Category: техника

Реконструкция здания с радикальным повышением энергоэффективности

По данным ООН, здания потребляют примерно 40% глобальной энергии, и на них приходится около 1/3 мировых выбросов парниковых газов. Выполнение целей снижения выбросов необходимо предполагает уменьшение энергопотребления в секторе недвижимости.

С новым строительством всё понятно. Европейские нормы предусматривают, что с начала следующего десятилетия все новые здания – это здания с почти «нулевым потреблением энергии».

Что делать со старыми домами?

Для них предусмотрена специальная реконструкция, которую называют «энергетической санацией». Можно сказать, что это капитальный ремонт, предусматривающий радикальное повышение энергоэффективности.

Один из замечательных примеров такого ремонта находится в столице Австрии Вене. Жилое здание второй половины 19 века было реконструировано до стандарта пассивного дома (и сертифицировано по этому стандарту). Расчетное энергопотребление на отопление было снижено в 15,5 раза – со 177,6 до 7,55 кВт*ч на квадратный метр в год (рассчитано по австрийским строительным стандартам, расход тепловой энергии на отопление после санации в соответствии с Пакетом проектирования пассивных домов – 14,8 кВт*ч/м2/год).



Что было сделано?

Был отремонтирован и утеплен фасад. Стены из кирпича были одеты в теплоизоляцию толщиной 32 см. Использовался пенополистирол типа Неопор. В результате теплопроводность стен снизилась до 0,09 Вт/м2К (в более привычном для нас измерении R — это 11,1 м2°С/Вт, что где-то в три с половиной раза превышает нормы для Москвы).



Также основательно были утеплены верхнее перекрытие и основание (над подвалом), наружные стены подвала – таким образом, чтобы получилась по возможности непрерывная оболочка здания.



Были заменены окна и наружные двери на изделия, соответствующие нормам для Collapse )

Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.

Отопление с помощью льда

Да, вы не ослышались. «Ледяное отопление» возможно, и применяется на практике. Некоторые производители отопительного оборудования предлагают соответствующие готовые системы для такого вида отопления.

Как это работает?
Существует такое понятие или явление как энергия кристаллизации.
Речь идет о том, что вода при замерзании выделяет очень много тепловой энергии (330 кДж/кг), что почти в 80 раз больше, чем выделяется при её остывании на 1 градус. При этом она фактически не меняет свою температуру (около -1С) пока не замерзнет вся. Это тепло фазового перехода воды из жидкого в твердое агрегатное состояние заманчиво использовать. И инженеры уже достаточно давно нашли соответствующие технологические решения для его использования.

Eisheizung
В ледяной системе отопления нет ничего сверхъестественного. Она состоит из теплового насоса, емкости с чистой водой и солнечных коллекторов (или, желательно, воздушных абсорберов - композитных солнечных воздушных коллекторов).

Eisheizung3

[Дальше...]Емкость производится из бетона, и может закапываться на участке рядом с домом. В отличие от традиционного грунтового теплового насоса для установки емкости не нужна ни большая площадь земли (как в случае грунтового коллектора), ни глубокое бурение (как в случае зондов теплового насоса). В емкости находится теплообменник – полимерные трубы по которым циркулирует теплоноситель.


Принцип работы системы отопления с помощью льда схож с принципом работы теплового насоса грунт-вода или вода-вода. Тепловой насос «вытягивает» низкотемпературное тепло воды, которой заполнена емкость. В результате вода в емкости замерзает. При этом для производства тепла используется также энергия кристаллизации. Для регенерации – оттаивания воды – используется тепло, поставляемое солнечными коллекторами (абсорберами). В процесс вовлечено также низкотемпературное тепло грунта и грунтовых вод, окружающих емкость.

Eisheizung4
Система, разумеется, может использоваться также для охлаждения помещений в летнее время года – когда низкая температура воды в емкости используется для производства холода.

Eisheizung5

Какое количество энергии может производить система ледяного отопления? Проведем расчет. Энергия кристаллизации воды составляет при температуре ноль градусов примерно 333 кДж на килограмм. Один литр льда (примерно равный 916 граммам льда) даст примерно 306 кДж энергии. Это соответствует примерно 0,085 кВтч: 306 кДж = 306 кВтс =306/3600кВтч= 0,085 кВтч. Энергия сгорания одного литра дизельного топлива составляет 10 кВтч. Таким образом 120 литров льда «соответствуют» приблизительно одном литру дизельного топлива. Бак на 10000 литров, а такова минимальная емкость, применяемая для индивидуальных жилых домов, «содержит» приблизительно 850 кВтч энергии, выделяемой при каждом цикле замерзания.

В европейских странах, в особенности Германии, ледяное отопление находит достаточно широкое применение – существует обширный портфель соответствующих объектов – как индивидуальных жилых домов, так и многоквартирных, офисных, торговых и производственных зданий. В 2014 году под Гамбургом заканчивается строительство целого микрорайона на почти 500 квартир (крупнейшая система ледяного отопления в мире), центральное отопление которых организуется с помощью льда в емкости на 1,5 миллиона литров воды.

Eisheizung6

Тем не менее, данный вид отопления пока ещё остается достаточно экзотичным.
Система отопления с помощью льда сравнима по стоимости с традиционным способом организации отопления на основе обычного теплового насоса. Её использование может быть оправдано в случаях, когда место на участке ограничено и/или существуют ограничения по устройству глубоких скважин для зондов теплового насоса.
Кроме того, ограниченный объем энергии, обусловленный размерами емкости, а также подходящее «по природе» для тепловых насосов низкотемпературное отопление (теплые полы) предполагает использование ледяного отопления только в зданиях высокой степени энергоэффективности, очень качественно спроектированных и хорошо утепленных домах.

Источник