V moji pasivni hiši...

"Pozimi mora biti hladno," je rekel klasik. Izkazalo se je, da ni potrebno. Poleg tega ni nujno, da je za kratek čas topel, umazan, smrdljiv in škodljiv za okolje.

Trenutno imamo lahko v naših domovih toploto, ne nujno zaradi kurilnega olja, plina in elektrike. Sončna, geotermalna in celo vetrna energija so se v zadnjih letih pridružile stari mešanici goriv in energentov.

V tem poročilu se ne bomo dotikali še vedno najbolj priljubljenih sistemov, ki temeljijo na premogu, nafti ali plinu na Poljskem, saj namen naše študije ni predstaviti tisto, kar že dobro poznamo, ampak predstaviti sodobne, privlačne alternative v smislu varstva okolja in varčevanja z energijo.

Seveda je tudi ogrevanje na zgorevanje zemeljskega plina in njegovih derivatov precej prijazno do okolja. Vendar pa ima s poljskega vidika slabost, da nimamo dovolj virov tega goriva za domače potrebe.

Voda in zrak

Večina hiš in stanovanjskih zgradb na Poljskem se ogreva s tradicionalnimi kotlovskimi in radiatorskimi sistemi.

Centralni kotel se nahaja v ogrevalnem centru ali individualni kotlovnici objekta. Njegovo delo temelji na dovajanju pare ali tople vode po ceveh do radiatorjev, ki se nahajajo v prostorih. Klasični radiator - navpična konstrukcija iz litega železa - je običajno nameščen v bližini oken (1).

1. Tradicionalni grelec

V sodobnih radiatorskih sistemih se topla voda do radiatorjev dovaja s pomočjo električnih črpalk. Topla voda odda svojo toploto v radiatorju, ohlajena voda pa se vrne v kotel za nadaljnje ogrevanje.

Radiatorje lahko z estetskega vidika zamenjamo z manj »agresivnimi« panelnimi ali stenskimi grelniki – včasih jih imenujemo celo t.i. dekorativni radiatorji, razviti ob upoštevanju zasnove in dekoracije prostorov.

Radiatorji te vrste so veliko lažji po teži (in običajno po velikosti) kot radiatorji z litoželeznimi lamelami. Trenutno je na trgu veliko vrst radiatorjev te vrste, ki se razlikujejo predvsem po zunanjih dimenzijah.

Številni sodobni ogrevalni sistemi imajo skupne komponente s hladilno opremo, nekateri pa zagotavljajo tako ogrevanje kot hlajenje.

Imenovanje HVAC (ogrevanje, prezračevanje in klimatizacija) se uporablja za opis vsega in prezračevanja v hiši. Ne glede na to, kateri sistem HVAC se uporablja, je namen vse ogrevalne opreme izkoristiti toplotno energijo iz vira goriva in jo prenesti v bivalne prostore za vzdrževanje udobne temperature okolice.

Ogrevalni sistemi uporabljajo različna goriva, kot so zemeljski plin, propan, kurilno olje, biogoriva (kot je les) ali električna energija.

Uporaba sistemov prisilnega zraka puhalna pečica, ki preko mreže kanalov dovajajo ogrevan zrak v različna področja doma, so priljubljeni v Severni Ameriki (2).

2. Sistemska kotlovnica s prisilnim kroženjem zraka

To je na Poljskem še vedno relativno redka rešitev. Uporablja se predvsem v novih poslovnih stavbah in v zasebnih domovih, običajno v kombinaciji s kaminom. Sistemi za prisilno kroženje zraka (vklj. mehansko prezračevanje z rekuperacijo toplote) zelo hitro prilagodite sobno temperaturo.

V hladnem vremenu služijo kot grelec, v vročem pa kot hladilna klimatska naprava. Tipični za Evropo in Poljsko se CO sistemi s pečmi, kotlovnicami, vodnimi in parnimi radiatorji uporabljajo samo za ogrevanje.

Sistemi prisilnega zraka jih običajno tudi filtrirajo, da odstranijo prah in alergene. V sistem so vgrajene tudi naprave za vlaženje (ali sušenje).

Pomanjkljivosti teh sistemov so potreba po namestitvi prezračevalnih kanalov in rezerviranju prostora zanje v stenah. Poleg tega so ventilatorji včasih hrupni in premikajoči se zrak lahko širi alergene (če enota ni pravilno vzdrževana).

Poleg nam najbolj znanih sistemov, tj. radiatorji in enote za dovod zraka, obstajajo tudi drugi, večinoma moderni. Od hidravličnega centralnega ogrevanja in prisilnega prezračevanja se razlikuje po tem, da ogreva pohištvo in tla, ne samo zraka.

Zahteva polaganje znotraj betonskih tal ali pod lesenimi tlemi plastičnih cevi, namenjenih za toplo vodo. Je tih in na splošno energetsko učinkovit sistem. Ne segreje se hitro, ampak dlje zadrži toploto.

Obstaja tudi »talna obloga«, pri kateri se uporabljajo električne inštalacije vgrajene pod tla (običajno keramične ali kamnite ploščice). So manj energetsko učinkoviti kot sistemi za toplo vodo in se običajno uporabljajo le v manjših prostorih, kot so kopalnice.

Druga, sodobnejša vrsta ogrevanja. hidravlični sistem. Podnožni grelniki vode so nameščeni nizko na steno, tako da lahko vlečejo hladen zrak izpod prostora, nato ga segrejejo in vrnejo nazaj v notranjost. Delujejo pri nižjih temperaturah kot mnogi.

Ti sistemi uporabljajo tudi centralni kotel za ogrevanje vode, ki teče skozi cevni sistem do ločenih grelnih naprav. Pravzaprav je to posodobljena različica starih vertikalnih radiatorskih sistemov.

Električni panelni radiatorji in druge vrste se običajno ne uporabljajo v glavnih sistemih ogrevanja doma. električni grelnikipredvsem zaradi visokih stroškov električne energije. Vendar pa ostajajo priljubljena dodatna možnost ogrevanja, na primer v sezonskih prostorih (kot so verande).

Električni grelniki so enostavni in poceni za namestitev, ne potrebujejo cevovodov, prezračevanja ali drugih distribucijskih naprav.

Poleg običajnih panelnih grelnikov obstajajo tudi električni sevalni grelniki (3) ali grelne sijalke, ki prenašajo energijo na predmete z nižjo temperaturo preko elektromagnetno sevanje.

3. Infrardeči grelec

Odvisno od temperature sevalnega telesa se valovna dolžina infrardečega sevanja giblje od 780 nm do 1 mm. Električni infrardeči grelniki oddajajo do 86 % svoje vhodne moči kot sevalno energijo. Skoraj vsa zbrana električna energija se pretvori v infrardečo toploto iz žarilne nitke in jo pošlje naprej skozi reflektorje.

Geotermalna Poljska

Geotermalni ogrevalni sistemi – zelo napredni, na primer na Islandiji, so vedno bolj zanimivikjer se pod (IDDP) vrtalni inženirji vedno bolj pogrezajo v notranji vir toplote planeta.

Leta 2009 se je med vrtanjem EPDM po nesreči razlil v rezervoar magme, ki se nahaja približno 2 km pod zemeljsko površino. Tako je bila pridobljena najmočnejša geotermalna vrtina v zgodovini z zmogljivostjo okoli 30 MW energije.

Znanstveniki upajo, da bodo dosegli srednjeatlantski greben, najdaljši srednjeoceanski greben na Zemlji, naravno mejo med tektonskimi ploščami.

Tam magma segreje morsko vodo na temperaturo 1000°C, tlak pa je dvestokrat višji od atmosferskega. V takih pogojih je mogoče ustvariti superkritično paro z močjo 50 MW, kar je približno desetkrat več kot pri tipični geotermalni vrtini. To bi pomenilo možnost dopolnitve za 50 tisočakov. Hiše.

Če bi se projekt izkazal za učinkovitega, bi lahko podoben izvajali tudi v drugih delih sveta, na primer v Rusiji. na Japonskem ali v Kaliforniji.

4. Vizualizacija t.i. plitva geotermalna energija

Teoretično ima Poljska zelo dobre geotermalne razmere, saj 80 % ozemlja države zavzemajo tri geotermalne province: srednjeevropska, karpatska in karpatska. Vendar pa realne možnosti uporabe geotermalnih voda zadevajo 40 % ozemlja države.

Temperatura vode teh rezervoarjev je 30-130 °C (ponekod celo 200 °C), globina pojavljanja v sedimentnih kamninah pa je od 1 do 10 km. Naravni odtok je zelo redek (Sudety - Cieplice, Löndek-Zdrój).

Vendar pa je to nekaj drugega. globoko geotermalno z vodnjaki do 5 km, pa še kaj, ti. plitvo geotermalno, pri katerem se toplota vira odvzema iz tal s pomočjo relativno plitve vkopane instalacije (4), običajno od nekaj do 100 m.

Ti sistemi temeljijo na toplotnih črpalkah, ki so osnova, podobno kot geotermalna energija, za pridobivanje toplote iz vode ali zraka. Ocenjujejo, da je na Poljskem že več deset tisoč tovrstnih rešitev, njihova priljubljenost pa postopoma raste.

Toplotna črpalka jemlje toploto od zunaj in jo prenaša v notranjost hiše (5). Porabi manj električne energije kot običajni ogrevalni sistemi. Ko je zunaj toplo, lahko deluje kot nasprotje klimatske naprave.

5. Shema preproste kompresorske toplotne črpalke: 1) kondenzator, 2) dušilna loputa - ali kapilara, 3) uparjalnik, 4) kompresor

Priljubljena vrsta toplotne črpalke zračnega izvora je mini split sistem, znan tudi kot brez kanalov. Temelji na relativno majhni zunanji kompresorski enoti in eni ali več notranjih klimatskih enotah, ki jih je mogoče enostavno dodati v prostore ali oddaljene predele doma.

Toplotne črpalke se priporočajo za vgradnjo v razmeroma blage klime. Ostajajo manj učinkoviti v zelo vročih in zelo hladnih vremenskih razmerah.

Absorpcijski sistemi za ogrevanje in hlajenje ne poganja jih električna energija, temveč sončna energija, geotermalna energija ali zemeljski plin. Absorpcijska toplotna črpalka deluje na enak način kot katera koli druga toplotna črpalka, vendar ima drugačen vir energije in kot hladilno sredstvo uporablja raztopino amoniaka.

Hibridi so boljši

Energetska optimizacija je bila uspešno dosežena v hibridnih sistemih, ki lahko uporabljajo tudi toplotne črpalke in obnovljive vire energije.

Ena od oblik hibridnega sistema je toplotna črpalka v kombinaciji s kondenzacijskim kotlom. Črpalka delno prevzame obremenitev, medtem ko je potreba po toploti omejena. Ko je potrebno več toplote, kondenzacijski kotel prevzame nalogo ogrevanja. Podobno lahko toplotno črpalko kombiniramo s kotlom na trda goriva.

Drug primer hibridnega sistema je kombinacija kondenzacijska enota s solarnim sistemom. Tak sistem je mogoče vgraditi tako v obstoječe kot v nove stavbe. Če si lastnik inštalacije želi več samostojnosti glede virov energije, lahko toplotno črpalko kombiniramo s fotovoltaično inštalacijo in tako za ogrevanje uporabimo električno energijo, ki jo pridobijo lastne domače rešitve.

Solarna instalacija zagotavlja poceni elektriko za napajanje toplotne črpalke. Presežek električne energije, proizvedene z električno energijo, ki se ne uporablja neposredno v stavbi, se lahko uporabi za polnjenje baterije stavbe ali proda v javno omrežje.

Velja poudariti, da so običajno opremljeni sodobni generatorji in toplotne instalacije internetni vmesniki in ga je mogoče upravljati na daljavo z uporabo aplikacije na tablici ali pametnem telefonu, pogosto od koder koli na svetu, kar lastnikom nepremičnin dodatno omogoča optimizacijo in prihranek stroškov.

Nič ni boljšega od domače energije

Seveda bo vsak ogrevalni sistem tako ali tako potreboval vire energije. Trik je v tem, da je to najbolj ekonomična in najcenejša rešitev.

Navsezadnje imajo takšne funkcije energijo, proizvedeno "doma" v modelih, imenovanih mikrokogeneracija () oz mikroTPP ().

Po definiciji je to tehnološki proces, ki sestoji iz kombinirane proizvodnje toplote in električne energije (off-grid), ki temelji na uporabi priključenih naprav male in srednje moči.

Mikro soproizvodnja se lahko uporablja v vseh objektih, kjer sta hkrati potrebni električna in toplotna energija. Najpogostejši uporabniki seznanjenih sistemov so tako posamezni prejemniki (6) kot bolnišnice in izobraževalni centri, športni centri, hoteli in različna javna podjetja.

6. Energetski sistem doma

Danes ima povprečen gospodinjski elektrar že več tehnologij za pridobivanje energije doma in na dvorišču: sončno, vetrno in plinsko. (bioplin – če so res »lastni«).

Tako lahko montirate na streho, ki jih ne gre zamenjati s toplotnimi generatorji in ki se najpogosteje uporabljajo za ogrevanje vode.

Lahko doseže tudi majhne vetrne turbineza individualne potrebe. Najpogosteje so nameščeni na jamborih, zakopanih v zemljo. Najmanjšega, z močjo 300-600 W in napetostjo 24 V, je mogoče namestiti na strehe, če je njihova zasnova temu prilagojena.

V domačih razmerah najpogosteje najdemo elektrarne z močjo 3-5 kW, ki glede na potrebe, število uporabnikov itd. - zadostuje za razsvetljavo, delovanje raznih gospodinjskih aparatov, vodne črpalke za CO in druge manjše potrebe.

Sistemi s toplotno močjo pod 10 kW in električno močjo 1-5 kW se uporabljajo predvsem v individualnih gospodinjstvih. Ideja delovanja takšne "domače mikro SPTE" je, da se vir električne energije in toplote postavi v notranjost dobavljene stavbe.

Tehnologija za pridobivanje domače vetrne energije se še izboljšuje. Na primer, majhne vetrnice Honeywell, ki jih ponuja WindTronics (7), s pokrovom, ki nekoliko spominja na kolesarsko kolo s pritrjenimi rezili, s premerom približno 180 cm, proizvedejo 2,752 kWh pri povprečni hitrosti vetra 10 m/s. Podobno moč ponujajo turbine Windspire z nenavadno vertikalno zasnovo.

7. Majhne Honeywell turbine, nameščene na strehi hiše

Med drugimi tehnologijami za pridobivanje energije iz obnovljivih virov je vredno biti pozoren bioplin. Ta splošni izraz se uporablja za opis gorljivih plinov, ki nastanejo pri razgradnji organskih spojin, kot so odplake, gospodinjski odpadki, gnoj, odpadki kmetijske in agroživilske industrije itd.

Tehnologija, ki izvira iz stare soproizvodnje, torej kombinirane proizvodnje toplote in električne energije v termoelektrarnah, je v svoji »mali« različici precej mlada. Iskanje boljših in učinkovitejših rešitev še poteka. Trenutno je mogoče identificirati več glavnih sistemov, vključno z batnimi motorji, plinskimi turbinami, sistemi Stirlingovih motorjev, organskim Rankinovim ciklom in gorivnimi celicami.

Stirlingov motor pretvarja toploto v mehansko energijo brez nasilnega procesa zgorevanja. Oskrba s toploto delovne tekočine - plina se izvaja s segrevanjem zunanje stene grelnika. Z dovajanjem toplote od zunaj se motor lahko oskrbuje s primarno energijo iz skoraj vseh virov: naftnih spojin, premoga, lesa, vseh vrst plinastih goriv, ​​biomase in celo sončne energije.

Ta tip motorja vključuje: dva bata (hladni in topli), regenerativni toplotni izmenjevalnik in toplotne izmenjevalce med delovno tekočino in zunanjimi viri. Eden najpomembnejših elementov, ki delujejo v ciklu, je regenerator, ki jemlje toploto delovne tekočine, ko ta teče iz ogrevanega v ohlajen prostor.

V teh sistemih so vir toplote predvsem izpušni plini, ki nastanejo pri zgorevanju goriva. Nasprotno, toplota iz vezja se prenese na nizkotemperaturni vir. Končno je učinkovitost cirkulacije odvisna od temperaturne razlike med temi viri. Delovna tekočina te vrste motorja je helij ali zrak.

Prednosti Stirlingovih motorjev so: visok splošni izkoristek, nizka raven hrupa, ekonomična poraba goriva v primerjavi z drugimi sistemi, nizka hitrost. Seveda ne smemo pozabiti na pomanjkljivosti, med katerimi je glavna cena namestitve.

Mehanizmi soproizvodnje kot npr Rankinov cikel (rekuperacija toplote v termodinamičnih ciklih) ali Stirlingov motor za delovanje potrebuje samo toploto. Njegov vir je lahko na primer sončna ali geotermalna energija. Proizvodnja električne energije na ta način z uporabo kolektorja in toplote je cenejša od uporabe fotovoltaičnih celic.

Poteka tudi razvojna dela gorivne celice in njihova uporaba v napravah za soproizvodnjo. Ena izmed inovativnih tovrstnih rešitev na trgu je ClearEdge. Poleg funkcij, specifičnih za sistem, ta tehnologija pretvori plin v jeklenki v vodik z uporabo napredne tehnologije. Torej tukaj ni ognja.

Vodikova celica proizvaja električno energijo, ki se uporablja tudi za proizvodnjo toplote. Gorivne celice so nova vrsta naprave, ki omogoča, da se kemična energija plinastega goriva (običajno vodikovega ali ogljikovodikovega goriva) z visoko učinkovitostjo pretvori z elektrokemično reakcijo v električno in toploto – brez potrebe po gorenju plina in uporabi mehanske energije, kot je to na primer pri motorjih ali plinskih turbinah.

Nekatere elemente lahko poganja ne le vodik, ampak tudi zemeljski plin ali t.i. reformat (plin za reformiranje), pridobljen kot rezultat predelave ogljikovodikovega goriva.

Akumulator tople vode

Vemo, da se lahko vroča voda, torej toplota, nekaj časa kopiči in hrani v posebni gospodinjski posodi. Pogosto jih je na primer mogoče videti poleg sončnih kolektorjev. Vendar pa morda vsi ne vedo, da obstaja nekaj takega kot velike zaloge toplotekot ogromni akumulatorji energije (8).

8. Odličen akumulator toplote na Nizozemskem

Standardni rezervoarji za kratkotrajno shranjevanje delujejo pri atmosferskem tlaku. So dobro izolirani in se večinoma uporabljajo za upravljanje povpraševanja v konicah. Temperatura v takšnih rezervoarjih je nekoliko pod 100°C. Velja dodati, da se včasih za potrebe ogrevalnega sistema stari rezervoarji za olje spremenijo v hranilnike toplote.

Leta 2015 prvi nemški dvoconski pladenj. To tehnologijo je patentiral Bilfinger VAM..

Rešitev temelji na uporabi fleksibilne plasti med zgornjo in spodnjo vodno cono. Teža zgornje cone ustvarja pritisk na spodnjo cono, tako da ima lahko shranjena voda temperaturo več kot 100°C. Voda v zgornjem pasu je temu primerno hladnejša.

Prednosti te rešitve so večja toplotna zmogljivost ob ohranjanju enake prostornine v primerjavi z atmosferskim rezervoarjem in hkrati nižji stroški, povezani z varnostnimi standardi v primerjavi s tlačnimi posodami.

V zadnjih desetletjih so se odločitve, povezane z podzemno shranjevanje energije. Rezervoar podzemne vode je lahko betonska, jeklena ali plastična konstrukcija, ojačana z vlakni. Betonske posode gradimo z vlivanjem betona na gradbišču ali iz montažnih elementov.

Za zagotovitev difuzijske tesnosti je na notranji strani lijaka običajno nameščen dodaten premaz (polimer ali nerjaveče jeklo). Toplotnoizolacijski sloj je nameščen zunaj posode. Obstajajo tudi konstrukcije, pritrjene samo z gramozom ali vkopane neposredno v tla, tudi v vodonosnik.

Ekologija in ekonomija z roko v roki

Toplota v hiši ni odvisna samo od tega, kako jo ogrevamo, temveč predvsem od tega, kako jo zaščitimo pred toplotnimi izgubami in upravljamo z energijo v njej. Realnost sodobne gradnje je poudarek na energetski učinkovitosti, zahvaljujoč kateri nastali objekti izpolnjujejo najvišje zahteve tako po ekonomičnosti kot obratovanju.

To je dvojni "eko" - ekologija in ekonomičnost. Vse bolj postavljena energetsko učinkovite zgradbe Zanje je značilno kompaktno telo, pri katerem obstaja nevarnost tako imenovanih hladnih mostov, t.j. mesta izgube toplote. To je pomembno za pridobitev najmanjših kazalnikov glede razmerja med površino zunanjih predelnih sten, ki se upoštevajo skupaj s tlemi na tleh, in celotno ogrevano prostornino.

Odbojne površine, kot so zimski vrtovi, je treba pritrditi na celotno konstrukcijo. Koncentrirajo pravo količino toplote, hkrati pa jo oddajajo nasprotni steni stavbe, ki postane ne le njen shramba, ampak tudi naravni radiator.

Pozimi ta vrsta blažilnika ščiti stavbo pred premrzlim zrakom. V notranjosti se uporablja načelo tamponske postavitve prostorov - prostori se nahajajo na južni strani, pomožni prostori - na severni.

Osnova vseh energetsko učinkovitih hiš je ustrezen nizkotemperaturni sistem ogrevanja. Uporablja se mehansko prezračevanje z rekuperacijo toplote, to je z rekuperatorji, ki ob izpihovanju »izrabljenega« zraka zadržujejo njegovo toploto za ogrevanje svežega zraka, ki se vpihuje v objekt.

Standard dosega solarne sisteme, ki vam omogočajo ogrevanje vode s sončno energijo. Investitorji, ki želijo v celoti izkoristiti naravo, vgrajujejo tudi toplotne črpalke.

Ena od glavnih nalog, ki jo morajo opraviti vsi materiali, je zagotoviti najvišja toplotna izolativnost. Posledično se postavijo le tople zunanje predelne stene, ki bodo strehi, stenam in stropom v bližini tal omogočile ustrezen koeficient toplotne prehodnosti U.

Zunanje stene naj bodo vsaj dvoslojne, čeprav je za najboljše rezultate najboljši troslojni sistem. Investira se tudi v okna najvišje kakovosti, pogosto s tremi stekli in dovolj širokimi toplotno zaščitenimi profili. Vsa velika okna so prednost južne strani stavbe - na severni strani je zasteklitev postavljena precej točkovno in v najmanjših velikostih.

Tehnologija gre še dlje pasivne hišeznan že več desetletij. Ustvarjalca tega koncepta sta Wolfgang Feist in Bo Adamson, ki sta leta 1988 na univerzi v Lundu predstavila prvo zasnovo stavbe, ki ne zahteva skoraj nobene dodatne izolacije, razen zaščite pred sončno energijo. Na Poljskem je bila prva pasivna zgradba zgrajena leta 2006 v Smolecu pri Wroclawu.

V pasivnih strukturah se sončno sevanje, rekuperacija toplote iz prezračevanja (rekuperacija) in vnos toplote iz notranjih virov, kot so električni aparati in stanovalci, uporabljajo za uravnoteženje potreb po toploti stavbe. Samo v obdobjih posebej nizkih temperatur se uporablja dodatno ogrevanje zraka, ki se dovaja v prostore.

Pasivna hiša je bolj ideja, nekakšna arhitekturna zasnova, kot pa posebna tehnologija in izum. Ta splošna definicija vključuje veliko različnih gradbenih rešitev, ki združujejo željo po čim manjši porabi energije – manj kot 15 kWh/m² na leto – in toplotne izgube.

Za dosego teh parametrov in prihranek denarja je za vse zunanje predelne stene v stavbi značilen izredno nizek koeficient toplotne prehodnosti U. Zunanja lupina stavbe mora biti neprepustna za nenadzorovano puščanje zraka. Podobno ima okensko stavbno pohištvo bistveno manjše toplotne izgube kot standardne rešitve.

Okna uporabljajo različne rešitve za zmanjšanje izgub, kot so dvojna zasteklitev z izolacijsko plastjo argona med njimi ali trojna zasteklitev. Pasivna tehnologija vključuje tudi gradnjo hiš z belimi ali svetlimi strehami, ki poleti odbijajo sončno energijo, namesto da jo absorbirajo.

Zeleni sistemi ogrevanja in hlajenja naredijo nadaljnje korake naprej. Pasivni sistemi maksimizirajo sposobnost narave za ogrevanje in hlajenje brez peči ali klimatskih naprav. Vendar pa že obstajajo koncepti aktivne hiše – proizvodnja presežne energije. Uporabljajo različne mehanske sisteme ogrevanja in hlajenja na sončno energijo, geotermalno energijo ali druge vire, tako imenovano zeleno energijo.

Iskanje novih načinov za pridobivanje toplote

Znanstveniki še vedno iščejo nove energetske rešitve, katerih kreativna uporaba bi nam lahko dala izjemne nove vire energije ali vsaj načine, kako jo obnoviti in ohraniti.

Pred nekaj meseci smo pisali o navidez protislovnem drugem zakonu termodinamike. eksperiment prof. Andreas Schilling z Univerze v Zürichu. Ustvaril je napravo, ki je z uporabo Peltierjevega modula ohladila devetgramski kos bakra s temperature nad 100 °C na temperaturo, ki je precej pod sobno temperaturo brez zunanjega vira energije.

Ker deluje za hlajenje, mora tudi ogrevati, kar lahko ustvari priložnosti za nove, učinkovitejše naprave, ki ne zahtevajo na primer vgradnje toplotnih črpalk.

Po drugi strani sta profesorja Stefan Seeleke in Andreas Schütze z Univerze v Posarju uporabila te lastnosti za ustvarjanje visoko učinkovite, okolju prijazne naprave za ogrevanje in hlajenje, ki temelji na ustvarjanju toplote ali hlajenju gnanih žic. Ta sistem ne potrebuje vmesnih dejavnikov, kar je njegova okoljska prednost.

Doris Soong, docentka za arhitekturo na Univerzi v južni Kaliforniji, želi optimizirati upravljanje z energijo stavbe z termobimetalne prevleke (9), inteligentni materiali, ki delujejo kot človeška koža - dinamično in hitro ščitijo prostor pred soncem, zagotavljajo samoprezračevanje ali ga po potrebi izolirajo.

9. Doris Soong in bimete

Z uporabo te tehnologije je Soong razvil sistem termoreaktivna okna. Ko se sonce premika po nebu, se vsaka ploščica, ki sestavlja sistem, premika neodvisno, enakomerno z njo in vse to optimizira toplotni režim v prostoru.

Stavba postane kot živ organizem, ki se samostojno odziva na količino energije, ki prihaja od zunaj. To ni edina ideja za »živo« hišo, razlikuje pa se po tem, da ne zahteva dodatne moči za gibljive dele. Zadostujejo samo fizikalne lastnosti premaza.

Pred skoraj dvema desetletjema je bil v Lindasu na Švedskem v bližini Göteborga zgrajen stanovanjski kompleks. brez ogrevalnih sistemov v tradicionalnem pomenu (10). Zamisel o življenju v hišah brez peči in radiatorjev v hladni Skandinaviji je povzročila mešane občutke.

10. Ena od pasivnih hiš brez ogrevalnega sistema v Lindosu na Švedskem.

Porodila se je ideja o hiši, v kateri se je zaradi sodobnih arhitekturnih rešitev in materialov ter ustrezne prilagoditve naravnim danostim uveljavila tradicionalna predstava o toploti kot nujni posledici povezave z zunanjo infrastrukturo – ogrevanjem, energije – ali celo pri dobaviteljih goriva je bila odpravljena. Če začnemo na enak način razmišljati o toplini v lastnem domu, potem smo na pravi poti.

Tako toplo, topleje ... vroče!

Slovar toplotnih izmenjevalcev

Centralno ogrevanje (CO) - v sodobnem smislu pomeni napravo, v kateri se toplota dovaja grelnim telesom (radiatorjem), ki se nahajajo v prostorih. Za prenos toplote se uporabljajo voda, para ali zrak. Obstajajo sistemi CO, ki pokrivajo eno stanovanje, hišo, več zgradb in celo cela mesta. V inštalacijah, ki se raztezajo v eni stavbi, voda kroži gravitacijsko zaradi sprememb gostote s temperaturo, čeprav je to mogoče prisiliti s črpalko. V večjih napravah se uporabljajo samo sistemi s prisilnim kroženjem.

Kotlovnica - industrijsko podjetje, katerega glavna naloga je proizvodnja visokotemperaturnega medija (najpogosteje vode) za mestno ogrevalno omrežje. Tradicionalni sistemi (kotli na fosilna goriva) so danes redki. To je posledica dejstva, da se s soproizvodnjo toplote in električne energije v termoelektrarnah doseže veliko večji izkoristek. Po drugi strani pa se vse bolj uveljavlja proizvodnja toplote samo z uporabo obnovljivih virov energije. Najpogosteje se v ta namen uporablja geotermalna energija, vendar se gradijo velike solarne termalne naprave, v katerih

kolektorji ogrevajo vodo za gospodinjske potrebe.

Pasivna hiša, energetsko varčna hiša – gradbeni standard, za katerega so značilni visoki izolacijski parametri zunanjih predelnih sten in uporaba številnih rešitev, katerih cilj je zmanjšanje porabe energije med delovanjem. Poraba energije v pasivnih stavbah je pod 15 kWh/(m²·leto), medtem ko lahko v klasičnih hišah doseže celo 120 kWh/(m²·leto). V pasivnih hišah je zmanjšanje potreb po toploti tako veliko, da ne uporabljajo klasičnega ogrevalnega sistema, temveč le dodatno ogrevanje prezračevalnega zraka. Uporablja se tudi za izravnavo potreb po toploti.

sončno sevanje, rekuperacija toplote iz prezračevanja (rekuperacija), kot tudi pridobivanje toplote iz notranjih virov, kot so električni aparati ali celo sami stanovalci.

Gzheinik (pogovorno - radiator, iz francoščine calorifère) - toplotni izmenjevalnik voda-zrak ali para-zrak, ki je element sistema centralnega ogrevanja. Trenutno se najpogosteje uporabljajo panelni radiatorji iz varjenih jeklenih plošč. V novih sistemih centralnega ogrevanja se rebrasti radiatorji praktično ne uporabljajo več, čeprav pri nekaterih rešitvah modularnost zasnove omogoča dodajanje več reber in s tem enostavno spreminjanje moči radiatorja. Skozi grelnik teče topla voda ali para, ki običajno ne prihajata neposredno iz SPTE. Voda, ki napaja celotno instalacijo, se segreva v toplotnem izmenjevalniku z vodo iz toplovodnega omrežja ali v kotlu, nato pa gre v sprejemnike toplote, kot so radiatorji.

Kotel za centralno ogrevanje - naprava za kurjenje trdnih goriv (premog, les, koks itd.), plinastih (zemeljski plin, LPG), kurilnega olja (kurilnega olja) za ogrevanje hladilne tekočine (običajno vode), ki kroži v krogu CH. V običajnem jeziku se kotel za centralno ogrevanje nepravilno imenuje peč. Za razliko od peči, ki oddaja nastalo toploto v okolje, kotel oddaja toploto snovi, ki jo prenaša, segreto telo pa gre drugam, na primer v grelnik, kjer se porabi.

kondenzacijski kotel - naprava z zaprto zgorevalno komoro. Tovrstni kotli dobijo dodatno količino toplote iz dimnih plinov, ki pri klasičnih kotlih izstopajo skozi dimnik. Zahvaljujoč temu delujejo z večjo učinkovitostjo, ki dosega do 109%, medtem ko je pri tradicionalnih modelih do 90% - t.j. bolje porabijo gorivo, kar pomeni nižje stroške ogrevanja. Učinek kondenzacijskih kotlov se najbolje vidi na temperaturi dimnih plinov. Pri klasičnih kotlih je temperatura dimnih plinov več kot 100°C, pri kondenzacijskih le 45-60°C.