Необхідною умовою для реалізації таких систем є якісне утеплення будинку. Дешевшим та потужнішим ізолятором (порівняно з синтетичними матеріалами) є суміш костриці льону (коноплі) з вапном. Згідно з наявними даними, опір теплопередачі цих матеріалів товщиною 0,35 м  становить не менше  6 м2К/Вт, що майже у два рази перекриває норми  утеплення будинків в  Україні. Ці довговічні екологічні ізолятори не горять та не виділяють шкідливих речовин. Більше того, таке ізоляційне покриття стін поглинає  СО2 довкілля і з часом кам’яніє.  Завдяки більшій термомасі матеріалу  (250 кг/м3 ) порівняно з синтетичними він накопичує значну кількість тепла вдень, а вночі компенсує проникнення холоду до будинку. Тобто, такі покриття ефективно працюють у перехідному (нестаціонарному ) режимі. Синтетичні ізолятори позбавлені цієї здатності.

Після утеплення слід перевірити  та забезпечити тепловий баланс будинку, коли кількість витраченої енергії компенсується  тепловими надходженнями від сонячної та/або електричної енергії.  Основою дотримання  теплового балансу є використання відновлюваних  енергій Сонця та вітру. Безкоштовній енергії Сонця відводиться першорядна роль, оскільки сонячні повітряні та водяні колектори останнім часом стрімко падають у ціні, а їхня здатність до засвоєння сонячного тепла наближається до 95%. Тим більше, що площа стін та даху освітлюваного Сонцем будинку є значною. При розрахунках  приймаємо, що у грудні усереднені денні теплові надходження на 1 м2 горизонтальної поверхні  становитимуть не менше 1,2 кВт год. Звідси згідно вибраної  площі колекторів можна визначити теплові надходження. При їхньому оцінюванні  будемо вважати, що кількість корисної енергії на  виході колектора становить 0,5 кВт год/м2.

                        Якщо тепловий баланс сходиться (кількість теплових надходжень більше тепловтрат будинку), то процес розрахунків на цьому закінчується. В інакшому разі  слід розглянути можливість застосування дешевшої нічної (тарифної) електроенергії  при  опаленні теплих повітряних  підлог.  

              Позитивним чинником є також наявність значної термомаси конструкцій будинку. Накопичена термомасою теплова енергія вивільняється при зменшенні температури і є своєрідним температурним компенсатором.

При виборі пристроїв опалення  на основі відновлювальних енергій «моментом істини» є час  їх окупності.  Після застосування  недорогих сонячних колекторів   бажано використовувати  теплі підлоги, через які повітропроводами  проганяють підігріте  повітря. Зрозуміло, що   підігрів підлог  здійснюватиметься нічною (тарифною)  електроенергією.

І нарешті, коли вже вичерпані всі можливості колекторів та теплових підлог, а тепловий баланс не досягається, доцільно використати теплову помпу «повітря – вода». Як вже згадувалося раніше,  режим роботи теплової помпи можна стабілізувати шляхом подачі на її вхід  повітря наперед визначеної температури. Вдень підігріте повітря може надходити від сонячних колекторів, а вночі – термоелектричних нагрівачів.  У сонячні дні теж може бути задіяна частка денної електроенергії, яка забезпечить постійну температуру повітряного потоку.

Для прикладу розглянемо проектування системи повітряного опалення приватного будинку, форма даху якого не дозволяє засвоїти сонячне тепло.  При добре утеплених стінах площею 45 м2 (R= 6 м2К/Вт) взимку при зовнішній температурі -4С та внутрішній 20С (20 - -4)= 24С годинні  тепловтрати стелі складуть 24 х 45/6 = 180 Вт або  0,18 кВт год. За добу вони становитимуть 0,18 х 24 = 4,32 кВт год. Враховуючи площу стелі та підлоги  72 м2 при R= 6 м2К/Вт,  їхні годинні тепловтрати становитимуть 24 х 72/6 = 0,288 кВт год. За добу це складе  6,19 кВт год. Отже, разом добові тепловтрати добре  утепленого будинку складуть 6,19 + 4,32 = 10,51 кВт год. Площа стін, освітлюваних Сонцем, складає 22 м2. При теплових надходженнях 0,5 кВт год/м2 будинок отримає  22 х 0,5 = 11 кВт год теплової енергії. Якщо відмінусувати площу дверей та вікон, то картина виявиться менш оптимістичною, що змусить проектанта  використати  повітряну теплу підлогу для утримання теплового балансу будинку. Картина могла б бути іншою при задіяній площі даху.   Але його конфігурація (нахил на північ) не дозволяє  накопичувати тепло саме у зимовий час (грудень – січень).

                         Висновок: тепла потрібно небагато, тому можна обійтися ефективною у нічну пору повітряною теплою підлогою, а не тепловою помпою.

Юрій Дудикевич

Михайло Бойко

097 246 2356

jurijdudyrtvych@ukr.net