ным увеличение годового показателя эффективности до 5,0. Температура воды в системе отопления автоматически поддерживается в соответствии с температурой наружного воздуха. Благодаря автоматическому контролю в работе системы отопления учитывается также действие других источников тепла, например солнечной радиации.

Тепловые насосы представляют собой экологически чистые системы, которые способствуют сбережению энергии и уменьшению образования СО2. Более того, они позволяют управлять потребностью в тепловой энергии. Модернизация электростанций и существующих заводов в будущем повысит значимость тепловых насосов. Модернизированные электростанции, парогазовые установки, комбинированная выработка тепловой и электрической энергии (где процесс, конечно, синхронизирован с системой нагрева) - области применения тепловых насосов, которые значительно лучше систем, основанных на сжигании газа или жидкого топлива, благодаря термодинамическим преимуществам и возможности использования возобновляемой энергии. Постепенно применение тепловых насосов охватит всю область генерирования низкотемпературного тепла для отопления помещений.

В заключение можно сказать, что тепловые насосы с использованием возобновляемой энергии и регенерацией тепла являются наиболее перспективной системой выработки тепловой энергии. В будущем эти системы займут прочное место на рынке.

10.4. Системы вентиляции воздуха

Начало энергосбережению в жилых зданиях было положено улучшением тепловой изоляции стен и крыш. В начале 1980-х гг. вентиляционные потери тепла жилых зданий составляли приблизительно 30 % от общего потребления тепла. Следующим шагом стали действия, направленные

286

на уменьшение потерь через окна и двери. Для новых зданий доля потерь тепловой энергии при вентиляции составляет приблизительно 45 % общей потребности, а для зданий с низким потреблением энергии – 65 %. В настоящее время каждый вновь построенный дом оборудован окнами совершенной конструкции с величиной k-фактора от 0,6 до 1,7 Вт/(м2·К). В зданиях более ранней постройки с целью уменьшения потерь тепла были установлены окна с двойным остеклением. Все это приводит к тому, что естественный обмен воздуха в помещениях становится недостаточным.

Нет никаких гарантий, что со временем потребление тепловой энергии будет сокращаться. Все еще большую роль играет неосведомленность людей о том, как рационально обогреть и проветрить свой дом. Исследования, проведенные в 1987 г., показали, что проветривание через окна было намного продолжительнее, чем ожидалось. В результате этого эксперимента выяснилось, что большинство жителей вообще не знает, сколько времени следует проветривать помещения. С учетом не поддающихся контролю действий человека были сделаны расчеты объективно необходимых объемов вентиляции, чтобы в дальнейшем минимизировать связанные с нею потери энергии.

После реконструкции старых зданий, в которых были установлены уплотненные окна, стала сказываться недостаточность естественной вентиляции. Обычно в зданиях старой постройки имеются тепловые мосты в стенах и крыше. В этих местах появлялась сырость вследствие недостаточного удаления пара, выделяющегося в помещении.

Использование механических систем вентиляции позволяет решить обе проблемы, возникающие при естественной вентиляции, – высокие потери тепловой энергии при избыточной вентиляции и повышенная влажность при недостаточной. При этом ставится задача сокращать уровень потребления тепловой энергии в жилых зданиях. Однако требования санитарных норм вынуждают удалять большое количество теплого воздуха из помещений.

287

Решением этого противоречия может быть регенерация тепловой энергии, запасенной в использованном воздухе. Регенерация тепловой энергии с помощью теплообменников уже широко используется в мощных вентиляционных системах, которые устанавливаются в гостиницах, универмагах, больницах и т. д.

Сейчас имеются различные вентиляционные системы для жилых зданий. Очень простой и недорогой способ состоит в использовании местных механических систем вентиляции. Устройства, оборудованные теплообменником (рис. 10.23), монтируются в стенах или окнах и могут обеспечить каждую комнату достаточным количеством свежего воздуха.

Рис. 10.23. Система вентиляции с теплообменником:

1– теплообменник;

2– вентилятор;

3 – фильтр

Однако при использовании механических систем вентиляции с теплообменниками в неуплотненных зданиях, в которых воздух в большом количестве поступает естественным путем, сбережение энергии невозможно. Если доля естественной вентиляции через различные неплотности в

288

здании велика, то доля воздуха, проходящего через систему вентиляции, соответственно мала, что уменьшает эффект регенерации тепловой энергии. Более того, потребление энергии электрическими двигателями неэффективной системы вентиляции должно быть добавлено к общему расходу энергии. Это означает, что здание должно иметь достаточную степень уплотнения, чтобы механическая система вентиляции была эффективна. Для старых зданий естественная вентиляция воздуха не должна превышать 0,3 ч-1 ( р = 50 Па). В зданиях с низким потреблением энергии этот показатель должен быть не выше 0,1 ч-1.

Чтобы система вентиляции была эффективной, ее работу необходимо согласовать с работой системы нагрева. Это особенно сложно, когда в системах вентиляции используются тепловые насосы для регенерации тепловой энергии. Здесь необходимы новые разработки в области одновременного контроля вентиляции и системы нагрева. Совместная система должна работать таким образом, чтобы фоновая подача тепла обеспечивалась системой вентиляции с регенерацией энергии, а система нагрева покрывала пиковые тепловые нагрузки (рис. 10.24, а, б).

Механические системы вентиляции должна быть оборудованы экономичными двигателями, которые необходимо постоянно совершенствовать.

В настоящее время механические системы вентиляции не являются общедоступными вследствие относительно высокой стоимости. Но они имеют большие достоинства, создающие повышенный комфорт, позволяя

•использовать фильтр для очистки поступающего воздуха;

•снизить уровень внешнего шума благодаря использованию второго фильтра с абсорбирующим веществом;

•держать окна постоянно закрытыми, что важно по соображениям безопасности.

289