В 1990-х годах во многих европейских странах вступили в силу новые законы о теплосбережении, позволяющие осуществлять дальнейшее сокращение выбросов СО2. Этими законами определяется годовая потребность тепла, необходимого для здания, в зависимости от его геометрического характера; величина этой потребности выражается числом A/V в функции внешней поверхности и внутреннего объема. Чтобы наглядно представить, о чем идет речь, приведем пример. Скажем, если для некоего дома годовая потребность тепла в 1994 году по закону определялась как 17 606 кВт час/год, то в 1995 году эта потребность составляла уже 12 292 кВт час/год, а по нормам 1999 года — 8 064 кВт час/год. Снижение потребления энергии на 30-70 кВт час/год составляет экономию в 25-30%. Основными факторами изменений стали увеличение использования солнечной энергии, снижение теплопотерь в зданиях, а также теплопотерь, возникающих в процессе воздухообмена (проветривания) (рис. 1-2).
Около 50% тепла, производимого отопительным оборудованием мощностью 5 кВт, обычно используемым для обогрева коттеджей, приходится на теплопотери! Смысл законов о теплосбережении состоит в том, сократить их до 18%. Однако для этого необходимо совершить значительный шаг вперед в разработке новых видов отопительного и вентиляционного технического оборудования. Необходимо обеспечить потребителю не только соответствующий ассортимент обогревательных приборов, которые работают на различных видах топлива — газовых, масляных, электрических и отражающих, но и, кроме того, улучшить использование энергии, внедрять мини-насосы с низкой потерей тепла, новые средства и оборудование, которые повышают эффективность нагрева воды и отопления.
Основной вопрос практического исполнения подобных законов, иначе говоря, главная задача развития технологии состоит в том, чтобы найти оптимальную конструкцию 5-киловаттного бойлера и отопительного оборудования, позволяющую в квартире со средней площадью 100 м2 добиться необходимой экономной эксплуатации, энергосбережения и одновременно с этим — снижения вредных выбросов. Можно ли сделать необходимое оборудование более миниатюрным в установленных рамках рентабельности, чтобы при этом его размеры позволяли обслуживать одну или две квартиры? Какой должна быть система энергопотребления — центральной, децентрализованной, прямой или косвенной? С помощью какой среды следует передавать тепло (через воду, воздух или другие носители)? Какие строительные материалы нужно использовать, чтобы добиться наилучшего теплового режима в зданиях? Можно ли разработать отопительное оборудование мощностью в 3-4 кВт, способное возвращать или перегонять тепло? Даже из простого перечисления отдельных, наиболее важных вопросов ясно видно, что практическое осуществление подобных законодательных инициатив предполагает необходимость решить многочисленные задачи, связанные с новыми разработками. Необходимо решить и еще одну проблему: какое отопительное, вентиляционное оборудование и какая система подачи горячей воды обеспечат наилучшее решение проблемы экономичного использования энергии.
Рис. 1. По международным стандартам потребность здания в тепле определяется по функции A/V, где V обозначает строение как объем брутто (масса стен + жилая площадь), V = V, + V2 = совокупности сопряженных площадей и объемов; А = F, … + F2 + … F5 — сумма внешних поверхностей здания
a) неэффективное решение: одноэтажное строение с большой площадью;
b) дополнительная поверхность, составляющая несколько процентов (F5), может увеличить застроенную или используемую площадь и объем вплоть до 30-40%
Рис. 2. Эффективность обогрева и потребления энергии в здании зависит от теплоизоляции стен и ограничивающих конструкций, от способа отопления жилого пространства и не в последнюю очередь от ориентирования здания в окружающей местности
Перечислим лишь несколько возможных вариантов: применение современного вентиляционного оборудования с целью использования внешнего и внутреннего тепла для обогрева; горячее водоснабжение, основанное на применении солнечной энергии; распределение тепла с помощью современных технических устройств, способных быстрее реагировать на колебания температуры и быстро выравнивать ее (ведь общеизвестно, что для поддержания определенной температуры требуется меньше энергии, чем для ее первоначального получения): контролируемая вентиляция, при которой часть тепла уходящего воздуха можно повторно использовать с помощью тепловых мини-компенсаторов, с помощью комбинированных обогревающих/ охлаждающих систем (регулирование температуры отдельно по каждому помещению); обратное извлечение тепла обогревающих, охлаждающих и вентиляционных установок с помощью тепловых мини-насосов, это особенно актуально при использовании традиционного отопительного оборудования, которое выбрасывает большое количество СО2; более широкое, чем принято сегодня, использование тепла от горячей воды; применение установок для нагрева воды, объединенных с тепловыми насосами, работающими на солнечной энергии.
