – або як отримати подвійну вигоду, побудувавши енергозберігаючий склад

20.03.2018

Дізнатися більше
Життя без комунальних платежів – у Вінниці відбувся Форум з енергоефективності

Життя без комунальних платежів – у Вінниці відбувся Форум з енергоефективності

17.02.2019

Дізнатися більше
Будівництво багатоквартирного енергоефективного будинку в Аугсбурзі

Будівництво багатоквартирного енергоефективного будинку в Аугсбурзі

01.04.2019

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.