Интервью Dr. Hans-Peter Zehnder о высоких технологиях энергоэффективных климатических систем

Единый энергоблок Zehnder ComfoBox Apart c рекуперирующей вентиляционной установкой и рассольно-водяным тепловым насосом

Основанное в XIX веке швейцарское предприятие Zehnder добилось выдающихся результатов в разработке комплексных энергоэффективных систем, решающих целый ряд задач, включая снабжение дома свежим, увлажнённым, предварительно нагретым или охлаждённым в вентиляционной установке воздухом, а также нагрев воды для отопительной системы и бытовых нужд с помощью теплового насоса.


Тепловой насос, получивший признание как одна из самых экологичных технологий, извлекает накопленную под землёй энергию солнца с высочайшей эффективностью, которая к тому же из года в год растёт благодаря дальнейшему развитию технологий. Тепло земли повсеместно доступно независимо от климата и представляет собой экологически чистый и неограниченно возобновляемый источник энергии, который может с большим успехом применяться на всей территории России. Обыкновенная вода выступает в качестве универсального носителя тепла, выполняя круглый год функции отопления или охлаждения посредством батарей, излучающих панелей или системы «умный пол».

Воздух параллельно с водой тоже выполняет большую работу по энергосбережению, потому что вытяжной воздух способен отдавать большую часть накопленного в доме тепла и влажности приточному воздуху, и лишь после этого его можно называть отработанным. Такие технологии предназначены для низкоэнергетических и пассивных домов, они нашли широкое применение в первом Активном доме России, построенном в прошлом году благодаря участию российских и зарубежных компаний, лидирующих в разработке энергосберегающих систем и решений.

Одной из компаний-участниц стала Zehnder, успешно реализующая курс по созданию высоких технологий, соответствующих целям устойчивого развития, под началом четвёртого поколения руководителей, экологически-ответственного новатора Dr. Hans-Peter Zehnder, который сегодня в специальном интервью для читателей эко-портала Хвоя рассказывает о наиболее энергоэффективных климатических системах, разработанных как для строящихся эко-домов, так и для термической санации существующих зданий.

Hvoya:

Ведущие немецкие организации по повышению энергоэффективности строительства, такие как DENA и BDH, рекомендуют при термической санации выбирать батареи той же ширины, что и окна, и устанавливать их непосредственно под окном. Почему такой вариант считается оптимальным? Какими факторами определяется энергоэффективность батареи и в чём преимущества батарей Zehnder?

Установка под окнами батарей, соответствующих им по ширине


Dr. Hans-Peter Zehnder:

Как известно, тело с более высокой температурой передаёт своё тепло телу или среде с более низкой температурой в виде излучения или конвекции до тех пор, пока между ними не пропадают температурные различия и их температура не становится одинаковой. Поток энергии всегда происходит только с высокого уровня температуры к низкому.

Даже если теплоизоляция современных окон очень хороша и почти достигает таких же показателей, как и утеплённые внешние стены, тем не менее в комнате зачастую присутствует разница температур между стеной и поверхностью окна. Поскольку человек по причине температуры своего тела (37° С) отдаёт тепло окружающей среде, то более холодные поверхности окон получают больше тепла, чем более тёплые стены. Это разница ощущается кожей и в зависимости от её величины воспринимается как менее приятная.

Если батарея устанавливается под окном, то происходит компенсация прохлады окна с помощью установленной под ним батареи, которая излучает тепло, выравнивающее разницу температур и создающее комфортные ощущения.

Батареи без конвекторных пластин имеют более высокий показатель теплового излучения, нагревающее не воздух, а сначала преобразующееся в тепло там, где расположены твёрдые объекты, которыми оно поглощается. Таким образом воспринимаемая температура повышается, при этом температура воздуха может быть на самом деле ниже, чем воспринимаемая температура. При естественном или вентилируемом обмене воздуха в таком случае требуется лишь нагрев воздуха до низких температур, остальное необходимое тепло достигается с помощью теплового излучения. Это похоже на действие солнечного излучения зимой, когда несмотря на низкую температуру воздуха воспринимаемая температура ощутимо выше.

Энергоэффективность батареи определяется, помимо всего прочего, следующими параметрами: возможностью управления с помощью вентиля термостата, коротким временем реакции (несколько минут при температурных изменениях в комнате, происходящих по причине внутренней нагрузки или солнечного излучения, в случае отоплении пола это занимает несколько часов). Тем самым могут быть использованы внутренние источники тепла без перепадов комнатной температуры, которые неизбежно происходят при отоплении пола. Энергия, необходимая для отопления с помощью батарей, сводится к минимуму благодаря совместному использованию внутренних и внешних источников тепла. Никаким иным способом невозможно сберечь больше энергии, кроме как передавая тепло напрямую поверхностям, накапливающим тепло в комнате. Это означает наивысшую энергоэффективность.

Задняя необогреваемая панель (отражающий экран) на батареях Zehnder предотвращает излучение тепла в направлении внешней стены и тем самым сокращает потери тепла, происходящие по причине разнице температур между тёплой внутренней стороной стены и холодной внешней.

Гидравлическое выравнивание в батареях Zehnder, способствующее наиболее энергоэффективному распределению воды в разных помещениях, осуществляется с помощью полученного от клиента коэффициента протока вентиля, который устанавливается на нём в качестве заводских настроек.

Подытоживая, можно сказать, что чем больше перепадов в уровне внутренней нагрузки, тем больше возможностей для энергосбережения с помощью батарей.

Гидравлическое выравнивание


Hvoya:

Ваша компания разработала низкотемпературные батареи, которые совместимы с тепловыми насосами. В чём особенности их работы?

Dr. Hans-Peter Zehnder:

Производительность батареи определяется её поверхностью, теплопередачей в воду и воздух и наконец, разницей температур. Если температура воды на входе и выходе, как в случае с тепловым насосом как источником тепла, значительно ниже, т.е. вместо обычных 75/65° С, например, только 45/40° С, то уменьшается разница температур для теплопередачи, что в данном случаев сокращает производительность батареи примерно в два раза. Если такой вариант недопустим, то вентиляторы со стороны воздуха могут повысить производительность. Компания Zehnder разработала подходящее оборудование, в том числе с учётом охлаждения в летнее время, когда разница температур ещё меньше.

Hvoya:

Внешние стены с обширным остеклением приносят больше света, но и больше холода, от которого можно отгородиться с помощью конвекторных батарей. Какова производительность конвекторов по сравнению с радиаторами, могут ли они тоже использоваться с альтернативными источниками энергии?

Dr. Hans-Peter Zehnder:

Как я уже объяснил, батареи отдают тепло в виде излучения или конвекции, в чём и состоит разница в двух видах батарей. Обусловленные проектированием показатели излучения радиаторной батареи составляют максимум 35%, а конвекторной максимум 15%. Оставшийся процент в обоих случаях – это теплопередача с помощью конвекции.

Эта разница очевидна, когда температура воды на входе ниже, например 45° С. Конвекционная доля тепла в таком случае снижается и радиаторами, и конвекторами в большей степени, чем доля излучения. Результатом этого становится то, что конвектор будет отдавать немного меньше тепла, чем радиатор той же номинальной мощности. Речь, впрочем, идёт о нескольких процентах. Проектировочное бюро знает о таких особенностях и потому выбирает конвекторные или радиаторные батареи подходящего размера.

Альтернативные источники энергии совместимы и с радиаторными, и с конвекторными батареями в том случае, если в качестве носителя тепла выступает горячая вода, температура которой выше, чем в комнате. Подходящие для батарей методы, вырабатывающие тепло, включают в себя тепловые насосы, сгорание биогаза, конденсирующие котлы или появившиеся на рынке двигатели Стирлинга, которые одновременно вырабатывают электричество и тепло.

В случаях остекления с использованием конвекторов под полом предусмотрены модели с вентиляторами, которые благодаря большему движению воздуха имеют большую по сравнению с моделями без вентиляторов производительность тепла с коэффициентом от 2 до 3, при этом они работают очень тихо.

Конвекторные батареи под полом вдоль остекления


Hvoya:

Высочайшая энергоэффективность инфракрасных потолочных панелей Zehnder была отмечена премией CIBSE профессионального института инженеров строительной сферы. В чём преимущества потолочных панелей? Можете ли Вы их их сравнить с системами «умного пола»?

Dr. Hans-Peter Zehnder:

Инфракрасные излучающие панели Zehnder и отопительные-охладительные потолки работают по принципу излучения. В отопительный сезон они отдают своё тепло преимущественно в виде теплового излучения. В принципе инфракрасные панели, также как и отопительно-охладительные потолки могут быть использованы как для охлаждения, так и для отопления с помощью реверсивного теплового насоса. Летом, в сезон охлаждения тепловое излучение от людей, приборов, техники, прямого и косвенного солнечного излучения поглощается панелями в виде поднимающегося тёплого воздуха и соответственно охлаждается ими, функция поглощения используется на крыше для подготовки горячей бытовой воды.

Что касается температуры воздуха при использовании излучающих панелей, то в отопительный сезон она на 2-3° С ниже, а в охладительный, на 2-3° С выше, чем воспринимаемая температура. Это позволяет снизить энергопотребление на 40% по сравнению с конвекционными системами. Уровень комфорта при этом высок благодаря малому движению воздуха, а высота потолков в помещениях никак не сказывается ни на функционировании системы, ни на уровне энергосбережения. Поэтому по сравнению с отоплением воздуха потолочные панели обеспечивают ещё больший уровень энергосбережения в помещениях с высоким потолком.

Терморасширенный графит отличается очень малой плотностью (только 1,5 кг/м²) и одновременно высокой теплопроводностью, которая выше, чем у меди, что позволяет достичь равномерного распределения температуры по всей поверхности модуля. Благодаря этому температура поверхности очень близка к средней температуре воды.

В обычных отопительно-охладительных панелях разница между средней температурой воды и поверхностью модуля намного выше. Поэтому энергоэффективность графитовых панелей Zehnder гораздо выше, чем обычных панелей, передающих тепло от воды посредством медных трубок в алюминиевых профилях, которые частично, полосами подводятся к излучающей/поглощающей поверхности.

Что касается систем отопления пола, «умного пола», то производительность тепла и холода в них очень ограничены. В отопительный сезон из-за того, что максимальная температура поверхности ограничена по причине комфорта её восприятия человеком. Самая большая мощность пола в охладительный сезон – это примерно 30 Вт/м², при этом всё равно возникают проблемы с уровнем воспринимаемого комфорта, такие как теплоотвод и холод по ногам.

Графитовые панели Zehnder Carboline


Hvoya:

Какие задачи способно решать изобретённая Zehnder установка PremiVent, которая была отмечена наградами и в Германии, и в Швейцарии?

Dr. Hans-Peter Zehnder:

Не во всех объектах санации есть возможность для централизованной установки вентиляционной системы повышенной энергоэффективности. PremiVent представляет собой быструю, доступную и энергоэффективную альтернативу вентиляционным системам стандартного типа, например ComfoAir 550, которые по тем или иным причинам не могут быть установлены. Индивидуальный вентиляционный прибор встраивается одновременно с заменой окна там, где необходим приток свежего воздуха.

Индивидуальный прибор комфортной вентиляции PremiVent с встречно-перекрёстным энтальпийским теплообменником обеспечивает не только приток свежего воздуха, но и разумное использование отработанного воздуха. Показатель рекуперации тепла из вытяжного воздуха составляет 80%, а экономия энергии вплоть до 17 кВт·ч/м² в год, т.е. 25% энергопотребления комнаты. Непрерывная вентиляция прибора намного эффективнее неконтролируемой вентиляции с помощью открывания окна вручную. Таким образом возможен дополнительный энергосберегающий потенциал 19 кВт·ч/м² в год.

Встроенный энтальпийский теплообменник обеспечивает необходимую влажность воздуха, предотвращая появление конденсата или плесени летом. Зимой при сухости воздуха в помещениях, как, например, в России, теплообменник помогает повысить влажность воздуха, создавая комфортный климат в доме. Установленные фильтры приточного воздуха позволяют сократить количество пыли и цветочной пыльцы, что облегчает жизнь аллергикам.

Установка прибора осуществляется непосредственно под подоконником, позволяя использовать существующие ниши окна. Тем самым отпадает необходимость в затратном и трудоёмком сверлении и в занимающих много места вентиляционных каналах. При установке PremiVent сначала встраивается монтажный блок, в который после завершения монтажа окон вставляется и подключается вентиляционный модуль. Такой способ позволяет защитить прибор во время строительных работ и облегчает доступ к нему для последующего техобслуживания.

Hvoya:

Сейчас доступны различные технологии, предназначенные для использования в доме накопленной под землёй солнечной энергии. Расскажите, пожалуйста, о Вашей системе ComfoBox с тепловым насосом и грунтовым теплообменником.

Dr. Hans-Peter Zehnder:

Система ComfoBox в настоящее время поставляется с рассольно-водяным тепловым насосом, который соединён с подземными скважинами. На глубине примерно 100 метров можно практически круглый год получать воду 8 градусов тепла. Тепловой насос способен из таким образом добытой энергии подготовить горячую воду как для домашнего хозяйства, так и для отопительной системы. Эти же подземные 8 градусов могут в летнее время с помощью грунтовых теплообменников охлаждать посредством батарей или «умного пола». Следуя этому принципу, зимой внешний холодный воздух может быть предварительно нагрет. Такие способы использования подземной энергии очень энергоэффективны.

Hvoya:

Какие меры по энергетической и термической санации старых зданий дают в холодном регионе наибольшие энергосбережение при наименьших затратах?

Dr. Hans-Peter Zehnder:

Это целиком зависит от состояния имеющегося оборудования, поэтому ответить в общем виде невозможно. Если будет проведена только теплоизоляция фасадов и замена окон, то стоимость этих процедур будет очень высока, амортизация же произойдёт только через 20-30 лет. А в случае замены отопительной системы на новую с термостатными вентилями и с конденсационной техникой или установки тепловых насосов и батарей с высокой составляющей излучения, которые предназначены для низкотемпературных систем, затраты окупаются примерно за 10 лет.

Hvoya:

В ЕС с 2020 года все новые строения должны соответствовать стандартам низкого энергопотребления, которых можно достичь уже сегодня. Тем не менее, можно ли в будущем ожидать от индустрии повышения коэффициента трансформации в тепловых насосах?

Dr. Hans-Peter Zehnder:

Улучшение коэффициента трансформации – это длительный процесс. Уже в этом году мы планируем установить в комплексной системе ComfoBox новое поколение рассольно-водяных тепловых насосов, который при стандартных условиях смогут увеличить коэффициент трансформации с 4,3 до 4, 7. В следующем году мы выводим на рынок ComfoBox типа воздух/вода с коэффициентом трансформации около 4.0. Для достижения этих целей мы внедряем самые передовые разработки – модулирующие тепловые насосы с инверторной технологией.

Вентиляционная установка с рекуперацией тепла и влажности ComfoAir550 в Активном доме России

Hvoya:

Какие результаты показывает установленный в первом Активном доме России система комфортной вентиляции ComfoAir 550? Какой уход необходим ей?

Dr. Hans-Peter Zehnder:

Пользователи системы и мы очень довольны. Система функционирует с запланированными показателями эффективности, в частности, даже в этих климатических условиях была достигнута рекуперация 85% тепла из вытяжного воздуха для передачи в свежий. Фильтр очищается раз в полгода, никаких особенностей или неполадок в работе агрегата не обнаружено.

Hvoya:

Большое спасибо за участие в строительстве первого Активного дома России и за познавательное интервью! Успехов Вам во всех Ваших экологических начинаниях!

Универсальный полотенцесушитель Zehnder Roda с электропатроном и тепловентилятором


© Все права на текст защищены и принадлежат Dr. Hans-Peter Zehnder и эко-порталу Хвоя.
© Все права на изображения защищены и принадлежат Zehnder.

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s