在我的被​​动房...

“冬天一定很冷，”经典说。 事实证明这是没有必要的。 此外，为了短时间的保暖，它不必脏、臭、对环境有害。

目前，我们可以在家中取暖并不一定是由于燃油、天然气和电力。 近年来，太阳能、地热甚至风能都加入了旧的燃料和能源组合。

在本报告中，我们不会涉及波兰仍然最流行的基于煤炭、石油或天然气的系统，因为我们研究的目的不是展示我们已经熟知的内容，而是展示现代、有吸引力的替代方案既环保又节能。

当然，以天然气及其衍生物燃烧为基础的供暖也是相当环保的。 然而，从波兰的角度来看，它的缺点是我们没有足够的资源来满足国内需求。

水和空气

波兰的大多数房屋和住宅楼都是由传统的锅炉和散热器系统供暖的。

中央锅炉位于建筑物的供暖中心或单独的锅炉房内。 它的工作基于通过管道向位于房间的散热器供应蒸汽或热水。 经典的散热器 - 铸铁垂直结构 - 通常放置在窗户附近 (1)。

1、传统取暖器

在现代散热器系统中，热水使用电动泵循环到散热器。 热水在散热器中释放热量，冷却水返回锅炉进一步加热。

从美学的角度来看，散热器可以用不太“激进”的面板或壁式加热器代替——有时它们甚至被称为所谓的。 装饰性散热器，考虑到房屋的设计和装饰而开发。

这种类型的散热器在重量上（通常在尺寸上）比带有铸铁翅片的散热器轻得多。 目前市场上这种类型的散热器种类很多，主要区别在于外形尺寸。

许多现代供暖系统与制冷设备共享通用组件，有些提供供暖和制冷。

任命 空调暖气 （采暖、通风和空调）用于描述房子里的一切和通风。 无论使用哪种 HVAC 系统，所有供暖设备的目的都是利用来自燃料源的热能并将其传输到生活区，以保持舒适的环境温度。

供暖系统使用多种燃料，如天然气、丙烷、取暖油、生物燃料（如木材）或电力。

强制空气系统使用 鼓风烤箱，通过管道网络向家庭的各个区域供应热空气，在北美很受欢迎 (2)。

2、强制空气循环系统锅炉房

这在波兰仍然是一个比较少见的解决方案。 它主要用于新的商业建筑和私人住宅，通常与壁炉结合使用。 强制空气循环系统（包括 热回收机械通风) 快速调节室温。

在寒冷的天气里，它们用作加热器，在炎热的天气里，它们用作冷却空调系统。 典型的欧洲和波兰，带有炉灶、锅炉房、水和蒸汽散热器的 CO 系统仅用于加热。

强制空气系统通常也会过滤它们以去除灰尘和过敏原。 加湿（或干燥）设备也内置在系统中。

这些系统的缺点是需要在墙壁上安装通风管道并为它们预留空间。 此外，风扇有时会发出噪音，流动的空气会传播过敏原（如果设备维护不当）。

除了我们最熟悉的系统，即散热器和供气装置，还有其他的，大多是现代的。 它与循环中央供暖和强制通风系统的不同之处在于它加热家具和地板，而不仅仅是空气。

需要铺设在混凝土地板内或设计用于热水的塑料管道的木地板下。 这是一个安静且整体节能的系统。 它不会快速加热，但可以保持更长时间的热量。

还有“地砖”，它使用安装在地板下的电气装置（通常是陶瓷或石砖）。 它们的能源效率低于热水系统，通常仅用于浴室等较小的空间。

另一种更现代的供暖方式。 液压系统. 踢脚线热水器安装在墙上的低位，以便它们可以从房间下方吸入冷空气，然后加热并将其送回室内。 它们在比许多更低的温度下运行。

这些系统还使用中央锅炉来加热通过管道系统流向离散加热设备的水。 事实上，这是旧垂直散热器系统的更新版本。

电板散热器和其他类型的散热器并不常用在主要的家庭供暖系统中。 电加热器主要是因为电费高。 然而，它们仍然是一种流行的补充供暖选择，例如在季节性空间（如阳台）中。

电加热器安装简单且成本低廉，不需要管道、通风或其他分配装置。

除了传统的面板加热器外，还有电辐射加热器 (3) 或加热灯，它们通过将能量传递给温度较低的物体 电磁辐射.

3.红外线加热器

根据辐射体的温度，红外辐射的波长范围为 780 nm 至 1 mm。 电红外加热器将高达 86% 的输入功率作为辐射能进行辐射。 几乎所有收集到的电能都从灯丝转化为红外热，并通过反射器进一步发送。

地热波兰

地热供暖系统——非常先进，例如在冰岛，受到越来越多的关注在 (IDDP) 下，钻井工程师正越来越深入地研究地球的内部热源。

2009 年，在钻探 EPDM 时，它意外溢出到位于地球表面以下约 2 公里的岩浆储层中。 因此，获得了历史上最强大的地热井，其能量容量约为 30 兆瓦。

科学家们希望到达大西洋中脊，这是地球上最长的洋中脊，是构造板块之间的自然边界。

在那里，岩浆将海水加热到1000°C，压力是大气压的两百倍。 在这样的条件下，有可能产生50兆瓦的能量输出的超临界蒸汽，这大约是典型地热井的十倍。 这将意味着补充 50 万的可能性。 在家。

如果该项目被证明是有效的，则可以在世界其他地区实施类似的项目，例如在俄罗斯。 在日本或加利福尼亚。

4.所谓可视化。 浅层地热能

从理论上讲，波兰的地热条件非常好，因为该国 80% 的领土被三个地热省所占据：中欧、喀尔巴阡山脉和喀尔巴阡山脉。 然而，使用地热水的真正可能性涉及该国 40% 的领土。

这些水库水温30-130℃（有的地方甚至200℃），沉积岩赋存深度1-10公里。 自然流出非常罕见（Sudety - Cieplice、Löndek-Zdrój）。

然而，这是另一回事。 深层地热 井长达 5 公里，还有其他东西，所谓的。 浅层地热，其中源热使用相对较浅的埋地装置 (4) 从地面获取，通常从几米到 100 米。

这些系统基于热泵，类似于地热能，热泵是从水或空气中获取热量的基础。 估计波兰已经有数以万计的此类解决方案，并且它们的受欢迎程度正在逐渐增长。

热泵从外部吸收热量并将其转移到房屋内 (5)。 比传统加热系统消耗更少的电力。 当外面温暖时，它可以起到空调的作用。

5. 简单压缩机热泵方案：1）冷凝器，2）节流阀-或毛细管，3）蒸发器，4）压缩机

一种流行的空气源热泵是迷你分体式系统，也称为无管系统。 它基于一个相对较小的外部压缩机单元和一个或多个室内空气处理单元，可以很容易地添加到房间或家庭的偏远地区。

建议将热泵安装在相对温和的气候中。 它们在非常炎热和非常寒冷的天气条件下仍然不太有效。

吸收式加热和冷却系统 它们的动力不是电力，而是太阳能、地热能或天然气。 吸收式热泵的工作方式与任何其他热泵大致相同，但它具有不同的能源并使用氨溶液作为制冷剂。

混血儿更好

混合系统已成功实现能源优化，该系统还可以使用热泵和可再生能源。

混合系统的一种形式是 热泵 结合起来 带冷凝锅炉. 泵部分接管负载，而热量需求受到限制。 当需要更多热量时，冷凝锅炉接管加热任务。 类似地，热泵可以与固体燃料锅炉结合使用。

混合系统的另一个例子是组合 带太阳能热系统的冷凝机组. 这样的系统可以安装在现有的和新的建筑物中。 如果装置的所有者希望在能源方面更加独立，则可以将热泵与光伏装置相结合，从而使用他们自己的家庭解决方案产生的电力进行供暖。

太阳能装置提供廉价电力来为热泵供电。 由建筑物不直接使用的电力产生的剩余电力可用于为建筑物的电池充电或出售给公共电网。

值得强调的是，现代发电机和热力装置通常配备有 互联网接口 并且可以使用平板电脑或智能手机上的应用程序进行远程控制，通常来自世界任何地方，这还允许业主优化和节省成本。

没有什么比自制能量更好的了

当然，无论如何，任何供暖系统都需要能源。 诀窍是使它成为最经济和最便宜的解决方案。

最终，这些功能在称为“在家”的模型中产生能量 微热电联产 （） 或者 微型发电厂 （）。

根据定义，这是一个技术过程，包括基于使用中小型电力连接设备的热电联产（离网）。

微型热电联产可用于同时需要电力和热量的所有设施。 配对系统最常见的用户是个人接收者 (6) 以及医院和教育中心、体育中心、酒店和各种公共设施。

6.家庭能源系统

今天，普通的家庭电力工程师已经掌握了几种在家中和院子里发电的技术：太阳能、风能和天然气。 （沼气 - 如果它们真的是“自己的”）。

因此，您可以安装在屋顶上，不要将其与热发生器混淆，并且最常用于加热水。

也可以达到小 风力涡轮机满足个人需求。 大多数情况下，它们被放置在埋在地下的桅杆上。 其中最小的一个，功率为 300-600 W，电压为 24 V，可以安装在屋顶上，前提是它们的设计适合于此。

在国内条件下，最常见的是容量为 3-5 kW 的发电厂，这取决于需求、用户数量等。 - 应该足以满足照明、各种家用电器的运行、二氧化碳水泵和其他较小的需求。

热输出低于 10 kW，电输出为 1-5 kW 的系统主要用于个人家庭。 这种“家庭微型热电联产”的运作理念是将电力和热源都放置在供电的建筑物内。

家庭风能发电技术仍在改进中。 例如，WindTronics (7) 提供的小型霍尼韦尔风车，其护罩有点类似于带有叶片的自行车车轮，直径约 180 cm，平均风速为 2,752 m/s 时产生 10 kWh。 Windspire 涡轮机采用不同寻常的垂直设计提供了类似的动力。

7. 安装在房顶上的小型霍尼韦尔涡轮机

在其他从可再生能源中获取能源的技术中，值得关注的是 沼气. 该通用术语用于描述有机化合物分解过程中产生的可燃气体，如污水、生活垃圾、粪便、农业和农业食品工业废弃物等。

起源于旧式热电联产的技术，即热电联产电厂的热电联产，在其“小型”版本中是相当年轻的。 寻找更好、更有效的解决方案的工作仍在进行中。 目前，可以确定几个主要系统，包括：往复式发动机、燃气轮机、斯特林发动机系统、有机朗肯循环和燃料电池。

斯特林发动机 在没有剧烈燃烧过程的情况下将热量转化为机械能。 通过加热加热器的外壁来向工作流体-气体供热。 通过从外部供热，发动机可以从几乎任何来源获得一次能源：石油化合物、煤、木材、所有类型的气体燃料、生物质，甚至太阳能。

这种类型的发动机包括：两个活塞（冷活塞和热活塞）、一个再生热交换器以及工作流体和外部源之间的热交换器。 在循环中运行的最重要的元件之一是再生器，它在工作流体从加热空间流向冷却空间时吸收工作流体的热量。

在这些系统中，热源主要是燃料燃烧过程中产生的废气。 相反，来自电路的热量被传递到低温源。 最终，循环效率取决于这些源之间的温差。 这种发动机的工作流体是氦气或空气。

斯特林发动机的优点包括：整体效率高、噪音低、与其他系统相比燃油经济性、低转速。 当然，我们也不能忘记缺点，主要是安装价格。

热电联产机制，例如 兰金循环 （热力学循环中的热量回收）或斯特林发动机只需要热量即可运行。 例如，它的来源可以是太阳能或地热能。 使用集热器和热量以这种方式发电比使用光伏电池更便宜。

开发工作也在进行中 燃料电池 及其在热电联产厂中的用途。 市场上此类创新解决方案之一是 清除边缘. 除了系统特定功能外，该技术还使用先进技术将钢瓶中的气体转化为氢气。 所以这里没有火。

氢电池产生电能，也用于产生热量。 燃料电池是一种新型装置，它可以通过电化学反应将气体燃料（通常是氢或碳氢燃料）的化学能高效地转化为电能和热能——无需燃烧气体和使用机械能，例如，在发动机或燃气轮机中就是这种情况。

有些元素不仅可以由氢驱动，还可以由天然气或所谓的天然气驱动。 烃类燃料加工得到的重整产品（重整气体）。

热水蓄能器

我们知道，热水，也就是热量，可以在专门的家用容器中积累和储存一段时间。 例如，它们经常出现在太阳能集热器旁边。 然而，并不是每个人都知道有这样的事情 大量的热量储备像巨大的能量蓄能器 (8)。

8、荷兰优秀的蓄热器

标准的短期储罐在大气压下运行。 它们绝缘良好，主要用于高峰时段的需求管理。 这种罐中的温度略低于 100°C。 值得补充的是，有时为了供暖系统的需要，旧油箱被改装成蓄热器。

2015年，第一个德国 双区托盘. 该技术已获得 Bilfinger VAM 的专利。

该解决方案基于在上下水区之间使用柔性层。 上部区域的重量对下部区域产生压力，因此储存在其中的水的温度可以超过 100°C。 上部区域的水相应更冷。

与常压罐相比，该解决方案的优点是在保持相同体积的同时具有更高的热容量，同时与压力容器相比，与安全标准相关的成本更低。

近几十年来，有关决策 地下储能. 地下水库可以是混凝土、钢或纤维增强塑料结构。 混凝土容器是通过现场浇筑混凝土或预制构件建造的。

通常在料斗内部安装额外的涂层（聚合物或不锈钢）以确保扩散密封性。 保温层安装在容器外。 还有一些结构仅用砾石固定或直接挖入地下，也挖入含水层。

生态与经济学齐头并进

房子里的热量不仅取决于我们如何加热它，而且最重要的是我们如何保护它免受热量损失并管理其中的能量。 现代建筑的现实是强调能源效率，由此产生的物体在经济和运营方面都满足最高要求。

这是一个双“生态”——生态和经济。 放置越来越多 节能建筑 它们的特点是结构紧凑，其中存在所谓冷桥的风险，即热损失区域。 这对于获得与地面上的地板一起考虑的外部分区面积与总加热量的比率的最小指标非常重要。

缓冲表面，如温室，应连接到整个结构。 它们集中了适量的热量，同时将热量传递给建筑物的对面墙壁，这不仅成为它的存储空间，而且还是一个天然的散热器。

在冬天，这种缓冲可以保护建筑物免受过冷空气的影响。 在内部，使用了房屋缓冲布局的原则——房间位于南侧，杂物间位于北侧。

所有节能住宅的基础是适当的低温供暖系统。 使用带有热回收的机械通风，即带有换热器，它将“用过的”空气吹出，保留其热量以加热吹入建筑物的新鲜空气。

该标准达到了允许您使用太阳能加热水的太阳能系统。 想要充分利用自然的投资者也会安装热泵。

所有材料必须执行的主要任务之一是确保 最高隔热. 因此，只竖立温暖的外部隔板，这将使靠近地面的屋顶、墙壁和天花板具有适当的传热系数U。

外墙应至少为两层，尽管三层系统最适合获得最佳效果。 还对最高质量的窗户进行了投资，通常具有三个窗格和足够宽的热保护型材。 任何大窗户都是建筑物南侧的特权 - 在北侧，玻璃被放置得相当点并且尺寸最小。

技术更进一步 被动房几十年来广为人知。 这一概念的创造者是 Wolfgang Feist 和 Bo Adamson，他们于 1988 年在隆德大学提出了第一个几乎不需要额外绝缘材料的建筑设计，除了太阳能保护。 在波兰，第一个被动结构于 2006 年在弗罗茨瓦夫附近的 Smolec 建造。

在被动结构中，太阳辐射、通风热量回收（回收）以及来自电器和居住者等内部来源的热量被用来平衡建筑物的热量需求。 只有在温度特别低的时期，才会对供应到房屋的空气进行额外加热。

被动房更多的是一种想法，某种建筑设计，而不是特定的技术和发明。 这个一般定义包括许多不同的建筑解决方案，这些解决方案结合了最小化能源需求（每年低于 15 kWh/m²）和热损失的愿望。

为了达到这些参数并节省资金，建筑物中的所有外部隔板都具有极低的传热系数 U。建筑物的外壳必须不受不受控制的空气泄漏的影响。 同样，窗户细木工的热损失明显少于标准解决方案。

窗户使用各种解决方案来最大程度地减少损失，例如在它们之间带有绝缘氩层的双层玻璃或三层玻璃。 被动技术还包括建造带有白色或浅色屋顶的房屋，这些屋顶在夏季反射而不是吸收太阳能。

绿色加热和冷却系统 他们向前迈进一步。 无源系统在没有炉子或空调的情况下最大限度地提高了大自然的加热和冷却能力。 不过已经有了概念 活跃的房子 – 剩余能源的生产。 他们使用各种由太阳能、地热能或其他能源（即所谓的绿色能源）提供动力的机械加热和冷却系统。

寻找产生热量的新方法

科学家们仍在寻找新的能源解决方案，创造性地使用这些解决方案可以为我们提供非凡的新能源，或者至少是恢复和保护它的方法。

几个月前，我们写过看似矛盾的热力学第二定律。 实验教授安德烈亚斯·席林 来自苏黎世大学。 他创造了一种设备，使用 Peltier 模块将 100 克铜片从 XNUMX°C 以上的温度冷却到远低于室温的温度，而无需外部电源。

由于它用于冷却，它还必须加热，这可以为不需要安装热泵的新的、更高效的设备创造机会。

反过来，来自萨尔兰大学的 Stefan Seeleke 和 Andreas Schütze 教授利用这些特性创建了一种基于驱动线产生热量或冷却的高效、环保的加热和冷却装置。 该系统不需要任何中间因素，这是它的环境优势。

南加州大学建筑学助理教授 Doris Soong 希望通过以下方式优化建筑能源管理 热双金属涂层 (9)、智能材料，就像人体皮肤一样——动态快速地保护房间免受阳光照射，提供自我通风或在必要时将其隔离。

9. Doris Soong 和双金属

利用这项技术，宋开发了一个系统 热固性窗户. 当太阳在天空中移动时，构成系统的每一块瓷砖都会独立、均匀地移动，所有这些都优化了房间内的热状态。

这座建筑就像一个活的有机体，它独立地对来自外部的能量做出反应。 这不是“生活”房屋的唯一想法，但它的不同之处在于它不需要额外的动力来移动部件。 仅涂层的物理性能就足够了。

近二十年前，在哥德堡附近的瑞典林达斯建造了一座住宅区。 不带加热系统 传统意义上的（10）。 在凉爽的斯堪的纳维亚住在没有炉子和暖气的房子里的想法引起了复杂的感觉。

10. 瑞典林多斯没有供暖系统的被动式房屋之一。

房子的想法诞生于其中，由于现代建筑解决方案和材料，以及对自然条件的适当适应，传统的热观念是与外部基础设施连接的必然结果 - 供暖，能源 - 甚至燃料供应商都被淘汰了。 如果我们开始以同样的方式思考自己家中的温暖，那么我们就走对了。

好温暖，好温暖……好热！

热交换器术语表

中央供暖 (CO) - 在现代意义上是指将热量供应给位于房屋内的加热元件（散热器）的装置。 水、蒸汽或空气用于散发热量。 CO 系统覆盖了一套公寓、一栋房子、几栋建筑，甚至整个城市。 在跨越单个建筑物的安装中，由于密度随温度变化而导致水在重力作用下循环，尽管这可以通过泵强制进行。 在较大的装置中，仅使用强制循环系统。

锅炉房 - 一家工业企业，其主要任务是为城市供热网络生产高温介质（通常是水）。 传统系统（使用化石燃料的锅炉）如今已很少见。 这是因为热电厂的热电联产效率更高。 另一方面，仅使用可再生能源的热生产越来越受欢迎。 大多数情况下，地热能用于此目的，但正在建造大型太阳能热装置，其中

集热器为家庭需求加热水。

被动房、节能房 – 一种以外部隔板的高绝缘参数为特征的建筑标准，并使用多种旨在最大限度地减少运行期间能耗的解决方案。 被动式建筑的能源需求低于15千瓦时/（平方米·年），而传统房屋甚至可以达到120千瓦时/（平方米·年）。 在被动式房屋中，热量需求的减少如此之大，以至于它们不使用传统的供暖系统，而只是对通风空气进行额外加热。 它还用于平衡热量需求。

太阳辐射，从通风中回收的热量（回收），以及从电器甚至居民自身等内部来源获得的热量。

格泽尼克 （通俗地说 - 散热器，来自法语 calorifère） - 水-空气或蒸汽-空气热交换器，是中央供暖系统的一个组成部分。 目前最常用的是钢板焊接而成的板式散热器。 在新的中央供暖系统中，实际上不再使用带翅片的散热器，尽管在某些解决方案中，设计的模块化允许添加更多翅片，因此可以简单地改变散热器功率。 热水或蒸汽流过加热器，通常不直接来自热电联产。 为整个装置供水的水在热交换器中与来自热网或锅炉的水一起加热，然后进入热接收器，例如散热器。

集中供暖锅炉 - 一种燃烧固体燃料（煤、木材、焦炭等）、气体（天然气、LPG）、燃料油（fuel oil）以加热在CH回路中循环的冷却剂（通常是水）的装置。 在通常的说法中，中央供暖锅炉被错误地称为火炉。 与将产生的热量散发到环境中的炉子不同，锅炉散发出携带它的物质的热量，而被加热的物体会进入另一个地方，例如，进入加热器，在那里使用它。

冷凝锅炉 - 带有封闭燃烧室的装置。 这种类型的锅炉从烟气中获得额外的热量，而在传统锅炉中，烟气通过烟囱排出。 正因为如此，它们的运行效率更高，高达 109%，而在传统型号中，效率高达 90%——即他们更好地使用燃料，这转化为更低的供暖成本。 冷凝式锅炉的效果最能体现在烟气温度上。 在传统锅炉中，烟气温度超过100°C，而在冷凝式锅炉中仅为45-60°C。