Nella mia casa passiva...

"Deve fare freddo in inverno", diceva il classico. Si scopre che non è necessario. Inoltre, per mantenersi al caldo per breve tempo, non deve essere sporco, maleodorante e nocivo per l'ambiente.

Al momento, possiamo avere calore nelle nostre case non necessariamente dovuto a olio combustibile, gas ed elettricità. L'energia solare, geotermica e persino eolica si sono aggiunte negli ultimi anni al vecchio mix di combustibili e fonti di energia.

In questo rapporto, non toccheremo i sistemi ancora più popolari basati su carbone, petrolio o gas in Polonia, perché lo scopo del nostro studio non è presentare ciò che già sappiamo bene, ma presentare alternative moderne e attraenti in termini di protezione dell'ambiente e risparmio energetico.

Naturalmente anche il riscaldamento basato sulla combustione di gas naturale e suoi derivati ​​è abbastanza rispettoso dell'ambiente. Tuttavia, dal punto di vista polacco, ha lo svantaggio di non disporre di risorse sufficienti di questo combustibile per il fabbisogno interno.

Acqua e aria

La maggior parte delle case e degli edifici residenziali in Polonia sono riscaldati da sistemi tradizionali di caldaie e radiatori.

La caldaia centrale si trova nel centro di riscaldamento o nel singolo locale caldaia dell'edificio. Il suo lavoro si basa sulla fornitura di vapore o acqua calda attraverso tubi a radiatori posti nelle stanze. Il classico radiatore - struttura verticale in ghisa - viene solitamente posizionato in prossimità delle finestre (1).

1. Riscaldatore tradizionale

Nei moderni sistemi di radiatori, l'acqua calda viene fatta circolare ai radiatori tramite pompe elettriche. L'acqua calda cede il suo calore nel radiatore e l'acqua refrigerata ritorna alla caldaia per un ulteriore riscaldamento.

I radiatori possono essere sostituiti con pannelli o riscaldatori a parete meno "aggressivi" dal punto di vista estetico - a volte sono anche chiamati i cosiddetti. radiatori decorativi, sviluppati tenendo conto del design e della decorazione dei locali.

I radiatori di questo tipo sono molto più leggeri (e solitamente di dimensioni) rispetto ai radiatori con alette in ghisa. Attualmente in commercio esistono molte tipologie di radiatori di questo tipo, che differiscono principalmente per le dimensioni esterne.

Molti moderni sistemi di riscaldamento condividono componenti comuni con le apparecchiature di raffreddamento e alcuni forniscono sia il riscaldamento che il raffreddamento.

appuntamento HVAC (riscaldamento, ventilazione e aria condizionata) è usato per descrivere tutto e la ventilazione in una casa. Indipendentemente dal sistema HVAC utilizzato, lo scopo di tutte le apparecchiature di riscaldamento è utilizzare l'energia termica dalla fonte di combustibile e trasferirla agli alloggi per mantenere una temperatura ambiente confortevole.

I sistemi di riscaldamento utilizzano una varietà di combustibili come gas naturale, propano, olio combustibile, biocombustibili (come il legno) o elettricità.

Utilizzo di sistemi ad aria forzata forno ventilato, che forniscono aria riscaldata a varie aree della casa attraverso una rete di condotti, sono popolari in Nord America (2).

2. Locale caldaia impianto con circolazione d'aria forzata

Questa è ancora una soluzione relativamente rara in Polonia. Viene utilizzato principalmente nei nuovi edifici commerciali e nelle abitazioni private, solitamente in combinazione con un camino. Sistemi di circolazione dell'aria forzata (incl. ventilazione meccanica con recupero di calore) regolare la temperatura ambiente molto rapidamente.

Nella stagione fredda, fungono da riscaldatore e nella stagione calda fungono da sistema di refrigerazione dell'aria condizionata. Tipici per l'Europa e la Polonia, i sistemi a CO con stufe, locali caldaie, radiatori per acqua e vapore vengono utilizzati solo per il riscaldamento.

I sistemi ad aria forzata di solito li filtrano anche per rimuovere polvere e allergeni. Nel sistema sono integrati anche dispositivi di umidificazione (o asciugatura).

Gli svantaggi di questi sistemi sono la necessità di installare condotti di ventilazione e riservare loro spazio nelle pareti. Inoltre, le ventole a volte sono rumorose e l'aria in movimento può diffondere allergeni (se l'unità non viene mantenuta correttamente).

Oltre ai sistemi a noi più noti, es. radiatori e unità di alimentazione dell'aria, ve ne sono altri, per lo più moderni. Si differenzia dal riscaldamento centralizzato idronico e dai sistemi di ventilazione forzata in quanto riscalda mobili e pavimenti, non solo l'aria.

Richiede la posa all'interno di pavimenti in cemento o sotto pavimenti in legno di tubi in plastica predisposti per l'acqua calda. È un sistema silenzioso e complessivamente efficiente dal punto di vista energetico. Non si scalda velocemente, ma trattiene il calore più a lungo.

C'è anche il "pavimentazione", che utilizza impianti elettrici installati sotto il pavimento (di solito piastrelle in ceramica o pietra). Sono meno efficienti dal punto di vista energetico rispetto ai sistemi di acqua calda e vengono generalmente utilizzati solo in spazi più piccoli come i bagni.

Un altro tipo di riscaldamento più moderno. sistema idraulico. Gli scaldabagni a battiscopa sono montati in basso sulla parete in modo che possano aspirare aria fredda da sotto la stanza, quindi riscaldarla e riportarla all'interno. Funzionano a temperature più basse di molti.

Questi sistemi utilizzano anche una caldaia centrale per riscaldare l'acqua che scorre attraverso un sistema di tubazioni a dispositivi di riscaldamento discreti. Si tratta infatti di una versione aggiornata dei vecchi sistemi di radiatori verticali.

I radiatori a pannello elettrico e altri tipi non sono comunemente utilizzati nei principali sistemi di riscaldamento domestici. stufe elettricheprincipalmente per l'alto costo dell'elettricità. Tuttavia, rimangono un'opzione di riscaldamento supplementare popolare, ad esempio negli spazi stagionali (come le verande).

I riscaldatori elettrici sono semplici ed economici da installare, non richiedono tubazioni, ventilazione o altri dispositivi di distribuzione.

Oltre ai tradizionali riscaldatori a pannello, esistono anche riscaldatori radianti elettrici (3) o lampade riscaldanti che trasferiscono energia agli oggetti a temperatura più bassa attraverso radiazione elettromagnetica.

3. Riscaldatore a infrarossi

A seconda della temperatura del corpo radiante, la lunghezza d'onda della radiazione infrarossa varia da 780 nm a 1 mm. I riscaldatori elettrici a infrarossi irradiano fino all'86% della loro potenza in ingresso come energia radiante. Quasi tutta l'energia elettrica raccolta viene convertita in calore infrarosso dal filamento e inviata ulteriormente attraverso i riflettori.

Polonia geotermica

I sistemi di riscaldamento geotermico - molto avanzati, ad esempio in Islanda, sono di crescente interessedove sotto (IDDP) gli ingegneri di perforazione si stanno immergendo sempre più nella fonte di calore interna del pianeta.

Nel 2009, durante la perforazione di un EPDM, si è riversato accidentalmente in un serbatoio di magma situato a circa 2 km sotto la superficie terrestre. È stato così ottenuto il pozzo geotermico più potente della storia con una capacità di circa 30 MW di energia.

Gli scienziati sperano di raggiungere la dorsale medio-atlantica, la più lunga dorsale oceanica sulla Terra, un confine naturale tra le placche tettoniche.

Lì, il magma riscalda l'acqua di mare a una temperatura di 1000°C e la pressione è duecento volte superiore alla pressione atmosferica. In tali condizioni è possibile generare vapore supercritico con una potenza energetica di 50 MW, circa dieci volte superiore a quella di un tipico pozzo geotermico. Ciò significherebbe la possibilità di rifornimento di 50 mila. Case.

Se il progetto si rivelasse efficace, uno simile potrebbe essere implementato in altre parti del mondo, ad esempio in Russia. in Giappone o California.

4. Visualizzazione del cd. energia geotermica poco profonda

Teoricamente, la Polonia ha condizioni geotermiche molto buone, poiché l'80% del territorio del paese è occupato da tre province geotermiche: centroeuropea, carpatica e carpatica. Tuttavia, le reali possibilità di utilizzo delle acque geotermiche riguardano il 40% del territorio del Paese.

La temperatura dell'acqua di questi serbatoi è di 30-130°C (in alcuni punti anche di 200°C) e la profondità di presenza nelle rocce sedimentarie va da 1 a 10 km. Il deflusso naturale è molto raro (Sudety - Cieplice, Löndek-Zdrój).

Tuttavia, questo è qualcos'altro. geotermico profondo con pozzi fino a 5 km, e qualcos'altro, il cosiddetto. geotermico poco profondo, in cui il calore della sorgente viene prelevato dal suolo mediante un impianto interrato relativamente poco profondo (4), di solito da pochi a 100 m.

Questi sistemi si basano su pompe di calore, che sono la base, analogamente alla geotermia, per ottenere calore dall'acqua o dall'aria. Si stima che ci siano già decine di migliaia di soluzioni di questo tipo in Polonia e la loro popolarità stia gradualmente crescendo.

La pompa di calore preleva calore dall'esterno e lo trasferisce all'interno della casa (5). Consuma meno elettricità rispetto ai tradizionali sistemi di riscaldamento. Quando fuori fa caldo, può agire come l'opposto di un condizionatore d'aria.

5. Schema di una semplice pompa di calore a compressore: 1) condensatore, 2) valvola a farfalla - o capillare, 3) evaporatore, 4) compressore

Un tipo popolare di pompa di calore ad aria è il sistema mini split, noto anche come senza condotto. Si basa su un'unità compressore esterna relativamente piccola e su una o più unità interne di trattamento dell'aria che possono essere facilmente aggiunte a stanze o aree remote della casa.

Le pompe di calore sono consigliate per l'installazione in climi relativamente miti. Rimangono meno efficaci in condizioni climatiche molto calde e molto fredde.

Sistemi di riscaldamento e raffrescamento ad assorbimento sono alimentati non da elettricità, ma da energia solare, geotermica o gas naturale. Una pompa di calore ad assorbimento funziona più o meno allo stesso modo di qualsiasi altra pompa di calore, ma ha una diversa fonte di energia e utilizza una soluzione di ammoniaca come refrigerante.

Meglio gli ibridi

L'ottimizzazione energetica è stata raggiunta con successo nei sistemi ibridi, che possono utilizzare anche pompe di calore e fonti di energia rinnovabile.

Una forma del sistema ibrido è pompa di calore in combinazione con caldaia a condensazione. La pompa assume parzialmente il carico mentre la richiesta di calore è limitata. Quando è necessario più calore, la caldaia a condensazione assume il compito di riscaldamento. Allo stesso modo, una pompa di calore può essere combinata con una caldaia a combustibile solido.

Un altro esempio di sistema ibrido è la combinazione motocondensante con impianto solare termico. Tale sistema può essere installato sia negli edifici esistenti che in quelli nuovi. Se il proprietario dell'impianto desidera una maggiore autonomia in termini di fonti energetiche, la pompa di calore può essere abbinata a un impianto fotovoltaico e utilizzare così l'energia elettrica generata dalle proprie soluzioni domestiche per il riscaldamento.

L'impianto solare fornisce elettricità a basso costo per alimentare la pompa di calore. L'elettricità in eccesso generata dall'elettricità non utilizzata direttamente nell'edificio può essere utilizzata per caricare la batteria dell'edificio o venduta alla rete pubblica.

Vale la pena sottolineare che i moderni generatori e impianti termici sono generalmente dotati interfacce internet e può essere controllato a distanza tramite un'applicazione su tablet o smartphone, spesso da qualsiasi parte del mondo, che consente inoltre ai proprietari di immobili di ottimizzare e risparmiare sui costi.

Non c'è niente di meglio dell'energia fatta in casa

Naturalmente, qualsiasi sistema di riscaldamento avrà comunque bisogno di fonti di energia. Il trucco è rendere questa la soluzione più economica ed economica.

In definitiva, tali funzioni hanno energia generata "a casa" in modelli chiamati microcogenerazione () o microTPP ().

Secondo la definizione, si tratta di un processo tecnologico consistente nella produzione combinata di calore ed elettricità (off-grid) basata sull'utilizzo di dispositivi connessi di piccola e media potenza.

La microcogenerazione può essere utilizzata in tutti gli impianti dove c'è bisogno simultaneo di energia elettrica e calore. Gli utenti più comuni di sistemi accoppiati sono sia i singoli destinatari (6) che ospedali e centri educativi, centri sportivi, hotel e vari servizi di pubblica utilità.

6. Sistema energetico domestico

Oggi, l'ingegnere elettrico domestico medio dispone già di diverse tecnologie per la generazione di energia in casa e in cortile: solare, eolico e gas. (biogas - se sono davvero "propri").

Quindi si possono montare sul tetto, che non sono da confondere con i generatori di calore e che vengono usati più spesso per riscaldare l'acqua.

Può anche raggiungere piccole dimensioni Turbine eolicheper esigenze individuali. Molto spesso sono posizionati su alberi sepolti nel terreno. Il più piccolo di loro, con una potenza di 300-600 W e una tensione di 24 V, può essere installato sui tetti, a condizione che il loro design sia adatto a questo.

In condizioni domestiche si trovano più spesso centrali elettriche con una capacità di 3-5 kW, che, a seconda delle esigenze, del numero di utenti, ecc. - dovrebbe essere sufficiente per l'illuminazione, il funzionamento di vari elettrodomestici, le pompe dell'acqua per il CO e altre esigenze minori.

I sistemi con una potenza termica inferiore a 10 kW e una potenza elettrica di 1-5 kW vengono utilizzati principalmente nelle singole abitazioni. L'idea di far funzionare un tale "micro-CHP domestico" è quella di posizionare la fonte di elettricità e calore all'interno dell'edificio fornito.

La tecnologia per la generazione di energia eolica domestica è ancora in fase di miglioramento. Ad esempio, i piccoli mulini a vento Honeywell offerti da WindTronics (7) con una copertura che ricorda in qualche modo una ruota di bicicletta con le lame attaccate, di circa 180 cm di diametro, generano 2,752 kWh a una velocità media del vento di 10 m/s. Una potenza simile è offerta dalle turbine Windspire con un insolito design verticale.

7. Piccole turbine Honeywell montate sul tetto di una casa

Tra le altre tecnologie per ottenere energia da fonti rinnovabili, vale la pena prestare attenzione biogas. Con questo termine generico si intendono i gas combustibili prodotti durante la decomposizione di composti organici, come liquami, rifiuti domestici, concimi, rifiuti dell'industria agricola e agroalimentare, ecc.

Piuttosto giovane è la tecnologia originata dalla vecchia cogenerazione, ovvero la produzione combinata di calore ed elettricità nelle centrali termoelettriche combinate, nella sua versione “piccola”. La ricerca di soluzioni migliori e più efficienti è ancora in corso. Attualmente è possibile identificare diversi sistemi principali, tra cui: motori alternativi, turbine a gas, sistemi di motori Stirling, il ciclo organico di Rankine e celle a combustibile.

Il motore di Stirling converte il calore in energia meccanica senza un violento processo di combustione. La fornitura di calore al fluido di lavoro - gas viene effettuata riscaldando la parete esterna del riscaldatore. Fornendo calore dall'esterno, il motore può essere alimentato con energia primaria da quasi tutte le fonti: composti petroliferi, carbone, legno, tutti i tipi di combustibili gassosi, biomassa e persino energia solare.

Questo tipo di motore comprende: due pistoni (freddo e caldo), uno scambiatore di calore rigenerativo e scambiatori di calore tra il fluido di lavoro e le sorgenti esterne. Uno degli elementi più importanti operanti nel ciclo è il rigeneratore, che preleva il calore del fluido di lavoro mentre scorre dall'ambiente riscaldato a quello refrigerato.

In questi sistemi la fonte di calore sono principalmente i gas di scarico generati durante la combustione del combustibile. Al contrario, il calore del circuito viene trasferito alla sorgente a bassa temperatura. In definitiva, l'efficienza di circolazione dipende dalla differenza di temperatura tra queste sorgenti. Il fluido di lavoro di questo tipo di motore è elio o aria.

I vantaggi dei motori Stirling includono: elevata efficienza complessiva, basso livello di rumorosità, risparmio di carburante rispetto ad altri sistemi, bassa velocità. Naturalmente, non dobbiamo dimenticare le carenze, la principale delle quali è il prezzo di installazione.

Meccanismi di cogenerazione come Ciclo Rankine (recupero di calore nei cicli termodinamici) o un motore Stirling richiede solo calore per funzionare. La sua fonte può essere, ad esempio, l'energia solare o geotermica. Generare elettricità in questo modo utilizzando un collettore e il calore è più economico rispetto all'utilizzo di celle fotovoltaiche.

Sono in corso anche lavori di sviluppo celle a combustibile e il loro impiego negli impianti di cogenerazione. Una delle soluzioni innovative di questo tipo sul mercato è CancellaEdge. Oltre alle funzioni specifiche del sistema, questa tecnologia converte il gas nella bombola in idrogeno utilizzando una tecnologia avanzata. Quindi non c'è nessun fuoco qui.

La cella a idrogeno produce elettricità, che viene utilizzata anche per generare calore. Le celle a combustibile sono un nuovo tipo di dispositivo che consente di convertire l'energia chimica di un combustibile gassoso (solitamente idrogeno o idrocarburi) ad alta efficienza attraverso una reazione elettrochimica in elettricità e calore - senza la necessità di bruciare gas e utilizzare energia meccanica, come avviene, ad esempio, nei motori o nelle turbine a gas.

Alcuni elementi possono essere alimentati non solo da idrogeno, ma anche da gas naturale o il cosiddetto. reformate (reforming gas) ottenuto come risultato della lavorazione di combustibili idrocarburici.

Accumulatore di acqua calda

Sappiamo che l'acqua calda, cioè il calore, può essere accumulata e conservata per qualche tempo in uno speciale contenitore domestico. Ad esempio, possono essere visti spesso accanto ai collettori solari. Tuttavia, non tutti potrebbero sapere che esiste una cosa come grandi riserve di calorecome enormi accumulatori di energia (8).

8. Eccellente accumulatore di calore nei Paesi Bassi

I serbatoi standard di stoccaggio a breve termine funzionano a pressione atmosferica. Sono ben isolati e vengono utilizzati principalmente per la gestione della domanda nelle ore di punta. La temperatura in tali serbatoi è leggermente inferiore a 100°C. Vale la pena aggiungere che a volte per le esigenze dell'impianto di riscaldamento, i vecchi serbatoi dell'olio vengono convertiti in accumulatori di calore.

Nel 2015 il primo tedesco vassoio a doppia zona. Questa tecnologia è brevettata da Bilfinger VAM..

La soluzione si basa sull'uso di uno strato flessibile tra la zona d'acqua superiore e quella inferiore. Il peso della zona superiore crea pressione sulla zona inferiore, in modo che l'acqua in essa immagazzinata possa avere una temperatura superiore a 100°C. L'acqua nella zona superiore è corrispondentemente più fredda.

I vantaggi di questa soluzione sono una maggiore capacità termica pur mantenendo lo stesso volume rispetto ad un serbatoio atmosferico, e allo stesso tempo minori costi legati alle norme di sicurezza rispetto ai recipienti a pressione.

Negli ultimi decenni, le decisioni relative a accumulo sotterraneo di energia. Il serbatoio delle acque sotterranee può essere di cemento, acciaio o plastica rinforzata con fibre. I contenitori in calcestruzzo sono costruiti versando calcestruzzo in loco o da elementi prefabbricati.

Un rivestimento aggiuntivo (polimero o acciaio inossidabile) è solitamente installato all'interno della tramoggia per garantire la tenuta alla diffusione. Lo strato termoisolante è installato all'esterno del contenitore. Esistono anche strutture fissate solo con ghiaia o scavate direttamente nel terreno, anche nella falda acquifera.

Ecologia ed economia a braccetto

Il calore in casa non dipende solo da come lo riscaldiamo, ma soprattutto da come lo proteggiamo dalle dispersioni di calore e gestiamo l'energia in esso contenuta. La realtà dell'edilizia moderna è l'enfasi sull'efficienza energetica, grazie alla quale gli oggetti risultanti soddisfano i più alti requisiti sia in termini di economia che di funzionamento.

Questo è un doppio "eco": ecologia ed economia. Sempre più piazzato edifici ad alta efficienza energetica Sono caratterizzati da un corpo compatto, in cui si rischiano i cosiddetti ponti freddi, ovvero zone di dispersione del calore. Questo è importante per ottenere gli indicatori più piccoli relativi al rapporto tra l'area delle partizioni esterne, che vengono prese in considerazione insieme al pavimento a terra, e il volume totale riscaldato.

Le superfici tampone, come i giardini d'inverno, devono essere fissate all'intera struttura. Concentrano la giusta quantità di calore, mentre contemporaneamente lo conferiscono alla parete opposta dell'edificio, che diventa non solo il suo accumulo, ma anche un radiatore naturale.

In inverno, questo tipo di tamponamento protegge l'edificio dall'aria troppo fredda. All'interno viene utilizzato il principio di una disposizione a tampone dei locali - i locali si trovano sul lato sud e i locali di servizio - a nord.

La base di tutte le case ad alta efficienza energetica è un adeguato sistema di riscaldamento a bassa temperatura. Viene utilizzata la ventilazione meccanica con recupero di calore, cioè con recuperatori, che, espellendo l'aria "usata", ne trattengono il calore per riscaldare l'aria fresca immessa nell'edificio.

Lo standard raggiunge i sistemi solari che consentono di riscaldare l'acqua utilizzando l'energia solare. Gli investitori che vogliono sfruttare appieno la natura installano anche pompe di calore.

Uno dei compiti principali che tutti i materiali devono svolgere è garantire massimo isolamento termico. Di conseguenza, vengono erette solo pareti esterne calde, che consentiranno al tetto, alle pareti e ai soffitti vicino al suolo di avere un adeguato coefficiente di scambio termico U.

Le pareti esterne dovrebbero essere almeno a due strati, sebbene un sistema a tre strati sia il migliore per ottenere i migliori risultati. Si stanno investendo anche in finestre di altissima qualità, spesso con tre vetri e profili termicamente protetti sufficientemente ampi. Eventuali grandi finestre sono prerogativa del lato sud dell'edificio - sul lato nord, le vetrate sono posizionate piuttosto appuntite e nelle dimensioni più piccole.

La tecnologia va ancora oltre case passivenoto da diversi decenni. I creatori di questo concetto sono Wolfgang Feist e Bo Adamson, che nel 1988 all'Università di Lund hanno presentato il primo progetto di un edificio che non richiede quasi nessun isolamento aggiuntivo, ad eccezione della protezione dall'energia solare. In Polonia, la prima struttura passiva è stata costruita nel 2006 a Smolec vicino a Wroclaw.

Nelle strutture passive, la radiazione solare, il recupero di calore dalla ventilazione (recupero) ei guadagni di calore da fonti interne come apparecchi elettrici e occupanti vengono utilizzati per bilanciare la richiesta di calore dell'edificio. Solo nei periodi di temperature particolarmente basse viene utilizzato il riscaldamento aggiuntivo dell'aria immessa nei locali.

Una casa passiva è più un'idea, una sorta di progetto architettonico, che una specifica tecnologia e invenzione. Questa definizione generale include molte diverse soluzioni costruttive che combinano il desiderio di ridurre al minimo il fabbisogno energetico - inferiore a 15 kWh/m² all'anno - e la dispersione termica.

Per raggiungere questi parametri e risparmiare denaro, tutte le partizioni esterne dell'edificio sono caratterizzate da un coefficiente di scambio termico U estremamente basso. L'involucro esterno dell'edificio deve essere impermeabile alle perdite d'aria incontrollate. Allo stesso modo, la falegnameria per finestre mostra una perdita di calore significativamente inferiore rispetto alle soluzioni standard.

Le finestre utilizzano varie soluzioni per ridurre al minimo le perdite, come i doppi vetri con uno strato isolante di argon tra di loro o i tripli vetri. La tecnologia passiva comprende anche la costruzione di case con tetti bianchi o chiari che riflettono l'energia solare in estate invece di assorbirla.

Impianti di riscaldamento e raffrescamento ecologici fanno ulteriori passi avanti. I sistemi passivi massimizzano la capacità della natura di riscaldare e raffreddare senza stufe o condizionatori d'aria. Tuttavia, ci sono già dei concetti case attive – produzione di energia in eccesso. Utilizzano vari sistemi meccanici di riscaldamento e raffrescamento alimentati da energia solare, geotermica o altre fonti, la cosiddetta energia verde.

Trovare nuovi modi per generare calore

Gli scienziati sono ancora alla ricerca di nuove soluzioni energetiche, il cui uso creativo potrebbe fornirci nuove straordinarie fonti di energia, o almeno modi per ripristinarla e preservarla.

Alcuni mesi fa abbiamo scritto della seconda legge apparentemente contraddittoria della termodinamica. esperimento prof. Andrea Schilling dell'Università di Zurigo. Ha creato un dispositivo che, utilizzando un modulo Peltier, raffreddava un pezzo di rame da nove grammi da una temperatura superiore a 100 ° C a una temperatura ben al di sotto della temperatura ambiente senza una fonte di alimentazione esterna.

Poiché funziona per il raffreddamento, deve anche riscaldare, il che può creare opportunità per nuovi dispositivi più efficienti che non richiedono, ad esempio, l'installazione di pompe di calore.

A loro volta, i professori Stefan Seeleke e Andreas Schütze dell'Università del Saarland hanno utilizzato queste proprietà per creare un dispositivo di riscaldamento e raffreddamento altamente efficiente ed ecologico basato sulla generazione di calore o raffreddamento dei cavi guidati. Questo sistema non ha bisogno di fattori intermedi, che è il suo vantaggio ambientale.

Doris Soong, assistente professore di architettura presso la University of Southern California, vuole ottimizzare la gestione energetica degli edifici rivestimenti termobimetallici (9), materiali intelligenti che agiscono come la pelle umana - proteggono dinamicamente e rapidamente l'ambiente dal sole, fornendo autoventilazione o, se necessario, isolandolo.

9. Doris Soong e i bimetalli

Utilizzando questa tecnologia, Soong ha sviluppato un sistema finestre termoindurenti. Mentre il sole si muove nel cielo, ogni piastrella che compone il sistema si muove indipendentemente, in modo uniforme con esso, e tutto ciò ottimizza il regime termico della stanza.

L'edificio diventa come un organismo vivente, che reagisce autonomamente alla quantità di energia proveniente dall'esterno. Questa non è l'unica idea per una casa "vivente", ma si differenzia per il fatto che non richiede potenza aggiuntiva per le parti mobili. Le proprietà fisiche del solo rivestimento sono sufficienti.

Quasi due decenni fa, un complesso residenziale è stato costruito a Lindas, in Svezia, vicino a Göteborg. senza impianti di riscaldamento in senso tradizionale (10). L'idea di vivere in case senza stufe e termosifoni nella fresca Scandinavia ha suscitato sentimenti contrastanti.

10. Una delle case passive senza impianto di riscaldamento a Lindos, Svezia.

Nasce l'idea di una casa in cui, grazie a soluzioni architettoniche e materiali moderni, nonché ad un adeguato adattamento alle condizioni naturali, l'idea tradizionale del calore come necessaria conseguenza del collegamento con le infrastrutture esterne - riscaldamento, energia - o anche con i fornitori di carburante è stata eliminata. Se iniziamo a pensare allo stesso modo al calore della nostra casa, allora siamo sulla strada giusta.

Così caldo, più caldo... caldo!

Glossario scambiatori di calore

Riscaldamento centralizzato (CO) - in senso moderno significa un impianto in cui il calore viene fornito agli elementi riscaldanti (radiatori) situati nei locali. Per distribuire il calore vengono utilizzati acqua, vapore o aria. Esistono sistemi di CO che coprono un appartamento, una casa, diversi edifici e persino intere città. Negli impianti che si estendono su un unico edificio, l'acqua circola per gravità a seguito di variazioni di densità con variazioni di temperatura, sebbene ciò possa essere forzato da una pompa. Negli impianti più grandi vengono utilizzati solo sistemi a circolazione forzata.

Locale caldaia - un'impresa industriale, il cui compito principale è la produzione di un mezzo ad alta temperatura (il più delle volte acqua) per la rete di riscaldamento della città. Gli impianti tradizionali (caldaie alimentate a combustibili fossili) sono oggi rari. Ciò è dovuto al fatto che si ottengono rendimenti molto più elevati con la produzione combinata di calore ed elettricità nelle centrali termiche. D'altra parte, la produzione di calore utilizzando solo fonti energetiche rinnovabili sta guadagnando popolarità. Molto spesso, l'energia geotermica viene utilizzata per questo scopo, ma vengono costruiti impianti solari termici su larga scala in cui

collettori riscaldano l'acqua per il fabbisogno domestico.

Casa passiva, casa a risparmio energetico – uno standard costruttivo caratterizzato da elevati parametri di isolamento delle partizioni esterne e dall'utilizzo di una serie di accorgimenti volti a minimizzare i consumi energetici durante il funzionamento. Il fabbisogno energetico negli edifici passivi è inferiore a 15 kWh/(m²·anno), mentre nelle case tradizionali può raggiungere anche i 120 kWh/(m²·anno). Nelle case passive, la riduzione della richiesta di calore è così grande che non utilizzano un sistema di riscaldamento tradizionale, ma solo un riscaldamento aggiuntivo dell'aria di ventilazione. Viene utilizzato anche per bilanciare la richiesta di calore.

radiazione solare, recupero di calore dalla ventilazione (recupero), nonché guadagni di calore da fonti interne come elettrodomestici o anche residenti stessi.

Gzeinik (colloquialmente - un radiatore, dal francese calorifère) - uno scambiatore di calore acqua-aria o vapore-aria, che è un elemento di un sistema di riscaldamento centralizzato. Attualmente, i radiatori a pannello realizzati con piastre di acciaio saldate sono i più comunemente utilizzati. Nei nuovi impianti di riscaldamento centralizzato i radiatori alettati non vengono praticamente più utilizzati, anche se in alcune soluzioni la modularità del progetto consente l'aggiunta di più alette, e quindi una semplice modifica della potenza del radiatore. Attraverso il riscaldatore scorre acqua calda o vapore, che di solito non provengono direttamente dal CHP. L'acqua che alimenta l'intero impianto viene riscaldata in uno scambiatore di calore con l'acqua della rete di riscaldamento o in caldaia, per poi andare ai ricevitori di calore, come i radiatori.

Caldaia per riscaldamento centralizzato - un dispositivo per la combustione di combustibili solidi (carbone, legna, coke, ecc.), gassosi (gas naturale, GPL), olio combustibile (gasolio) per riscaldare il liquido refrigerante (solitamente acqua) circolante nel circuito di riscaldamento. Nel linguaggio comune, una caldaia per il riscaldamento centralizzato viene erroneamente chiamata stufa. A differenza di una fornace, che cede all'ambiente il calore generato, la caldaia cede il calore della sostanza che la trasporta, e il corpo riscaldato va in un altro luogo, ad esempio, in una stufa, dove viene utilizzato.

caldaia a condensazione - un dispositivo con una camera di combustione chiusa. Le caldaie di questo tipo ricevono una quantità aggiuntiva di calore dai fumi, che nelle caldaie tradizionali escono dal camino. Grazie a ciò, operano con una maggiore efficienza, arrivando fino al 109%, mentre nei modelli tradizionali arriva fino al 90%, ovvero usano meglio il combustibile, il che si traduce in minori costi di riscaldamento. L'effetto delle caldaie a condensazione si vede meglio nella temperatura dei fumi. Nelle caldaie tradizionali la temperatura dei fumi è superiore a 100°C, mentre nelle caldaie a condensazione è di soli 45-60°C.