Меню
Това са термопомпени сплит системи. Всеки климатик премества енергия във вид на топлина от едно място на друго. Сплит обозначава, че системата се състои от едно тяло извън сградата и едно или повече тела вътре в нея. Най-разпространени са стенните климатици, които се предлагат в два основни вида:
Почти всички климатици имат възможност да работят в режими на отопление и охлаждане. Малка е разликата в цената им спрямо климатик работещ само на охлаждане.
Благодарение възможността за регулиране оборотите на компресора, потребяемата ел.мощност на инверторните климатици се понижава (до 30 – 40 %). Когато температурата в помещението се приближава до желаната, те превключват в режим на работа с по-ниска мощност. По този начин поддържат температурата в оптимални граници – без излишни загуби на електроенергия и при по-ниски нива на шум.
На пазара мощността на климатиците е добила популярност в названията “седмица”, “деветка”, “дванайска” и “осемнайска”. Всъщност това е топлинната мощност на климатика, дадена в хиляди BTU (Британски Топлинни Единици). 1 BTU представлява количеството топлина, необходимо да се повиши температурата в един паунд вода с един градус Фаренхайт.
За да се ориентирате в мощността на даден климатик, използвайте съотношението 3.41 BTU = 1 W. Така например климатик “деветка” (9 000 BTU) има 9000/3.41 = 2640 W мощност (обикновено стойността се дава за режим на охлаждане).
Съвременните климатици имат сравнително висока енергийна ефективност. Всеки 1 kW консумирана електрическа енергия, те преобразуват в около 4 kW топлинна енергия.
Има две стойности, с които производителите характеризират тази ефективност:
В зависимост от горивото има различни котли:
При обикновените котли на твърдо гориво (цепени дърва или въглищни брикети) облужването е трудоемко и мръсно, макар и доста евтино.
Пиролизните котли осигуряват по-добро оползотворяване на горивото (пепел под 4-5%) и имат възможност за непрекъснато горене за 8-12 часа, т.е могат да работят с 1-2 зареждания дневно. Постигат КПД до 85%. Работят на принципа на суха дестилация на дърва, до отделянето на генераторен газ, който смесен с малко въздух, се подава за горене. За постигане максимална ефективност на изгаряне, дървесината трябва да е с колкото може по-ниска влажност (до 20-30%), за да не се изразходват калориите ѝ за изпарение на влагата. Нужно е осигуряване на минимално електрозахранване (около 40W), за осигуряване процеса на ефективно изгаряне. Пиролизен котел с мощност 14-35kW от среден клас струва около 2000 евро.
При котлите и камините на пелети ефективността е много висока, КПД до 94%. Те са удобни за обслужване – с автоматично дозиране, подаване и запалване на горивото, с възможност за самопочистване и с електронно контролиране процеса на горене и постигане на желаната температура. Дървените пелети са пресовани дървесни отпадъци с малки размери (диаметър 6-10 мм и дължина 20-30 мм), затова позволяват автоматично подаване, за разлика от дървените брикети, които са около десет пъти по-едри. Изгарят ефективно, като оставят много малко пепел (под 1-2%). Изсипват се в бункери и чрез шнек се насочват към горивната камера. Пелетите струват около 160-180 евро за тон (1 тон стига за отопляване на обем от 75 м3 на сезон) и са около 1.5 пъти по-скъпи от дървените брикети. За направа на пелети се използват също и костилки от плодове, дървесна кора, дървесни трески и други отпадъци от дърводобива. Пелетен котел с мощност 17-35kW от среден клас струва около 3200 евро, като често е необходим и допълнителен пепелосъдържател за около 500-600 евро. За инсталиране и обслужване на котлите, при които използваме складирано гориво, е необходимо допълнително обслужващо помещение с площ около 4м2 и височина 2.50-2.60м.
При електрическите и при газовите стенни котли е възможно инсталиране без необходимост от специално обслужващо помещение. Някои от котлите, освен за отопление, са пригодени и за подгряване (проточно) на гореща вода за битови нужди. При по-големи сгради (с необходима мощност над 100kW) е икономически целесъобразно да се използват и т.нар когенератори. Когенераторът, чрез двигател с вътрешно горене произвежда електрическата енергия, като чрез топлообменник на димните газове практично използва остатъчната топлина от процеса. Двигателят обикновено се захранва на природен газ или на биогаз. Тригенераторните системи, освен топлина, могат да произвеждат и хлад. На пазара вече се предлагат и микрокогенератори, работещи на по-малка мощност (около 25kW), но все още са твърде скъпи за приложение.
Термопомпата не произвежда топлина, а използва механична енергия за преместване на топлината (там, където вие желаете – във или извън помещенията). Така че тя работи в два режима – отопление или охлаждане. Хладилникът и климатикът са термопомпени агрегати.
Устройството на термопомпата се състои от два топлообменника, компресор и хладилен агент. Съвременните термопомпи имат висока ефективност на преобразуване на електрическата енергия (от 1 kW консумирана електрическа енергия се добиват около 4 kW топлинна енергия, при температура на външния въздух 7°С).
Системата се управлява от температурни датчици и оптимизира разхода на електрическа енергия.
Този тип агрегати имат допълнителен топлообменник, който оползотворява топлинната енергия на изсмуквания от помещенията въздух:
Тази енергия в други случаи се губи в околната среда, особено в режим охлаждане. Чрез рекуператора се постига значителна икономия на енергия. Повечето рекуператори оползвотворяват топлината и от работата на самия компресор – за подгряване на битова топла вода.
При изпълнението на топлоизолация, често се гледат сантиметри топлоизолация, без да се обърне достатъчно внимание на външната дограма. От 2010г. в България е задължително изискването за СЕ маркировка на прозорците и външните врати.
Някои от по-важните коефициенти, които задължително трябва да бъдат посочени от производителите на дограма в СЕ маркировката на продукта са:
Проветряване (вентилация) е процесът на въздухообмен в сграда за осигуряване на пресен въздух за обитателите. Освен подобряване на топлоизолацията, при планирането на сградата не трябва да се пренебрегва и качеството на въздуха в нея.
Има множество причини, поради които се налага да проветряваме:
За осигуряване на свеж въздух, в близкото минало не се правеше нищо, тъй като дограмите не бяха добре уплътнени и пропускаха достатъчно въздух. При използването на новите PVC и алуминиеви дограми жилищата се “херметизираха” и въздухът стана нездравословен за дишане. Появиха се конденз, влага и мухъл в домовете. За постигане на оптимален микроклимат в помещенията, е необходимо сигуряване на повече от 25-30м3/ч пресен въздух на човек, при относителна влажност 50%-60%. Проветряването е необходимо сутрин във всички помещения, за около 20-30 минути, още 3-4 пъти през деня, както и след готвене, къпане или сушене на пране.
Най-честите начини за проветряване на помещенията са:
Микро-вентилацията е най-лесния начин за саморегулираща се вентилация*. При проветряване чрез микровентилация се разчита единствено да се осигури преминаване на въздух през дограмата, без да се прави принудителна циркулация на въздуха в помещенията. Саморегулирането е в зависимост от силата на външния въздушен поток. Специална пластинка, монтирана в крилото на дограмата, се затваря автоматично, ако налягането на въздушния поток отвън се увеличи над определено ниво.
Вентилация с автоматичен режим на действие, без необходимост от участие на обитателите.
Този тип агрегати имат допълнителен топлообменник, който оползотворява топлинната енергия на изсмуквания от помещенията въздух:
Тази енергия в други случаи се губи в околната среда, особено в режим охлаждане. Чрез рекуператора се постига значителна икономия на енергия. Повечето рекуператори оползвотворяват топлината и от работата на самия компресор – за подгряване на битова топла вода.
Равномерен топлинен комфорт означава:
Нека разгледаме двата варианта за отопление/охлаждане през зимата/лятото:
А) Помещение с масивни стени (тухла, бетон) *:
Затоплянето (охлаждането) е бавно, поради акумулирането на топлина (хлад) към стените. Бавно се постига усещане за достатъчно топлина (прохлада). Съществува топлинен дискомфорт. Проветряването през зимата (лятото) с отваряне на прозорци или врати води до топлинни загуби и усещане за хлад (жега). Стремежът е към бързо затваряне на прозореца или вратата. Възстановяването на топлинните загуби след проветряване е бавно, поради бавното излъчване на усвоената топлинна енергия от стените обратно към помещението. На практика не се осигурява усещане за равномерен топлинен комфорт.
Б) Помещение със стени от гипсокартон и минерална вата:
Затоплянето (охлаждането) е изключително бързо, поради липсата на поглъщане на топлина (хлад) към стените. Бързо се постига усещане за достатъчно топлина (прохлада). Постига се топлинен комфорт. Проветряването през зимата (лятото) с отваряне на прозорци или врати води до топлинни загуби и усещане за хлад (жега). Стремежът е към бързо затваряне на прозореца или вратата.
Възстановяването на топлинните загуби след проветряване е бързо, поради липсата на акумулираща способност на стените. Цялата подавана топлина (хлад) се усеща веднага от обитателите, бързо се компенсират топлозагубите от отваряне на прозорци или врати. Като резултат се осигурява усещане за равномерен топлинен комфорт. Освен топлинната инерция, важен фактор за топлинния комфорт е и достатъчната топлоизолация на сградите. При къщи с добра топлоизолация имаме малки топлозагуби. Така след определено време помещенията са се затоплили (охладили) и от този момент нататък отоплителните (охладителните) им тела включват рядко, работят за кратко и след определен интервал изключват. На практика липсва непрекъснат еднопосочен приток на топлина (прохлада). Поради това се създава усещане за равномерен топлинен комфорт.
Забележки:
1. В добре ослънчени помещения (юг, запад) с масивни стени, през зимата ефектът на акумулиране с последващо излъчване на топлина осигурява усещане за топлинен комфорт. Но този комфорт не е равномерен. Проблемът се явява през лятото, когато в тези помещения е почти невъзможно да се постигне усещане за достатъчно прохлада.
2. В силно засенчени помещения (север) с масивни стени, през лятото ефектът на акумулиране с последващо излъчване на хлад осигурява усещане за топлинен комфорт. Но този комфорт не е равномерен. Проблемът се явява през зимата, когато в тези помещения е почти невъзможно да се постигне усещане за достатъчно топлина.
С намаляването на запасите от изчерпаеми енергийни източници, все повече се увеличава цената от тяхното използване. Тъй като сградният фонд има най-голям общ дял в потреблението на енергия, са създадени обективни измерители, даващи ясна представа колко енергия изразходва дадена сграда. Наред с изчисленията за отопление на сградата, вече се следят и параметрите за нейното охлаждане. Като основен показател за енергийна ефективност на сградите е въведен общият годишен разход на енергия за отопление, охлаждане, осветление, гореща вода и уреди.
Годишният разход на енергия се характеризира чрез два показателя: потребна енергия и първична енергия.
Потребната енергия е годишното количество енергия, което се доставя или трябва да бъде доставено в сградата;
Първичната енергия се определя, като потребната енергия се увеличи със съответстващите ѝ загуби за добив (производство) и пренос;
Специфичния разход на енергия се определя като общият годишен енергиен разход (kWh), се отнесе спрямо площта на сградата (м2). Така се получава мерна единица kWh/м2 за година. В зависимост от тази стойност, всяка сграда попада в съответен клас на енергоефективност (вж.графиката). За новите сгради ще се издава енергиен паспорт, отразяващ енергийните им характеристики.
Коефициентът на топлопроводност λ (“ламбда”- стойност) изразява количеството топлина, която преминава през даден материал – за 1m2 площ, за 1 секунда, през 1m дебелина, при 1 градус разлика между температурите от двете страни на разглеждания материал.
Измерва се във [W/m.K] Топлопроводността се определя за еднородни материали. Колкото по-малка е стойността на λ, толкова по-добри топлоизолационни свойства има съответния материал.
Коефициентът на топлопреминаване U отчита количеството топлина, която преминава през ограждащите елементи – за 1m2 площ, за 1 час, при 1 градус разлика между температурите от двете страни на разглеждания елемент. Измерва се във [W/m2.K] Изчислява се, като се вземат предвид поотделно дебелините и коефициентите на топлопроводност на всички материали, от които тези елементи са изградени. Колкото по-малка е стойността на U, толкова по-добри топлоизолационни свойства има съответния елемент.
Съгласно Наредба №7 за енергийна ефективност, се допускат следните максимални стойности на коефициента на топлопреминаване:
Коефициентът U не е абстрактно понятие, а дава ясна представа за количеството топлина, което губим всекидневно.
Ще видим това в следния пример:
Да разгледаме 1m² от стена. Нека нейният коефициент е U=0,35 W/m².K (ново строителство след 2009г). Външната средномесечна температура за януари е -0,4°C. Нека в помещението поддържаме средна температура от +20°C. Температурната разлика е +20°C – (-0,4°C) = 20,4 K (където ”K”е градус келвин). Всеки час през тази стена ще преминават: 0,35W/m².K х 1m² х 20,4°K = 7,1W топлина. За месец януари през този 1m² стена ще изгубите 7,1W х 24h х 31 дни = 5,3kWh топлина. Това ще струва: 5,3kWh x 0,19 лв/kWh [1] = 1 лв за всеки квадратен метър (изчислението е за 1m² стени, при прозорците [2] тази цена е около 5 лв). Умножете този разход по цялата площ на всички външни стени и прозорци.
[1] Цената за 1 kWh, при двойнотарифен електромер на битови потребители (към ЧЕЗ) е: Дневна: 0,08750 лв (без ДДС); Нощна:0,03833 лв (без ДДС). Към горните цени се заплащат допълнително по 0,08646 лв (без ДДС) за мрежови услуги (зелена енергия, пренос, достъп и т.н.) Така получаваме следните крайни цени (с ДДС): Дневна: 0,208752 лв; Нощна: 0,149748лв за 1 kWh. Часовете за дневна и нощна тарифа на ток през януари са следните: Дневна 6:00-22:00; Нощна 22:00-6:00. За да не изчисляваме с дневна и с нощна тарифа, можем да пресметнем колко е усреднената тарива за денонощие: – За януари имаме 16 дневни часа x 0,21 лв = 3,36 лв и 8 нощни часа х 0,15 лв = 1,20 лв. Сумарно, за денонощието имаме общо 4,56 лв. Разделяме 4,56 лв на 24 часа и така получаваме средно по 0,19 лв за 1 kWh електроенергия.
[2] При прозорците топлопреминаването е около 5 пъти по-голямо. Стойността е валидна за петкамерна PVC дограма 70мм от среден клас, с 24мм двуслоен стъклопакет и К стъкло.
Паропропускливостта е свойството на материала да позволява преминаването през него на водни пáри. Все по-голямо внимание се обръща на това важно свойство, поради зачестилите проблеми с появата на конденз и мухъл в сградите. За всеки материал коефициентът µ (“мю”-стойност) отразява степента на дифузионно съпротивление срещу преминаването на водни пáри, измерено спрямо свойствата на въздуха. Колкото по-голяма е стойността на µ, толкова по-малко водни пáри могат свободно да преминават през този материал.
За сравнение, ето стойностите на µ за някои материали:
България е изоставаща страна по отношение на енергийната ефективност. В прилаганите решения за топлоизолация на сградите все още преобладава практиката “минимална инвестиция, без дълготраен ефект”. Принципно, за да се поддържа постоянна температура в помещението, топлозагубите трябва непрекъснато да бъдат компенсирани от работата на отоплителната инсталация.
Кое ще струва повече – всекидневното възстановяване на изгубена енергия или еднократната инвестиция за топлоизолация на конкретната сграда? – този въпрос трябва да си зададе всеки. Още повече при непрекъснатото увеличение на основните конвенционални енергоносители. Само за една година поскъпването им е средно с около 8-10%, като това се обявява за планиран и приемлив ръст.
При топлоизолиране на сградите е необходимо да се спазват определени изисквания:
Най-често топлоизолацията се свързва със стените. Действащите наредби (Наредба 7 за енергийна ефективност) регламентират твърде ниски изисквания за постигане на енергийна ефективност. От опит можем да кажем, че топлоизолация от 8см EPS (стиропор) пред 25см тухлена стена, са крайно недостатъчни, въпреки че отговарят на изискванията на наредбата за U≤0,35 W/m².K. Нещо повече – масова практика е санирането на сгради с 5см стиропор (EPS).
Важно свойство е паропропускливостта на топлоизолационния материал на стената, тъй като има опасност непреминалите водни пари да кондензират в стената. От друга страна, при топлоизолация с минерална вата (на стени и покриви) се използват пароконтролиращи мембрани, които не позволяват количеството на водни пари да надвиши определено ниво и това да влоши топлоизолационните качества на ватата. Като правило пароконтролиращи мембрани се поставят отвътре, откъм страната на помещението.
За постигане на енергийна ефективност е необходимо да се отнесем с внимание към всички елементи на сградата. Топлоизолационните свойства на дограмата често се свеждат до параметрите на профила, без да се отделя достатъчно внимание на стъклопакета (вж.Дограма).
Топлоизолацията на основата също често бива подценявана – тя е с недостатъчна дебелина (2-3см XPS) и често се поставя от долната страна на основата, като цокъла бива оставен неизолиран (допускат се топлинни мостове). Практично решение е поставянето на топлоизолационния слой върху плочата на основата. В този случай топлоизолацията на пода застъпва с дебелината си топлоизолацията на стените и така се избягва топлинен мост.
Топлинната инерция показва акумулиращата способност на материалите. Тя показва тяхното съпротивление срещу температурни промени. Материалите с голяма топлинна инерция могат да акумулират и отдават значително количество топлинна енергия. При промяна на околната температура те относително бавно променят своята, като забавят промяната в температурата на помещението, в което се намират. Накратко казано, масивните стени бавно се нагряват и бавно отдават топлина.
Важно е да се знае, че:
Стандартът “Пасивна къща” постига съкращаване в потреблението на енергия до 80-90%, в сравнение с ново строителство след 1995г.
Основни изисквания, задължителни за стандарта :
Топлинен мост е елемент от сградата, през който количеството преминала топлина е по-голямо, отколкото през останалата част.
Термомостът, за разлика от моста не е постижение. Това е пункт от сградата, в който се губи топлина, в резултат на температурна разлика между вътрешния и външния въздух. Прекъсването на термомостовете представлява прекъсване на топлообмена между топлопроводимите елементи на сградата и външния въздух. Това става чрез поставянето на външна топлоизолация.
Съществуват ветрогенератори с вертикална и хоризонтална ос на въртене. И двата вида изискват стартова скорост на вятъра около 2-3м/сек и работна скорост около 25м/сек. Турбините се монтират на мачти (с обтяжки), които имат височина минимум от 6м (около 12-15м при средните модели). При турбините с хоризонтална ос, система за следене посоката на вятъра завърта роторните витла срещу въздушния поток. Ветрогенераторите с вертикална ос са независими от посоката на вятъра. Те имат и по-ниска стартова скорост в сравнение с конвенционалните, безшумни са, без вибрации на мачтата. Затова са приложими дори и в градски или извънградски фамилни къщи.
Инвестицията в среден модел (с мощност 5-10kW) ветрогенератор струва около 9 000-18 000 евро.
Вятърната енергетика все още изглежда непривлекателна за инвестиране в широки мащаби. Законът за енергията от възобновяеми източници (ЗЕВИ) не дава ясна и стабилна рамка за развитието на проектите. Вятърните централи изискват огромни инвестиции в проучване и измерване на вятърен ресурс, проектиране, осигуряване на подходящо оборудване и строителство, а няма яснота дали проектът ще възвърне направената инвестиция. От друга страна, ако не бъдат направени необходимите проучвания, съществува реална възможност вятърната централа да бъде неефективна. Освен това, преобладаващите ветроскрости на територията на България са ниски (до средни) и затова конвенционалните вятърни турбини не са ефективни.
Най-големите ветропаркове са концентрирани в Североизточна България, където ветроскоростите са по-високи, но съществуващата електропреносна мрежа е с малък капацитет, недоразвита поради традиционно селскостопанския характер на района. Нужно е разполагането на високоволтажна инфраструктура в недоразвитите региони. Силата на вятъра около бреговете все още е твърде недостатъчно използвана за производство на енергия.
Обикновено вятърните централи работят най-ефективно между 4 и 6 часа сутринта, когато потреблението на енергия е ниско. Така, заради непостоянната си работа, те не могат да участват в баланса на енергийни мощности за територията на България (често дори се оказват рискови за системата).
Възобновяеми (енергийни) източници са всички източници, които практически не се изчерпват при използването им от хората за добив на енергия.
Известни досега ВЕИ са:
Геотермалните инсталации извличат топлина от земята през зимата и отвеждат топлина от сградата обратно в земята през лятото. Използват относително постоянната температура на почвата или подпочвената вода като топлинен източник. Подпочвеният слой на дълбочина повече от 3м целогодишно е с температура около 7-14° С. На по-голяма дълбочина колебанията на температурата намаляват още повече .
България има 448 мегавата доказан потенциал на геотермален ресурс.
Слънцето е най-големия енергиен източник за Земята. Всяка секунда до атмосферата на Земята достигат около 1,35 kW/m2 енергия, като само за една седмица слънцето ни дава повече, отколкото можем да получим от всички налични енергийни запаси на планетата.
В климатично отношение България се нарежда сред “слънчевите страни” в света. Слънчевите дни в различните райони на страната са между 250 и 300 за година (около 2000 – 2400 часа).
Макар и на външен вид да си приличат, има съществена разлика между соларните и фотоволтаичните (PV) панели.
Соларните панели (слънчеви колектори) се нагряват пряко от слънцето и системата произвежда топла вода.
Фотоволтаичните панели генерират електричeство (прав ток) от слънчева светлина. Електричеството от тях може да се съхранява в специални батерии, да се консумира директно или да се продаде на местната електрическа компания.
Биомасата е органичен материал, който може да бъде използван (директно или сред преобразуване) за производството на енергия. Основни групи източници на биомаси са:
