Инновации в кондиционировании

Источник материала:

Использование вторичного тепла в рамках «пассивного» дома является одним из самых действенных способов экономии электроэнергии. Поэтому сегодня особенно актуальным стало появление на мировом рынке совершенно новых видов кондиционеров, реализующих принцип рекуперации.

Для европейцев, которые давно и не понаслышке знакомы с проблемой дороговизны тепла и электричества, пассивные дома – привычная реальность. В целом это здание, которое почти (а иногда и полностью) автономно, не излучает тепла в окружающую среду, практически не потребляет (а иногда даже производит) электричество и при этом соответствует всем требованиям современного комфорта.

Идея пассивного дома возникла в конце 1980‑х годов прошлого века, когда немецкий инженер Вольфанг Файст представил расчет здания, ненуждающегося в обогреве. Уже через пять лет теорию поверили практикой – в 1991 году в Дармштадте был построен первый пассивный дом, потребляющий тепла в 10 раз меньше чем обычно. Тогда же были сформулированы пять базовых принципов пассивного дома.

Во‑первых, максимально эффективная теплоизоляция ограждающих конструкций здания. Расчеты показали, что для не слишком холодного климата Центральной Германии достаточен слой утеплителя в 30–40 см (для сравнения, такой эффект дает кирпичная стена толщиной 6–8 м!). Для самых же холодных областей, например, России толщина слоя не превысит полу­метра. Нужно заметить, что системы теплоизоляции, делающие более энергоэффективными и обычные дома, существуют уже не один десяток лет. Одна из них – вентилируемый фасад – слой наружного утепления и «экран» из облицовки на легком металлическом каркасе, который крепится к стенам с помощью кронштейнов. В итоге получается своеобразный «чехол», надеваемый на здание и защищающий его не только от естественных воздействий (осадков, ветра, палящего солнца и пр.), но также от холода и жары.

Во‑вторых, использование современных пластиковых окон с многокамерными стекло­пакетами и низким показателем теплопотерь через стекло. Рама и створки таких окон собираются из ПВХ-профиля, в котором может быть от 3 до 5 камер. Это значительно снижает теплопроводность оконного блока. Между рамой и створками находится 2–3 контура уплотнений, которые обеспечивают герметичность закрытого окна. Кроме того, в стеклопакетах используются особые стекла с металлическим напылением, способные отражать тепловое излучение.

В‑третьих, ликвидируются так называемые мостики холода (стыки ограждающих конструкций, металлические части строительных элементов и прочее), через которые происходят теплопотери. Как правило, такие детали либо заменяются на пластиковые, либо применяются специальные защитные покрытия.

В‑четвертых, здание делается герметичным, ведь именно при воздухообмене происходит потеря до 25 % тепловой энергии. А для эффективного воздухообмена устраиваются системы принудительной вентиляции. Причем чтобы снизить потери и в этом случае, был разработан пятый принцип.

Он предусматривает использование вторичного тепла, то есть его рекуперацию. Воздух, который подается в здание, пропускается через теплообменник, где забирает часть тепла у исходящего потока. Зимой это позволяет согреть его до комфортных температур, а летом – использовать для подогрева воды в системе ГВС. В современных пассивных зданиях эффективность рекуперации может достигать 80 %.

В результате теплоэнергопотребление такого здания не превышает 15 кВт на один квадратный метр в год. Для большей наглядности вообразите, что помещение в 60 квадратных метров отапливается одной 60‑ваттной лампочкой накаливания!

Даже с учетом того, что энергия сегодня обходится относительно дешево, строительство если не абсолютно «пассивных», то энергоэффективных зданий – многообещающий тренд. Например, опыт столицы Татарстана – Казани, где сейчас реализуется программа «Энергоэффективный квартал», – показал, что сокращение энергопотерь за счет модернизации (оптимизация систем отопления и водоснабжения, утепление домов, замена окон, осветительных приборов) дает экономию в 25–30 %.

Комфорт или экономия?

К сожалению, при общем недостатке площадей в городах особого выбора между пассивными (или просто энергоэффективными) и обычными зданиями просто нет. Поэтому возможность маневра в снижении затрат на помещение довольно ограничена. Тем не менее резервы есть и их не так сложно задействовать. Например, если разобраться в перечисленных выше принципах «пассивного» здания, можно увидеть, что каждый из них применим даже в условиях одного помещения. Что мешает, например, при неизбежном ремонте заменить окна или утеплить стены? Несколько сложнее с организацией воздухообмена и обогревом помещений: кондиционеры и обогреватели – потребители львиной доли электроэнергии и постоянный источник растущих трат на коммунальные платежи.

На первый взгляд, можно пойти по простому пути: например, запретить использование обогревателей зимой и кондиционеров летом. В общем и целом это дает значимый эффект. Скажем, такая корпоративная политика сработала прошлым летом в Японии, где из-за дефицита электроэнергии было введено ее лимитирование.

Правительство страны призвало население и бизнес сократить на 15 % энергопотребление, что было воспринято с пониманием. В результате в токийском метро каждый день на три часа отключали кондиционеры. То же самое происходило и в крупных торговых центрах, офисах компаний и даже на заводах. Чтобы компенсировать дискомфорт, рекомендовано было изменить дресс-код: традиционные костюмы и галстуки даже в самых консервативных компаниях заменили легкие слаксы и рубахи с коротким рукавом. Резко подскочили продажи вееров и ручных аккумуляторных вентиляторов.

Понятно, что для Японии, пережившей грандиозную катастрофу, такой шаг был во многом вынужденной мерой. А сработает ли тотальная экономия в отечественных условиях, вопрос довольно проблематичный. Например, согласно действующим нормативам СанПиН при стандартном 8‑часовом рабочем дне температура воздуха в офисных помещениях не должна превышать +28 ⁰C. Каждые полградуса сверх этого сокращают допустимое служебное время на час. А при достижении в помещении +33 ⁰C работа прекращается вовсе.

Нужно заметить, что и формально допустимые температурные «рекорды» негативно влияют на рабочий настрой: снижение производительности труда в связи с некомфортной температурой в помещениях.

Таким образом, кондиционер или обогреватель превращается из «роскоши» в средство стимуляции производительности труда. И очевидно, что в этой ситуации нужно искать оптимальное решение, позволяющее снизить энергозатраты и расходы на коммунальные платежи.

В той же Японии энергосбережение подтолкнуло производство и продажу высокоэффективной климатической техники: в прошлом «экономном» году на 60 % подскочили продажи энергосберегающих «умных» кондиционеров. И, надо сказать, это вполне объяснимо: помимо создания комфорта, они способны на реализацию пятого принципа пассивного дома – рекуперацию тепла, причем даже в условиях одного помещения.

Сегодня на мировом рынке появились кондиционеры, которые на практике реализует принцип рекуперации. В гидромодуле, расположенном внутри помещения, тепло или холод от хладагента передаются воде, которая циркулирует в системах холодо- и теплоснабжения. В кондиционере подобного вида можно использовать фанкойлы различного типа и мощности, «теплые» полы, встроить в него накопительный водяной бак (200–400 л) для горячей воды. Более того, для подобной кондиционирующей системы предусмотрена возможность питания от солнечных батарей.

Но если солнечная энергетика может показаться экзотикой, то накопительный бак позволяет серьезно экономить на бытовых расходах. Вода в бойлере благодаря рекуперации тепла нагревается до температуры 80 ⁰C. Это не только дает возможность решить проблему дешевого горячего водоснабжения, но и гарантирует безопасность использования воды: при таком нагреве погибает практически вся патогенная микрофлора.

Мощности такого кондиционера вполне достаточно для обеспечения потребностей среднего помещения (площадью 100–200 м²) в кондиционировании и горячем водоснабжении.

Для небольших помещений (площадью до 100 м²) оптимальным решением будет мульти-сплит система: кондиционер, в котором один наружный блок обеспечивает работу 2–5 внутренних. Конечно, это не столь инновационное решение, как система с рекуператором, однако использование инверторного мульти-сплита позволит более чем в 2 раза сократить расход электроэнергии на кондиционирование помещения по сравнению с обычными кондиционерами. При этом современная производительная мульти-сплит система способна обеспечить суммарную мощность охлаждения до 11 кВт.

Если же речь идет о большом здании, то здесь не обойтись без канальной или мультизональной системы. Один наружный блок мультизональной системы способен обеспечить работу до 32 внутренних блоков различного типа, «разбросанных» в радиусе до 125 м и даже находящихся на различных этажах (с разницей до 5 м по высоте). А мощные канальные кондиционеры обеспечивают и приток свежего воздуха в помещения.

Облегчить работу кондиционера или системы отопления и еще больше снизить расходы на энергию и тепло помогут современные энергосберегающие окна. Опыт показал, что для понижения температуры с 30 ⁰C до 24 ⁰C в помещении с обычными окнами кондиционер должен работать 7–8 часов. Если же поставить пластиковые конструкции, время работы сокращается вдвое!

Помимо этого есть и другие очевидные способы снизить расходы, например, на офисные помещения. Так, международная организация Greenpeace разработала очень простую программу «Зеленый офис», которая сводится, фактически, к нескольким рекомендациям. Например, даже банальное выключение на ночь освещения или оргтехники способно сэкономить до 40 % потребляемой энергии. Чтобы доказать эффективность своей методики, Greenpeace поставил эксперимент на себе. В результате расходы одного из их российских офисов сократились на 12 %. Основную экономию дали установка счетчиков водоснабжения, снижение расходов на распечатку документов и светодиодное освещение.

В нашей стране к понятию «экологическая корректность» отношение скорее ироничное. Однако ведь и «пассивные» здания, и энергоэффективная техника не столько экологичны, сколько экономичны. Парадоксально, но уменьшение нагрузки на окружающую среду приводит к ощутимой выгоде для самых далеких от природоохраны людей и организаций. Простое следование правилу «уходя, гасите свет», применение сберегающих ламп, современного отопительного и климатического оборудования помогает сократить затраты на содержание помещения на 30–50 %. Вполне заметная цифра, чтобы проявлять экологическую сознательность.

По материалам компании GREE Electric Appliances Inc