Новые технологии отопления частного дома: Новые технологии в отоплении частных домов, новейшие системы обогрева зданий

Рассчитать стоимость Заказать звонок Отправить заявку

Экономичное отопление частного дома, как это правильно сделать?

Организовать экономичное отопления дома можно с помощью современных технологий и оборудования.

Современный рынок обогревательного оборудования предлагает большое количество вариантов для создания эффективной системы отопления частного дома. Однако сегодня наравне с надежностью и практичностью от обогревательного контура требуется и экономность. В таком случае специалисты рекомендуют остановить свой выбор на экономичном обогреве жилого пространства. Здесь речь идет о таком отоплении частного дома, при котором расход на оплату потребленного энергоносителя будет минимальным при максимальном количестве полученного тепла.

Утеплить дом – значит сэкономить на его обогреве

Правильно утепленный дом поможет вам экономить на его отоплении.

Любой строительный материал, которые используется для возведения зданий, обладает своим коэффициентом теплопроводности. Естественно, чем он выше, тем быстрее происходит теплообмен между внутренним пространством здания и окружающей средой.

Перед инженерами-проектировщиками стоит вопрос, как уменьшить коэффициент тепловой передачи конструкционных материалов зданий, при этом не нарушив их целостности и прочности. Ответ на вопрос кроется в утеплении стен здания. Сегодня специалисты предлагают целый ряд утеплителей и множество техник их применения. Используя их можно сэкономить на потреблении энергоносителя не только для обогрева здания, но и на понижении температуры воздуха внутри его в жаркое время года.

Нормативная база о профессиональном выборе теплоизолирующих материалов и их правильном использовании содержится в документе ДБН В.2.6-31:2006 про утепление домов.

Варианты усовершенствования системы обогрева дома

Утепленные стены частного дома позволят существенно сократить расходы на обогрев дома, а следовательно, и уменьшить оплату за потребленный энергоноситель. Однако по-настоящему экономичное отопление можно организовать, если использовать современные технологии и оборудование для обогрева здания. Специалисты обращают внимание людей на автоматику для регулировки работы нагревательных приборов и альтернативные способы получения тепловой энергии.

При помощи термоголовки вы можете поддерживать в доме нормальный температурный режим.

Так, самая обычная термоголовка, установленная на радиатор или батарею в доме, позволит не только поддерживать нормальный температурный режим в помещении, но и принесет существенную экономию. Термоголовка может закрывать или открывать доступ жидкости внутрь батареи в соответствие с установленными параметрами. Таким образом, человек может регулировать количество поступающего теплоносителя внутрь радиатора. В случае, когда температура воздуха в помещении будет выше заданного параметра, термоголовка просто перекроет поступление теплоносителя внутрь нагревательного прибора, что, в свою очередь, отразится на работе котла. Он перестанет подогревать воду в системе, так как его автоматика отреагирует на изменения рабочих параметров контура отопления.

Кроме установленных в отопление частного дома термоголовок, снизить уровень потребления энергоносителя позволят котлы, которые имеют многоступенчатую горелку (газовые котлы), либо электронную систему управления работой агрегата. Подобной системой оснащают все ныне известные типы котлов.

Энергосберегающие технологии

Специалисты также рекомендуют использовать конструкцию «теплый пол».

Организовать эффективное отопление в здании, при этом снизить уровень потребления энергоносителя позволит энергосберегающее оборудование. К последнему относятся конденсационные котлы. Для повышения температуры воды в контуре отопления они используют и энергию от горения топлива, и скрытую энергию отходящих продуктов горения. В результате конденсационные котлы имеют КПД 110%.

Как экономичное отопление специалисты рекомендуют использовать конструкцию «теплый пол». Трубы данного варианта обогрева помещения располагаются в полу (отсюда и название конструкции). Температура теплоносителя в разводке труб «теплый пол» не превышает и 45°C, когда как воздух в доме прогревается равномерно, то есть при меньших затратах на потреблении энергоносителя можно создать в комнатах частного дома нормальные температурные условия для проживания.

Использование нетрадиционных источников энергии

По сравнению со всеми вышеперечисленными способами организации экономного отопления дома использование нетрадиционным способов получения тепла является самым эффективным. В данном случае для обогрева здания применяют энергию воды, грунта и солнца, то есть необходимость в газе, дровах и др. видах традиционного топлива полностью отпадает.

Современные альтернативные способы получения тепла для обогрева здания:

1. отопление на солнечной энергии – в его основу положена технология преобразования энергии солнечных лучей в тепло. Это происходит посредством вакуумных нагревательных трубок. Они входят в состав солнечных коллекторов прямого и косвенного нагрева;
2. тепловые насосы – на определенной площади в земле на глубине 1 м прокладываются трубы, по которым циркулирует теплоноситель. Жидкость набирает температуру окружающей ее среды (в данном случае это грунт). Теплоноситель проходит через тепловой насос. Благодаря особой конструкции, тепловой насос забирает тепло от теплоносителя. Далее полученная энергия передается отопительному контуру в доме. Затраты данного способа обогрева здания минимальны – это незначительное количество электроэнергии для запуска теплового насоса.

Преобразование энергии от альтернативных источников дает возможность не только создать в помещении комфортные температурные условия для проживания людей. В данном случае можно подогревать воду для бытовых нужд. Кроме этого альтернативные источники энергии дают дому полную автономию от централизованной подачи энергоносителя. За энергию солнца, земли и воды не нужно платить. Выше перечисленные установки не наносят вред окружающей среде. Многие указывают на высокую цену вышеперечисленных технологий. Однако первоначальная сумма, потраченная на приобретение солнечного коллектора или теплового насоса, вернется уже в следующие два-три года их использования.

Министерство энергетики запускает национальную инициативу по чистым системам отопления и охлаждения в зданиях

В понедельник министр энергетики США Дженнифер М. Гранхольм объявила о новой национальной инициативе, согласно которой Управление строительных технологий EERE приведет к развитию чистых систем отопления и охлаждения в зданиях.

Посмотрите запись ее выступления на Круглом столе руководителей зданий Белого дома здесь .

Инициатива по улучшению энергетики, выбросов и справедливости (Инициатива E3) будет сосредоточена на продвижении исследований, разработок и национальном развертывании чистых систем отопления и охлаждения, которые включают тепловые насосы, современные водонагреватели, с низким или нулевым глобальным уровнем. согревающие потенциальные хладагенты и более интеллектуальные инструменты диагностики HVAC в жилых и коммерческих зданиях.В ближайшее десятилетие E3 Initiative и ее партнеры по всей стране будут стремиться трансформировать рынок отопления и охлаждения, делая доступные, чистые и эффективные решения легко доступными по всей Америке.

В рамках инициативы E3 Министерство энергетики будет тесно сотрудничать с партнерами для разработки региональных решений, которые поддерживают как технологические инновации, так и ускоряют развертывание. Чтобы открыть инициативу E3, Министерство энергетики США предпринимает ряд усилий, направленных на упрощение и удешевление установки и использования чистых, эффективных и подключенных к сети технологий строительства:

• Запуск технологии тепловых насосов для холодного климата Задача разработать доступные и эффективные тепловые насосы для любого владельца здания в любом климате.В сотрудничестве с производителями тепловых насосов DOE разработает новую технологическую спецификацию для высокопроизводительного теплового насоса для холодного климата, продемонстрирует его эффективность в полевых условиях и запустит пилотные программы с коммунальными предприятиями для выявления и устранения проблем при установке. DOE будет сотрудничать с Агентством по охране окружающей среды США и Министерством природных ресурсов Канады в этих усилиях.
• Проведение дополнительных исследований для разработки хладагентов с низким или нулевым потенциалом глобального потепления. В рамках недавно объявленного призыва к предложениям по соглашению о совместных исследованиях и разработках национальные лаборатории Министерства энергетики будут работать с промышленными производителями над разработкой более энергоэффективного, конкурентоспособного по стоимости водонагревателя с тепловым насосом для жилых помещений, в котором используется хладагент с низким уровнем выбросов, и устранены рыночные барьеры для его коммерциализация и признание на рынке.

Инициатива E3 также уделяет большое внимание деятельности по развертыванию эффективных технологий обогрева и охлаждения, которые уже существуют на рынке сегодня:

• В рамках Инициативы по улучшению зданий Министерство энергетики работает с организациями, чтобы взять на себя обязательства и поделиться реальными путями строительства зданий с низким уровнем выбросов углерода и отсутствием выбросов углерода. На круглом столе в Белом доме секретарь Министерства энергетики Гранхольм объявил о первых 55 коммерческих, промышленных и многосемейных организациях, участвующих в экспериментальном проекте по низкоуглеродному развитию.
• BTO сотрудничает с Advanced Water Heating Initiative, совместными усилиями по трансформации рынка, в которых участвуют более 50 организаций, которые стремятся ускорить переход к высокоэффективным водонагревателям с тепловым насосом, подключенным к сети. Водонагреватели с тепловым насосом – это проверенная технология, которая в два-четыре раза эффективнее обычных подходов к обеспечению горячей водой. В рамках этого партнерства Министерство энергетики будет поддерживать производителей и коммунальные предприятия в программах передового опыта, направленных на ускорение внедрения водонагревателей с тепловыми насосами в американских домах.В число обязательных партнеров входят: муниципальный район Сакраменто, Эдисон Южной Калифорнии, Энергетическая администрация Бонневилля, Северо-Западный альянс по энергоэффективности, Агентство по охране окружающей среды США, Энергетическая комиссия Калифорнии, Управление энергетических исследований и развития штата Нью-Йорк, Институт новых зданий, Институт Скалистых гор, Американский совет за энергоэффективную экономику, А.О. Смит, Рим и Брэдфорд Уайт.
• Кампания по интеллектуальным средствам диагностики для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в жилых домах, проводимая в рамках инициативы «Лучшее здание», помогает подрядчикам использовать интеллектуальные диагностические инструменты для более эффективного и доступного ввода в эксплуатацию новых систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и выявления сбоев в работе существующих, снижающих энергопотребление.
• Окна могут сильно влиять на обогрев и охлаждение зданий. BTO поддерживает новое Партнерство для передовых оконных решений (PAWS), возглавляемое Северо-западным альянсом энергоэффективности, в сотрудничестве с несколькими неправительственными организациями и ведущими производителями, которое ускорит национальную доступность и внедрение высокоэффективных окон и оконных приспособлений, повышающих комфорт и снизить энергопотребление здания.

Федеральное руководство в тесной координации со штатами и в партнерстве с частным сектором, профсоюзами, профессиями и другими ключевыми заинтересованными сторонами будет необходимо для ускорения внедрения этих низкоуглеродных решений.Свяжитесь с Управлением строительных технологий DOE и организацией Better Buildings Initiative, чтобы сотрудничать с DOE по любой из этих возможностей.

Пять технологий, которые обогреют или охладят людей, а не целые здания | Инновация

Когда вы находитесь внутри здания, вне зависимости от того, идет ли снег или душно, внутренняя температура, вероятно, колеблется только на четыре градуса. Министерство энергетики сообщает, что на практике в большинстве офисов, больниц, домов и других зданий температура поддерживается при температуре от 71 до 75 градусов по Фаренгейту, чтобы людям было комфортно.

«Это действительно смешно, что мы обогреваем и охлаждаем все здание для удобства нескольких людей, которые на самом деле не занимают так много места», – говорит Эллен Уильямс, директор ARPA-E, отдела перспективных исследований Министерства энергетики. Агентство проектов-Энергетика.

На отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха (HVAC) приходится 13 процентов общего потребления энергии в США и 40 процентов энергии, используемой в типичном жилом доме США. Чтобы справиться с любыми отходами, ARPA-E запустила программу DELTA (Обеспечение эффективных местных тепловых удобств), которая финансирует проекты по разработке того, что они называют локализованными системами управления тепловым режимом.Идея состоит в том, что, если мы сможем лучше регулировать тепло нашего тела с помощью таких вещей, как носимые устройства и целевые системы отопления, мы сможем использовать меньше энергии для поддержания комфортной температуры в зданиях.

Некоторые из этих проектов, например футболки с крошечными веерами, могут показаться надуманными, но исследователи доказали, что эти концепции могут существенно сократить потребление энергии. Эмили Фритц, специальный советник директора ARPA-E, говорит, что такие технологии потенциально могут сэкономить 2 процента от общей энергии, используемой в США.S. Проекты DELTA были представлены на недавнем саммите ARPA-E Energy Innovation Summit. Вот некоторые из вариантов, которые ближе всего к вам в шкафу или на рабочем месте:

A Робот для регулирования температуры

RoCo, или ровничное одеяло, – это движущийся робот, который регулирует температуру в вашем личном пространстве. Чтобы следовать за вами, он отслеживает ваш телефон, а затем дует горячим или прохладным воздухом вам в лицо и ноги.Идея состоит в том, что, создавая пузырь тепла или переменного тока, вы значительно сокращаете отходы HVAC, возникающие при обогреве, скажем, пустых конференц-залов. Сложность в разработке RoCo заключалась не в отслеживании, которое использует Wi-Fi и распознавание лиц, а в том, чтобы найти способ сбрасывать избыточное тепло при включении переменного тока (подумайте, конденсат на болотном кулере). Чтобы решить эту проблему, команда Университета Мэриленда построила канистру с парафиновым воском, который плавится и действует как сброс тепла, когда становится горячим. RoCo может работать в течение двух часов, после чего воск должен снова затвердеть.Исследователи ожидают, что прототипы будут готовы к апрелю, и, благодаря партнерству с GE, они надеются получить коммерческие модели по цене около 60 долларов США к 2018 году.

A Офисное кресло с подогревом (и охлаждением)

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли считают, что они могут более эффективно контролировать температуру, нанося удары по ягодицам. Они разработали офисный стул с вентиляторами и нагревательными спиралями, встроенными в сиденье и спинку, для поддержания температуры от 61 до 84 градусов по Фаренгейту.В кресле есть датчики давления, поэтому оно включается только тогда, когда в него попала задница. Когда он работает на полную мощность, он потребляет всего 14 Вт мощности для нагрева и 4 Вт для охлаждения. У команды уже есть рабочий прототип, работающий от шнура питания. Но чтобы убедиться, что мебель функциональна и проста в использовании, они разрабатывают версию, которую не нужно привязывать к стене. Группа работает с WiTricity, чтобы зарядить кресло через Wi-Fi, чтобы пользователь мог кататься куда угодно.

Одежда для кондиционирования воздуха

Группа из Корнелла объединяет ткань и носимую электронику для разработки терморегулирующей одежды с крошечными воздуходувками внутри микротрубок, вплетенных в ткань.Датчики температуры отключают вентиляторы, которые нагнетают теплый или холодный воздух в зависимости от изменения температуры. Сложная часть состоит в том, чтобы встроить подвижную электронику в предмет одежды, но исследователи говорят, что они могут поместить подвижную электронику в майку таким образом, чтобы это не повлияло на возможность стирки или безопасность. «Мы продемонстрировали концептуальный прототип и подали две заявки на патент, но перед коммерциализацией необходимо оптимизировать всю систему», – говорит Джинту Фан, руководитель проекта.«Мы думаем, что это займет еще два года».

Стельки, которые охлаждают каблуки

Некоммерческий исследовательский институт SRI International изучил части тела – голую или неволосатую кожу ладоней, лица и подошв ног – которые имеют высокую плотность кровеносных сосудов и, таким образом, более эффективно передают тепло. Сосредоточившись на этих зонах, исследователи разработали тонкий материал для обуви или перчаток с каналами для холодной воды.Вода прокачивается через систему и охлаждается, проходя мимо крошечного вентилятора. Трудно получить что-то настолько сложное, чтобы поместиться в обуви или перчатке, но исследователи разработали рабочие ботинки под названием ReBoot, в которых материал используется как стелька. Они также хотят, чтобы этот материал был недорогим дополнением к вашему существующему гардеробу, поэтому после ReBoot они будут работать над стельками, которые должны подходить к уже имеющейся у вас обуви.

Одежда, меняющая толщину

Еще одна идея термоадаптивной ткани исходит от дизайнерской фирмы Bay Area Otherlab, которая занимается пассивным изменением плотности ткани, то есть без электроники.Чтобы сделать, скажем, свитера, которые становятся толще, когда становится холоднее, они сплетают вместе два разных термореактивных материала, которые расширяются при разных температурах. «При изменении температуры длина двух материалов изменяется по-разному, вызывая изгиб пары, который в текстильной структуре может вызвать изменение толщины», – говорит Брент Ридли, руководитель проекта. Он и соучредитель Otherlab Сол Гриффит годами обдумывали идею сочетания разнородных материалов (с тех пор, как они учились в аспирантуре), потому что они думали, что это кажется элегантным решением проблемы с отоплением, хотя они только активно работали. на нем около 18 месяцев.Ридли говорит, что у них должен быть прототип материала чуть более чем через год, а затем они планируют испытать и изготовить его. Он видит школы или фабрики, где люди носят униформу, как идеальные места для тестирования такого рода технологий.

Рекомендованные видео

Эта новая технология может помочь охладить людей – без электричества

Когда Ребекка Саненшайн переехала в Феникс, штат Аризона, ее первый счет за электричество потряс ее.«Я позвонил в коммунальное предприятие и сказал:« Вы, должно быть, ошиблись ». Потому что я думаю, что это был счет на 400 или 500 долларов», – говорит Саненшайн, медицинский директор отдела по контролю за заболеваниями в департаменте здравоохранения округа Марикопа. «И они сказали:« Вы только что переехали сюда? »»

Утилита не ошиблась. На кондиционирование воздуха приходится около четверти энергопотребления жителей Аризоны, что более чем в четыре раза превышает средний показатель по стране. И это не роскошь. Без кондиционера летняя жара в Фениксе может быть фатальной.В прошлом году в округе Марикопа зарегистрировано 323 смертельных случая, связанных с жарой, что является рекордом для округа. «У нас самый высокий показатель, который мы когда-либо видели несколько лет подряд», – говорит Саненшайн. В настоящее время графство готовится к превышению прошлогодних потерь.

Экстремальные температуры не ограничиваются юго-западом. Июнь был самым жарким месяцем, когда-либо зарегистрированным в Северной Америке. В начале июля из-за беспрецедентной жары в Орегоне и Вашингтоне погибло около 200 человек, а в Британской Колумбии от жары, как полагают, погибло еще 600 или более человек.

По мере того, как глобальные температуры будут продолжать расти, спрос на кондиционирование воздуха будет расти. Ожидается, что в течение 20 лет количество электричества, необходимого для работы кондиционеров во всем мире, увеличится втрое. Ископаемое топливо, сжигаемое для их использования, уже только в Соединенных Штатах ежегодно добавляет в атмосферу около 117 миллионов метрических тонн углекислого газа. Те самые устройства, которые сохраняют в нас хладнокровие, помогают испечь планету.

Арендаторы освежаются в бассейне своего жилого комплекса в Фениксе, 17 июня 2021 года.Финикс сталкивается с двойной жарой и жилищным кризисом, который сильнее всего сказывается на людях, которым приходится страдать от солнца.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Даже помимо углеродного следа, кондиционеры оказывают более непосредственное влияние на окружающую среду, говорит Осват Раман, профессор инженерных наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Когда вы думаете о том, что делает кондиционер, он выбрасывает горячий воздух обратно в окружающую среду.Таким образом, каждый кондиционер на самом деле делает окружающую среду немного горячее ».

Поиск более экологически чистой альтернативы обычным системам кондиционирования воздуха был в центре внимания Рамана на протяжении почти десяти лет. Он находится в авангарде небольшого глобального сообщества исследователей, которые занимаются разработкой различных материалов, включая краски, тонкие пленки и дерево, обладающих уникальным свойством: используя световые волны с длиной волны, они могут охлаждать окружающий воздух без каких-либо внешних воздействий. источник питания, в некоторых случаях на 10 градусов по Фаренгейту или более.Эти новые материалы могут помочь смягчить некоторые последствия климатического кризиса, особенно в городах, где эффект городского теплового острова может повысить температуру более чем на 17 градусов.

«Районы, которые больше всего страдают от эффекта городского теплового острова, как правило, являются районами с более низким доходом», – говорит Раман. «Так что это вопрос справедливости».

Раман считается основоположником этой зарождающейся области исследований. Идея о том, что могут быть лучшие способы сохранять спокойствие, пришла ему в голову в 2012 году, когда он заканчивал докторскую.D. в Стэнфордском университете. Копаясь в некоторых старых научных статьях, он был заинтригован концепцией, над которой несколько ученых играли десятилетия назад, но затем почти сразу же отвергли как неработающую.

Идея заключалась в том, чтобы использовать природное явление, известное как радиационное охлаждение, для снижения температуры объектов. Радиационное охлаждение – это физический процесс, который происходит вокруг нас: все, что было нагрето каким-либо источником тепла, в конечном итоге остывает, когда источник тепла удаляется.Самый знакомый пример – довольно большой объект под нашими ногами: сама Земля, которая нагревается днем ​​и остывает после захода солнца, рассеивая тепло в космос.

Несколько исследователей задавались вопросом, можно ли каким-то образом повозиться с материалами, чтобы заставить их излучать тепло даже средь бела дня, но усилия казались тщетными. Пока солнце не светит, предметы не становятся холоднее, чем температура окружающего воздуха. «Нам попадались ссылки, в которых говорилось, что это невозможно делать в дневное время», – говорит Раман.

Для молодого постдока невозможный проект предлагал две возможности: попасть в тупик в начале своей карьеры или обнаружить то, что другие упустили.

«Очень сложно найти темы, над которыми никто не работает», – говорит Раман. «И обычно на это есть веская причина – потому что это совершенно бессмысленно».

Раман изучал физику оптики, изучая, как свет с разными длинами волн взаимодействует с различными материалами. В его распоряжении были инструменты и технологии, которые были недоступны исследователям, которые несколько лет назад отказались от своей работы по радиационному охлаждению.Поэтому в 2012 году он подал предложение в Агентство перспективных исследовательских проектов – Энергетика, или ARPA-E, филиал Министерства энергетики.

«Каждые три года у них проводится открытый конкурс на финансирование, на котором может быть представлена ​​любая безумная идея», – говорит Раман. «И я думаю, что они в конечном итоге отбирают около одного процента заявок на финансирование. Мне сказали, что Стив Чу, который в то время был секретарем по энергетике, сказал, что это звучит неправдоподобно ». Тем не менее агентство предоставило Раману 400 000 долларов и срок в один год на разработку материала, который оставался бы крутым даже в самые жаркие дни.«Вероятно, это был один из самых маленьких грантов, которые они сделали», – говорит он.

Раман объединился со своим наставником из Стэнфорда Шанхуэем Фаном. Они планировали создать тонкую, но многослойную пленку, которая использовала бы то, как атмосфера Земли позволяет теплу уходить в космос. Вся солнечная энергия, поглощаемая поверхностью Земли, постоянно переизлучается в виде инфракрасного излучения, формы света с более длинной волной, чем видимый свет. Часть этого инфракрасного излучения поглощается водяным паром, углекислым газом и другими парниковыми газами, нагревая атмосферу.Этот процесс поддерживал относительно стабильный и пригодный для жизни климат планеты – до тех пор, пока люди не начали сжигать ископаемое топливо и загружать в атмосферу миллиарды тонн углекислого газа.

Однако не все инфракрасное излучение поглощается атмосферой; часть его уходит в космос. Оказывается, атмосфера Земли прозрачна для определенных длин волн инфракрасного излучения, в частности, длин волн от 8 до 13 микрометров. Думайте об атмосфере как о одеяле с несколькими дырками в нем. Раман и Фан поняли, что если бы они могли спроектировать свою пленку так, чтобы излучать инфракрасное излучение в этом диапазоне, излучение протекало бы через дыры в атмосфере и просачивалось в космос; пленка естественным образом остывала, опускалась ниже температуры окружающей среды даже в дневное время.

Их пленка состоит из чередующихся слоев диоксида кремния, стекла и диоксида гафния, соединения, используемого в оптической промышленности для покрытия линз и зеркал. Путем точной настройки толщины отдельных слоев Раман и Фан создали пленку, которая одновременно сильно отражала видимый свет (чтобы она не нагревалась на солнце) и являлась отличным излучателем инфракрасного излучения с правильными длинами волн для беспрепятственно проходить сквозь атмосферу. Если пленка покрывает, скажем, капот автомобиля, она будет отводить тепло от капота, охлаждая его без использования электричества.

Установка панелей SkyCool.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Раман и Фан поняли, что их эксперимент работал в течение шести или семи месяцев. Они были на крыше инженерного здания в кампусе Стэнфорда, выставив на солнце образец своего фильма. Летом на крышах может быть очень жарко, достигая 140 ° F. В качестве выборочной проверки они попробовали простой тест: закрасили пленку.Обычно, когда что-то затемнено, оно остывает. Но пленка стала теплой, потому что инфракрасное излучение больше не уходило в атмосферу – оно попадало на затеняющий материал и согревало его, что, в свою очередь, нагревало воздух вокруг пленки.

«Это супер нелогично, – говорит Раман. «В тени теплее, потому что вы закрываете ему обзор неба». Помещенная обратно на солнечный свет, пленка стала заметно прохладной на ощупь, примерно на 10 ° ниже температуры воздуха.

После этого раннего успеха Раман, Фан и их коллега из Стэнфорда Эли Гольдштейн основали компанию SkyCool и вместе с 3M работали над дальнейшим развитием и коммерциализацией этой технологии.Весной 2020 года SkyCool установила панели с пленочным покрытием на крыше калифорнийского супермаркета. Вода, протекающая через панели, охлаждается пленкой, а затем закачивается в обычные кондиционеры и холодильники здания, охлаждая их компоненты и снижая количество электроэнергии, используемой для их питания. По словам Рамана, «это дает около 15-20 процентов экономии энергии».

С тех пор, как Раман и Фан опубликовали результаты своего эксперимента на крыше в 2014 году, около дюжины исследовательских групп разработали краски, гели и даже деревянные блоки, которые могут оставаться прохладными среди бела дня.Многие из материалов настолько новы, что их долговечность остается под вопросом, особенно с учетом мест, где большинство из них будет использоваться: на крышах, подверженных воздействию элементов и грязи, которые могут препятствовать инфракрасному излучению.

«Мы оценили некоторые из них, – говорит Тим ​​Хебринк, штатный научный сотрудник 3M, – и они могут быстро разрушаться или загрязняться». Но пленка Рамана и Фэна кажется легче поддерживать и чистить, чем слой ярко-белой краски, и технология готова к расширению масштабов.«Мы можем сделать эту пленку в рулонах длиной в милю, – говорит Хебринк, – и шириной в метр или два».

На данный момент пленка, скорее всего, будет использоваться в качестве дополнения к традиционным технологиям охлаждения, как в калифорнийском супермаркете. Как это ни парадоксально, но большинство зданий настолько хорошо изолированы, что тепло изнутри не может пройти через пленку и отвести ее. Но фильм может помочь остудить и другие конструкции. В городе Темпе, штат Аризона, сейчас проходят полевые испытания пленки 3M на крышах нескольких своих автобусных остановок.Некоторые предварительные результаты показывают, что крыши могут быть на 30 ° холоднее окружающего воздуха.

Радиационная пленка, разработанная компанией 3М, проходит испытания на остановке автобусов в Темпе.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

И эта технология может помочь снизить смертность от жары. Раман участвует в проекте Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе «Термостойкий Лос-Анджелес». «Идея в том, можем ли мы выйти за пределы тени?» он говорит. Исторически сложилось так, что города были сосредоточены на создании тенистых деревьев, парков и зеленых поясов, чтобы помочь охладить городскую среду, но такие проекты часто обходят стороной сообщества с низкими доходами, и на их создание уходят годы.Раман предполагает использовать навесы, покрытые его пленкой, для охлаждения больших открытых пространств; их можно было быстро установить при относительно низких затратах.

«Это очень ранние дни для проекта, – говорит он, – так что это все еще отчасти спекулятивно. Но я надеюсь, что через год или два у нас будут отличные результаты и демонстрации, которыми мы поделимся ».

По крайней мере, один ученый представляет себе еще более амбициозную схему: возведение крупномасштабных массивов панелей, покрытых пленкой типа Рамана и Фэна, чтобы охладить всю планету и, возможно, замедлить или обратить вспять глобальное потепление.Джереми Мандей, инженер-электрик из Калифорнийского университета в Дэвисе, считает, что покрытие панелями от одного до 2 процентов поверхности Земли могло бы компенсировать потепление, вызванное парниковыми газами. Требуемая площадь будет чуть больше половины пустыни Сахара.

Его приблизительный расчет стоимости: 2,5 триллиона долларов, или около 10 процентов валового внутреннего продукта Соединенных Штатов. Но если сравнивать с пагубными последствиями климатического кризиса, эти деньги будут потрачены не зря, говорит он.

«Вы должны думать о нестандартных вещах», – говорит Мандей. «Я знаю, что это клише, но мы как бы идем по одному и тому же маршруту уже долгое время. И я думаю, что иногда нужно акцентировать внимание на больших изменениях ».

Это привлекательная идея – решение кризиса, который угрожает каждой стране на Земле. Но насколько это практично? «Радиационное охлаждение действительно может значительно помочь с эффектом городского теплового острова, но я думаю, что очень, очень сомнительно, что [оно] будет играть значительную роль в глобальном похолодании», – говорит Марк Лоуренс, климатолог из Института перспективных исследований в области устойчивого развития. в Потсдаме, Германия.

По его словам, на создание крупномасштабного проекта, подобного тому, что задумал Мандей, потребуются десятилетия – и он будет реализован слишком поздно, чтобы помочь нам избежать самых катастрофических последствий изменения климата. Кроме того, говорит Лоуренс, искусственное охлаждение в таких масштабах может нарушить режим выпадения осадков в мире, поскольку количество осадков и атмосферная циркуляция определяются разницей температур между сушей и морем. Некоторые климатические модели, например, показывают, что схемы искусственного охлаждения могут ослабить муссонные дожди, поддерживающие Индию и Африку.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, в период с 1998 по 2017 год из-за волн тепла погибло не менее 166 000 человек во всем мире. Если мы продолжим выбрасывать парниковые газы нынешними темпами, смертельная жара подвергнет риску более миллиарда человек к концу века.

Таким образом, технология может в конечном итоге помочь охладить наши города и может предотвратить десятки или сотни тысяч смертей от грядущих волн жары, что было бы немалым подвигом. Но чтобы охладить весь мир, мы десятилетиями знали, что нужно делать: оставить ископаемое топливо в земле.

Новые технологии делают потерю тепла в доме видимой

Зима определенно успокаивается, и это подвергает наши дома испытанию холода.

Большое количество тепла может буквально просачиваться через старые окна и плохо изолированные стены и крыши. Теперь новые технологии показывают людям, куда они сбегают, а программы повышения эффективности отопления помогают домовладельцам восполнить эти пробелы.

Тепловые изображения в Кембридже

Тепло идет в епископальной церкви Св. Джеймса в Кембридже, но в зале для богослужений холодно.Джейсон Тейлор знает почему.

“А, ты это видишь?” – говорит Тейлор, выдыхая дымовую трубу в отверстие, чтобы показать, как холодный воздух поступает в церковь. «По сути, это просто давление воздуха, которое выходит оттуда, так что холодный воздух поступает в церковь и охлаждает ее, и вы хотите запечатать это».

Тейлор работает в Home Energy Efficiency Team, или HEET, некоммерческой организации в Кембридже, которая работает с другими некоммерческими организациями, проводя энергетический аудит и повышая эффективность.

Энергоаудиторы теперь также получают доступ к новым технологиям. Ряд компаний, в том числе Sagewell Inc. в Кембридже, используют тепловые изображения для обнаружения потерь тепла.

«Мы смотрим на наши операционные экраны», – говорит Паси Миеттинен из Sagewell, просматривая в Интернете инфракрасные снимки фасадов и сторон около 400 000 частных домов и предприятий в штате. Экран светится розовым и фиолетовым в местах с хорошей изоляцией и синим в местах отвода тепла.

Сотрудники Sagewell сделали эти снимки, разъезжая по окрестностям с помощью тепловизора, который может снимать 10 000 домов за ночь.Камера не видит сквозь стены; он регистрирует только тепло, исходящее из зданий.

«Это интересный дом в Бельмонте, и это дом, который был наполовину изолирован, и на нашем экране мы видим то, что мы видим справа от дома, стены выглядят значительно прохладнее, они более темного цвета», – говорит Миеттинен. .

Домовладельцы часто получают письма от своих коммунальных служб, в которых сравнивается их энергопотребление с их соседями, но Миеттинен говорит, что тепловые технологии позволяют домовладельцам точно видеть, где они теряют тепло.

«Когда домовладелец приходит и просматривает отчет, мы рассмотрим такие вещи, как изоляция, и скажем:« Ваш дом входит в 30% лучших по потерям тепла, возможно, вам следует сосредоточить внимание на этой области. ваше внимание к », – говорит он. «Этот конкретный дом, в целом их окна в довольно хорошем состоянии, может быть, это не является приоритетом для этого конкретного дома».

Belmont принимает технологию

Компания Belmont полностью приняла эту технологию. Компания Sagewell запечатлела все дома в рамках согласованных усилий города, направленных на то, чтобы побудить жителей сократить выбросы парниковых газов.

«Мы добились замечательного успеха», – говорит Ян Круз, заместитель председателя комитета по энергетике Belmont. Круз говорит, что тепловые изображения, а также предложения от Sagewell записаться на энергоаудит, побуждают жителей принять меры.

«На сегодняшний день 12 процентов всего сообщества, которое отапливается газом, запросили их сканирование, и большинство из них также подписались на аудит энергии дома», – говорит Круз.

«Если бы ваш дом был лодкой и тонул под водой, вы бы это поняли, вы бы увидели, куда входит вода.”

Одри Шульман из HEET

Sagewell предоставляет тепловизионную фотографию только проверенным домовладельцам и получает реферальную плату, помогая владельцам связаться с компаниями, которые вносят улучшения.

В Массачусетсе действует одна из самых щедрых программ грантов для людей, которые хотят сделать свои дома энергоэффективными. Программа MassSave, оплачиваемая потребителями коммунальных услуг, дает бесплатные энергетические аудиты и платит 75 процентов, до 2000 долларов, на улучшение изоляции.

Одри Шульман, президент HEET, говорит, что этих стимулов должно хватить для поощрения людей, но по оценкам, менее 2 процентов людей в год проходят оценку.

«Я счастлив, что штат Массачусетс настолько эффективен, и в то же время это меня угнетает, потому что я вижу такую ​​неэффективность», – говорит Шульман. «Например, в этой церкви счет за отопление составляет 1500 долларов в январе, и в основном оно используется только по воскресеньям. Это невероятно, чтобы прихожане платили столько денег за загрязнение планеты».

Шульман говорит, что, по ее мнению, больше людей предприняли бы действия, если бы увидели проблему.

«Если бы ваш дом был лодкой, и он тонул бы под водой, вы бы поняли, вы бы увидели, куда входит вода», – говорит она.«Но поскольку каждый дом наполняется холодным воздухом, мы его не видим, поэтому вентиляторная дверь и тепловизионная камера помогают нам определить, где протекает дом».

Холодная погода тоже делает это очевидным. И это лучшая мотивация для того, чтобы все застегнуть в доме.

Отопление жилых домов: потенциал технологий тепловых насосов с воздушным источником в качестве альтернативы твердому и жидкому топливу

Основные моменты

•

Воздушные тепловые насосы могут предложить значительную экономию по сравнению с центральным отоплением, работающим на жидком топливе.

•

Возможны значительные сокращения выбросов в атмосферу и климат в жилых помещениях.

•

Сопутствующие выгоды для здоровья и окружающей среды оцениваются до 100 млн евро в год.

•

Результаты могут помочь в принятии политических мер на рынке жилья для поддержки изменений.

Реферат

Международные обязательства в отношении парниковых газов, возобновляемых источников энергии и качества воздуха требуют рассмотрения альтернативных технологий отопления жилых помещений.На жилищный сектор Ирландии приходится примерно 25% спроса на первичную энергию, при этом примерно половина первичного отопления домов осуществляется за счет нефти и 11% – за счет твердого топлива. Замена использования масла и твердого топлива технологией воздушного теплового насоса (ASHP) может обеспечить экономию домашних хозяйств, сокращение выбросов и снижение воздействия на здоровье. По оценкам экономического анализа, 60% домов, в которых используется масло, могут обеспечить экономию в районе 600 евро в год с учетом как текущих, так и годовых капитальных затрат.Сценарный анализ показывает, что грант в размере 2400 евро может увеличить потенциальное потребление нефти потребителями нефти на 17% пунктов, в то время как более высокая цена на нефть, как и в 2013 году, может дополнительно увеличить потребление потребителями мазута на 24%. При комбинированном сценарии цены на нефть и гранта выбросы CO ₂ сокращаются более чем на 4 миллиона тонн в год, а выбросы твердых частиц PM _2,5 и NO _X от нефти и торфа сокращаются почти до нуля. Соответствующие выгоды для здоровья и окружающей среды оцениваются примерно в 100 млн евро в год.Представлены анализы чувствительности, оценивающие влияние альтернативных ставок дисконтирования и технологических показателей. Это исследование подтверждает потенциал технологии ASHP, а также определяет и учитывает соображения по разработке политики в отношении тенденций цен на нефть, доступа к капиталу, адресности грантов и покрытия транзакционных издержек.

Ключевые слова

Жилой

Отопление

Выбросы

Нефть

Тепло

Насос

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2016 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Как отапливались старые дома

Добро пожаловать обратно в Period Dramas , еженедельную колонку, в которой чередуются обзоры исторических домов на рынке и ответы на вопросы, которые мы всегда задавали о старых постройках.

Благодаря современным системам отопления, мы можем наслаждаться уютной живописностью камина, независимо от того, будет ли тепло в наших домах.Но этого не было в Америке 18-го и начала 19-го веков.

«Примерно до 1800 года дровяной камин – очень популярный среди английских поселенцев – был основным средством обогрева дома», – объясняет Шон Адамс, профессор истории Университета Флориды и автор книги Home Fires: How Americans В тепле девятнадцатого века . «Проблема заключалась в том, что зимы в Америке могут быть намного суровее, чем в Англии. Погода быстро показала, насколько неэффективны камины при обогреве комнаты.”

Большая часть тепла в камине уходит вверх и из дымохода. То немногое тепла, которое проникает в комнату, концентрируется прямо перед топкой, оставляя остальную часть комнаты довольно холодной.

В 1741 году Бенджамин Франклин попытался улучшить эффективность камина. Он представил чугунную вставку для топки – названную «Печь Франклина» – в «Записки Бенджамина Франклина», том 2 .Хотя это принципиально не изменило конструкцию камина, оно обратилось к его теории тепла.

«Франклин полагал, что тепло похоже на жидкость – он пытался удерживать тепло в комнате как можно дольше, иначе оно выскочило бы из комнаты», – объясняет Адамс.

Печь Франклина имела ряд перегородок или каналов внутри печи для направления потока воздуха, чтобы удерживать как можно больше тепла, циркулирующего в топке и выходящего в комнату, насколько это возможно. Однако с дизайном были проблемы.

«Печь должна была быть очень герметичной», – объясняет Адамс. «Если были какие-либо утечки, дым выходил в комнату. Ветер также возвращал дым в комнату. Это не считалось настоящим успехом ».

К концу 19 века изобретатель граф Рамфорд изобрел камин, спроектированный в соответствии с набором пропорций, чтобы его можно было строить в различных масштабах.

«В каминах, которые я рекомендую, – пишет граф Рамфорд в эссе 1796 года, – задняя часть [камина] составляет лишь около одной трети ширины проема камина впереди, и, следовательно, обе стороны или крышки каминов… наклонены к [переднему отверстию] под углом примерно 135 градусов ».

Камин Рамфорда эффективно сжигал дрова, в то время как его характерная мелкая топка отражала как можно больше тепла в комнату. Удобный дизайн Rumford получил много поклонников.

Томас Джефферсон установил восемь из них в своем загородном доме Монтичелло. Камины Рамфорда стали настолько популярными, что Генри Дэвид Торо написал о них в Walden как об основном качестве дома, наряду с медными трубами, гипсовыми стенами и жалюзи.

К 1820-м и 1830-м годам, объясняет Адамс, уголь быстро стал доминирующим видом топлива. Популярными стали печи, которые могли сжигать дрова или уголь (толкаемый тип – антрацит или «каменный» уголь).

Железные печи не были новой технологией. В то время как английские поселенцы приносили камины, у немецких поселенцев были железные печи, которые хорошо обогревали пространство.

Но то, что было новым, – это вид топлива: уголь. Адамс объясняет, что, поскольку уголь сильно отличался от привычного вида топлива, древесины, потребовалось некоторое время, чтобы завоевать популярность.

«Впервые уголь продавался аналогично тому, как сегодня продаются некоторые новые технологии», – говорит Адамс. «Вам нужны были ранние инвесторы, готовые пойти на риск. Он был выставлен на счет «топлива модной одежды», которое произвело революцию в домашнем отоплении ».

В соответствии с этим угольные печи стали очень декоративными, с замысловатыми металлическими деталями и декоративными элементами, делавшими их столь же желанными, сколь и утилитарными.

Уголь стал мейнстримом в Америке после Гражданской войны. Более состоятельные семьи могли сжигать уголь в печах в подвале – с отдельными комнатами, предназначенными для хранения угля, – в то время как более бедные семьи могли использовать небольшие печи в отдельных комнатах в своем доме.

Архитектура дома также изменилась по мере изменения технологий отопления. В то время как колониальным домам 18-го века требовались большие дымоходы для поддержки нескольких каминов, в домах, построенных во второй половине 19-го века, требовалось только вентиляционное пространство для печных труб. Это превратилось в более тонкие дымоходы.

Внутри иногда накидки оставались фоном для печей. Несмотря на то, что технически они больше не были нужны, они продолжали действовать в качестве координационного центра в комнате.

Также в XIX веке появился паровой для отопления, который впервые появился в 1850-х годах, но приобрел популярность в 1880-х годах. Адамс объясняет, что это просто еще одна форма обогрева углем, поскольку уголь будет использоваться для нагрева воды, которая превращается в пар.

Паровое отопление сначала использовалось в институциональных зданиях, таких как больницы, но затем переехало в жилые дома.Одним из самых сложных примеров парового отопления в 19 веке был Biltmore Estate, особняк, принадлежащий Вандербильту, в Эшвилле, Северная Каролина.

«Ричарду Моррису Ханту, архитектору Билтмора, нужно было отапливать примерно 2300000 кубических футов пространства для дома площадью 175000 квадратных футов», – говорит Дениз Кирнан, автор книги Последний замок: эпическая история любви, потерь и Американская королевская семья в самом большом доме нации .

Кирнан объясняет, что в подвальном помещении Билтмора, строительство которого было завершено в 1895 году, было три котла, способных вмещать 20 000 галлонов воды по каждый .Эти котлы производили пар, который циркулировал к радиаторам в сети шахт вокруг дома, система, которая кажется простой в теории, но быстро усиливается, когда понимаешь, что сеть должна была отапливать 250 комнат.

«Конечно – этой системе отопления помогали 65 каминов, одни более утилитарные, другие – чрезвычайно сложные», – добавляет Кирнан.

Обогрев самого большого частного дома в Америке было непростым делом: в The Last Castle Кирнан сообщает, что за две недели зимой 1900 года было сожжено 25 тонн угля.Чтобы подготовиться к зиме 1904 года, Вандербильты разместили заказ на отправку 500 тонн угля.

Независимо от того, насколько продуманной или примитивной была выбранная система отопления в 19 веке, казалось, что все методы, будь то дрова или уголь, соединяются между собой, была надежда на самого себя, чтобы зажечь огонь и подать тепло.Что-то, что изменилось в 20-м веке, когда национальные сети электричества и газа коренным образом изменили способы обогрева наших домов, – но это уже другая история.

«Очаг становится индустриальным на протяжении 1800-х годов, но люди по-прежнему хотели разводить огонь сами», – теоретизирует Адамс. «Теперь нам очень нравится идея, что мы можем щелкнуть выключателем, чтобы включить тепло, но столетие назад этого не было. Они были достаточно близки к той эпохе открытых, ревущих каминов, что люди хотели контролировать собственное тепло! »

«Тепловые насосы» – это ответ тепловым волнам? Некоторые города так думают.

Многие эксперты по климату говорят, что долгосрочным решением является замена большей части этих приборов, работающих на ископаемом топливе, на электрические версии, работающие от более экологичной сети. Но на практике это сложно. В то время как такие города, как Беркли, переписали строительные нормы и правила, чтобы запретить использование газа в новых зданиях, более десятка штатов, в основном красных, приняли законы, прямо запрещающие городам это делать. И при этом остается вопрос, что делать с миллионами существующих домов.

Узнай последние новости об изменении климата

Стивен Пантано, главный исследователь CLASP, сказал, что поощрение людей к установке тепловых насосов, когда они все равно собираются покупать центральные кондиционеры, может быть менее назойливым способом начать электрифицированное отопление.«Мы обнаружили, что относительно небольшие инвестиции в размере от 3 до 12 миллиардов долларов по всей стране могут иметь большое влияние на использование энергии», – сказал он о новом предложении группы. «Трудно найти много идей с такой отдачей».

Еще более радикальная стратегия, добавил он, – это выяснить, как заменить больше газовых печей тепловыми насосами, чтобы тепловой насос управлял практически всем нагревом и охлаждением. Но для этого могут потребоваться более крупные тепловые насосы для многих домов или дополнительные электрические и другие переоборудование.Предложение его группы о простой замене кондиционеров – более скромный первый шаг.

Беркли, который был пионером идеи запрета газа в новых зданиях, теперь рассматривает этот подход. В настоящее время только 10 процентов городских домов оснащены кондиционерами, но, по оценкам властей, эта доля может утроиться в ближайшие десятилетия. «Беркли должен работать с установщиками кондиционеров и производителями тепловых насосов, чтобы гарантировать, что в этих домах будут установлены системы тепловых насосов», – написали официальные лица в недавнем проекте стратегии электрификации существующих домов.

«Это отличная идея», – сказал Джигар Шах, руководитель отдела кредитных программ Министерства энергетики. Его офис изучает способы помочь американцам с низкими доходами внедрить такие технологии, как тепловые насосы. «Тепловые насосы – это не какая-то непроверенная технология, – сказал он. «Мы действительно находимся в месте, где пора масштабировать это».

Остальные были осторожнее. «Есть места, где электрификация может быть полезной, а где нет, и есть много деталей, которые необходимо проработать», – сказал Фрэнсис Дитц, представитель Института кондиционирования, отопления и охлаждения.