Для отопления дома и других домашних нужд не всегда потребна высокотемпературная тепловая энергия
High temperature thermal energy is not always necessary for house heating and other home needs

Чем выше требуемая температура, тем дороже ее получить из альтернативных источников и сохранить.
Поэтому высокая температура теплоносителя нам не всегда нужна.

Ветер, солнце и вода - остужайся,
опасность перегрева!

( ФОТОГРАФИЯ: АВГУСТ 2006. БОЛГАРИЯ, ЧЕРНОЕ МОРЕ, ОКОЛО ВАРНЫ )

Поэтому мы решили идти по легкому пути. Какая тепловая энергия, точнее - теплоноситель с какой температурой нужен для автономного дома?

Не для всех домашних потребителей тепловой энергии нужна температура в 65 градусов Цельсия. 65 градусов - это стандарт температуры бытовых отопительных систем для города Варна.

Зимой температура поступающей в дом воды есть около +3 °C. Для кухонных, хозяйственных нужд и перед получением горячей воды эту очень холодную воду хорошо бы подогреть хотя бы до +15 °C, а еще лучше до +25 градусов. Для получения теплой воды вполне достаточна температура теплоносителя +30...+40 градусов.

Свежий зимний воздух, поступающий в помещения из теплообменника вентиляционной системы (осуществляющим теплообмен между выбрасываемым из дома и забираемым с улицы воздухом), есть смысл нагревать до +25 °C. Для этой цели также достаточна температура теплоносителя +30...+40 градусов.

Потребности в низкотемпературном теплоносителе не есть незначительные потребности, как кажется на первый взгляд. В большинстве случаев для хозяйственных нужд мы пользуемся горячей водой с температурой до +50 °C. То есть, больше половины энергии, необходимой для получения горячей воды зимой можно взять из низкотемпературного источника. От +3 до +25 градусов (на 22 градуса) вода нагревается теплоносителем с температурой +30...+40 градусов, а нагрев от +25 до +50 (на 22 градуса) - теплоносителем с температурой до +75. В краны-смесители есть смысл подавать не холодную забортную воду с температурой +3 градуса, а теплую температурой +25 градусов.

Подогрев свежего зимнего воздуха в вентиляционной системе - это может быть 1/3 расходов энергии для отопления.

Низкотемпературный источник тепла можно также использовать как источник тепла для теплового насоса. И в подходящий момент, то есть, когда есть ветер, являющийся энергией для компрессора теплового насоса, нагревать высокотемпературный теплоаккумулятор.

Таким образом, нам нужно два теплоаккумулятора: один низкотемпературный, с температурой воды +30...+40 °C, а второй - высокотемпературный, с температурой воды +60...+100°C.

В некоторых ситуациях тепловой насос в режиме отбора тепла из окружающего воздуха может давать (как "отходы") холод с низкой температурой. Хорошо бы иметь и третий аккумулятор тепловой энергии, аккумулятор холода -20...-10 °C. Холод от этого аккумулятора можно использовать для холодильного шкафа, охлаждения воздуха в помещениях вместо кондиционера (electrical air condition). И для... получения электрического тока, например элементами Пелтье (Peltier modules) - помещая элементы Пельтье в тепловой поток между высокотемпературным теплоаккумулятором и аккумулятором холода.

Для водяного отопления вообще температура теплоносителя выше +40 может быть не нужной - если есть радиаторы с достойной площадью теплообмена с комнатным воздухом. Для этого вовсе не обязательно обвешивать стены алюминиевыми отопительными радиаторами. Я несколько лет прожил в квартире с отопительными стенами почти у Полярного круга - в этой квартире зимой был самый приятный микроклимат. Кстати, "теплые полы" - полы с нагревом - имеют существенные недостатки: на них нельзя ставить низкую деревянную мебель, стелить ковры, мыть их водой - она тут же испарится и окажется в воздухе.

О стеновом отоплении - то есть, использовании внутренних стен в качестве отопительных водяных радиаторов: обычная полиэтилен-алюминиевая труба в виде заливается легким бетоном - получается межкомнатная перегородка. Бетон облицовывается кафелем, камнем, или штукатурится и белится известкой (например, "сельская штукатурка"). Из личного опыта известно, что один погонный метр нагревателя, проложенного в бетонной стене, нагревает приблизительно 0,8 квадратных метра стены. Если для теплоизолированной комннаты площадью 20 квадратных метров и высотой потолка 2,75 метра достаточно отопительного радиатора с эффективно нагреваемой поверхностью около 3 квадратных метров при температуре теплоносителя +65 градусов, то при стеновом отоплении двух комнат с общей перегородочной стеной - каждая комната по 20 метров - может быть достаточно всего 7-10 метров полиэтилен-алюминиевой трубы или просто полиэтилен-МД трубки - если домашнее отопление работает не под давлением.

Конечно, если используется отопление в стенах - нельзя использовать никакие синтетические материалы - даже водоэмульсионная и латексная краски "фонят" - на теплой стене они пахнут. Если между деревянной мебелью и теплой стеной есть воздушный конвекционный промежуток в 5-10 сантиметров, то мебель за зиму обычно не рассыхается.

Таким образом, всё энергопотребление для отопления дома сводится к температуре теплоносителя +40 градусов, а горячее водоснабжение - более чем на 3/4 (если в краны-смесители подавать теплую и горячую воду вместо обычно подаваемых холодной и горячей).

P.S.
Инфракрасное тепло от камина, в котором горят дрова (эко-топливо), является очень приятным дополнением к отоплению в стенах. Камин с водяной рубашкой может играть роль резервного источника тепла при экстремально низких температурах.

2006-2007

постоянный интернет-адрес этой статьи
"Для отопления дома и других домашних нужд не всегда потребна высокотемпературная тепловая энергия"
http://camru.org/articles/high_temperature_thermal_energy_is_not_always_necessary.html