在我的被​​動房...

經典說：“冬天一定很冷。” 事實證明這是沒有必要的。 另外，它不一定要髒、有臭味或對環境有害才能讓你保暖一段時間。

目前，我們家中的暖氣不一定要歸功於燃料、天然氣和電力。 近年來，太陽能、地熱能甚至風能已加入舊的燃料和能源組合。

在本報告中，我們不會涉及波蘭仍然最受歡迎的基於煤炭、燃油或天然氣的系統，因為我們研究的目的不是展示我們已經熟知的系統，而是從這一點出發提出現代、有吸引力的替代方案從環境保護和節能的角度出發。

當然，基於天然氣及其衍生物燃燒的暖氣也相當環保。 然而，從波蘭的角度來看，它的缺點是我們沒有足夠的這種燃料資源來滿足國內需求。

水和空氣

波蘭的大多數房屋和公寓大樓均採用傳統的鍋爐和散熱器系統供暖。

中央鍋爐位於建築物的供熱中心或獨立鍋爐房內。 其運作原理是透過管道向房間內的散熱器供應蒸汽或熱水。 經典的散熱器 - 鑄鐵垂直設計 - 通常位於窗戶附近 (1)。

1.傳統取暖器

在現代散熱器系統中，熱水會透過電動幫浦循環到散熱器。 熱水在散熱器中釋放熱量，冷卻後的水返回鍋爐進一步加熱。

散熱器可以用從美學角度來看不那麼「咄咄逼人」的面板式或壁式加熱器取代——有時它們甚至被稱為所謂的。 裝飾散熱器的設計考慮了場所的設計和裝飾。

這種類型的散熱器比帶有鑄鐵翅片的散熱器重量（通常尺寸）輕得多。 目前，市面上此類散熱器的型號較多，主要差異在於外形尺寸。

許多現代加熱系統與冷卻設備共享通用組件，有些既提供加熱又提供冷卻。

任命 HVAC （暖氣、通風和空調）用於描述家中的一切和通風。 無論使用哪種暖通空調系統，所有暖氣設備的目標仍然是利用燃料來源的熱能並將其傳輸到居住空間以維持舒適的環境溫度。

暖氣系統使用多種燃料，例如天然氣、丙烷、暖氣油、生物燃料（例如木材）或電力。

強制空氣系統使用 帶方石的烤箱，它透過管道網路將熱空氣輸送到家庭的各個區域，在北美很受歡迎 (2)。

2、強制空氣循環系統鍋爐房

這在波蘭仍然是一個相對罕見的解決方案。 它主要用於新建商業建築和私人住宅，通常與壁爐結合使用。 強制空氣循環系統（包括 帶熱回收的機械通風）非常快速地調節室溫。

在寒冷的天氣裡，它們充當加熱器，在炎熱的天氣裡，它們變成冷卻空調系統。 歐洲和波蘭典型的二氧化碳系統配有熔爐、鍋爐、水和蒸汽散熱器，僅用於加熱。

強制通風系統通常也會對它們進行過濾，以去除灰塵和過敏原。 該系統還包括加濕（或乾燥）裝置。

這些系統的缺點是需要安裝通風管道並在牆壁中為其預留空間。 此外，風扇有時會很吵，流動的空氣會傳播過敏原（如果設備維護不當）。

除了我們最熟悉的系統之外，即散熱器和供氣裝置，還有其他的，大部分都是現代的。 它與循環加熱和強制通風系統的不同之處在於，它加熱家具和地板，而不僅僅是空氣。

需要在混凝土地板內或木地板下安裝塑膠熱水管。 這是一個安靜且整體節能的系統。 它不會很快升溫，但保溫時間更長。

還有一種“地磚”，它使用安裝在地板下方的電氣裝置（通常是陶瓷或石磚）。 它們的能源效率低於熱水系統，通常只在浴室等狹小空間使用。

另一種更現代的加熱方式。 液壓系統。 底板循環加熱器安裝在牆壁的低處，以便它們可以從房間下方吸入冷空氣，然後將其加熱並將其返回室內。 它們的工作溫度比許多產品都要低。

這些系統還使用中央鍋爐來加熱水，水透過管道系統流向離散的加熱單元。 本質上，這是舊的垂直散熱器系統的更新版本。

電板散熱器和其他類型通常不用於主要的家庭供暖系統。 電暖器主要是電費高。 然而，它們仍然是補充供暖的熱門選擇，例如在季節性空間（例如陽台）中。

電加熱器安裝簡單、成本低廉，不需要安裝管道、通風或其他分配裝置。

除了傳統的板式加熱器外，還有電輻射加熱器 (3) 或加熱燈，它們透過以下方式將能量傳遞給較低溫度的物體： 電磁輻射.

3.紅外線加熱器

根據發射體的溫度，紅外線輻射的波長範圍為 780 nm 至 1 mm。 電紅外線加熱器以輻射能量的形式發射高達 86% 的輸入功率。 幾乎所有收集到的電能都被燈絲的紅外線輻射轉化為熱量，並透過反射器進一步發送。

波蘭地熱

地熱供暖系統－非常先進，例如在冰島，越來越受到人們的關注(IDDP) 鑽井工程師越來越深入研究地球的內部熱源。

2009年，在IDDP鑽探過程中，意外洩漏到地表下約2公里處的岩漿庫中。 由此，獲得了史上最強大的地熱井，其能源容量約為30兆瓦。

科學家希望到達大西洋中脊，這是地球上最長的洋中脊，也是構造板塊之間的自然邊界。

在那裡，岩漿將海水加熱到1000℃，壓力比大氣壓力高兩百倍。 在這種條件下，可以產生能量輸出為50兆瓦的超臨界蒸汽，大約是典型地熱井的十倍。 這意味著有可能補充50萬。 房屋。

如果該項目有效，則可以在世界其他地區（例如俄羅斯）實施類似的項目。 在日本或加州。

4.所謂可視化。 淺層地熱能

理論上，波蘭的地熱條件非常好，該國80%的領土被中歐、喀爾巴阡山脈和喀爾巴阡山脈三個地熱省份佔據。 然而，真正能夠利用地熱水的區域涉及該國40%的領土。

這些水庫的水溫為30～130℃（有的地方甚至達到200℃），沉積岩賦存深度為1～10公里。 自然流出非常罕見（蘇台德 - 切普利採、倫代克-茲德魯伊）。

然而這是另一回事 深層地熱 井長達5公里，還有其他所謂的東西。 淺層地熱，其中使用相對較淺的埋地裝置 (4) 從地面獲取熱源，通常為幾米至 100 m。

這些系統基於熱泵，其基礎類似於地熱能，用於從水或空氣中產生熱量。 據估計，波蘭已經有數以萬計的此類解決方案，而且它們的受歡迎程度正在逐漸增長。

熱泵從外部吸收熱量並將其轉移到室內 (5)。 比傳統暖氣系統消耗更少的電力。 當外面溫暖時，它可以起到與空調相反的作用。

5. 簡單壓縮機熱泵示意圖：1) 冷凝器，2) 節流閥 - 或毛細管，3) 蒸發器，4) 壓縮機

一種流行的空氣源熱泵類型是迷你分離式系統，也稱為無管道系統。 它基於相對較小的外部壓縮機裝置和一個或多個內部空氣處理裝置，可輕鬆添加到房間或家中的偏遠區域。

建議在相對溫和的氣候下安裝熱泵。 在非常熱和非常冷的天氣條件下，它們的效果仍然較差。

吸收式加熱和冷卻系統 它們不是由電力提供動力，而是由太陽能、地熱能或天然氣提供動力。 吸收式熱泵的工作原理與任何其他熱泵基本相同，但具有不同的能源並使用氨溶液作為冷媒。

混合動力更好

混合系統成功實現了能源優化，該系統還可以使用熱泵和可再生能源。

混合系統的一種形式是 熱泵 結合 帶冷凝鍋爐。 泵浦部分接管負載，而熱需求有限。 當需要更多熱量時，冷凝鍋爐接手加熱任務。 同樣，熱泵可以與固體燃料鍋爐結合使用。

混合系統的另一個例子是組合 帶有太陽能裝置的冷凝裝置。 這樣的系統可以安裝在現有的和新的建築物。 如果裝置業主希望在能源方面有更大的獨立性，則可以將熱泵與光伏裝置結合起來，從而使用家庭自己的解決方案產生的電力進行供暖。

太陽能裝置提供廉價的電力來為熱泵提供動力。 建築物內未直接使用的電力產生的多餘電力可用於為建築物的電池充電或出售給公共電網。

值得強調的是，現代發電機和熱力裝置通常配備 網際網路介面 並且可以使用平板電腦或智慧型手機上的應用程式進行遠端控制，通常在世界任何地方，這進一步允許業主優化和節省成本。

沒有什麼比自製能源更好的了

當然，任何暖氣系統在任何情況下都需要能源。 訣竅是使其成為最經濟、最便宜的解決方案。

最終，這些功能在稱為「在家」的模型中產生能量 微型熱電聯產 （） 或者 微型發電廠 （）。

根據定義，這是一種基於使用中低功率連接設備的熱能和電能（離網）聯合生產的技術過程。

微型熱電聯產可用於同時需要電力和熱能的所有設施。 配對系統最常見的使用者是個人接收者 (6) 以及醫院和教育中心、體育中心、飯店和各種公共設施。

6.家庭能源系統

如今，一般家庭能源工作者已經擁有多種在家中和院子裡發電的技術：太陽能、風能和天然氣。 （沼氣——如果它們確實是「自己的」）。

因此，您可以將它們安裝在屋頂上，不要將它們與熱發生器混淆，並且最常用於加熱水。

也可以達到小 風力發電機以滿足個人需求。 大多數情況下，它們被放置在埋在地下的桅杆上。 其中最小的功率為 300-600 W，電壓為 24 V，只要其設計適應於此，就可以安裝在屋頂上。

在國內情況下，依需求、用戶數等，最常見的是3-5千瓦容量的發電廠。 – 應足以滿足照明、各種家用電器的操作、二氧化碳水泵和其他較小的需求。

火功率在10kW以下、電功率1-5kW的系統主要用於個人家庭。 這種「家庭微型熱電聯產」背後的想法是將電力和熱源放置在正在供電的建築物內。

家用風能技術仍在不斷進步。 例如，WindTronics 提供的小型霍尼韋爾風力渦輪機 (7) 的外殼有點像帶有葉片的自行車車輪，直徑約 180 厘米，在平均風速為 2,752 m/s 時可發電 10 kWh。 Windspire 渦輪機採用不尋常的垂直設計，可提供類似的功率。

7. 安裝在屋頂上的小型霍尼韋爾渦輪機

在從再​​生能源獲取能源的其他技術中，值得關注的是 沼氣。 此通用術語用於描述有機化合物分解過程中產生的可燃氣體，例如污水、生活垃圾、糞便、農業和農產品工業廢物等。

這項技術源自於舊的熱電聯產，即熱電聯產廠中的熱電聯合生產，其「小型」版本相當年輕。 尋找更好、更有效的解決方案的工作仍在繼續。 目前，可以區分出幾個主要係統，包括：活塞發動機、燃氣渦輪機、斯特林發動機系統、有機朗肯循環和燃料電池。

斯特林發動機 將熱轉化為機械能，無需劇烈燃燒過程。 透過加熱加熱器的外壁向工作流體（氣體）提供熱量。 由於外部熱量的供應，引擎幾乎可以使用任何來源的一次能源：石油化合物、煤炭、木材、所有類型的氣體燃料、生物質，甚至太陽能。

這種類型的引擎包括：兩個活塞（冷活塞和熱活塞）、一個再生熱交換器以及工作流體和外部來源之間的熱交換器。 循環中最重要的元件之一是再生器，它在工作流體從加熱空間流向冷卻空間時吸收工作流體的熱量。

在這些系統中，熱源主要是燃料燃燒過程中產生的廢氣。 相反，來自電路的熱量被轉移到低溫源。 最終，循環效率取決於這些來源之間的溫差。 此類引擎的工作流體為氦氣或空氣。

史特林引擎的優點包括：整體效率高、噪音水平低、與其他系統相比燃油經濟性、低轉速。 當然，我們不能忘記缺點，其中最主要的一個是安裝價格。

熱電聯產機制，例如 朗肯循環 （熱力循環中的熱回收）或斯特林發動機僅需要熱量即可運行。 例如，其來源可以是太陽能或地熱能。 使用集熱器和熱量以這種方式發電比使用光伏發電更便宜。

開發工作也正在進行中 燃料電池 及其在熱電聯產工廠的應用。 市場上此類創新解決方案之一是 清除邊緣。 除了系統特定功能外，該技術還利用先進技術將鋼瓶中的氣體轉化為氫氣。 所以這裡沒有燃燒。

氫電池產生電力，也用於產生熱。 燃料電池是一種新型裝置，它透過電化學反應將氣體燃料（通常是氫或碳氫化合物的化學能高效地轉化為電能和熱能——而不需要像燃料電池那樣燃燒氣體和使用機械能。例如，在引擎或燃氣渦輪機中。

有些元件不僅可以由氫氣提供動力，還可以由天然氣或所謂的天然氣提供動力。 從碳氫化合物加工中獲得的重整油（重整氣體）。

熱水蓄熱器

我們知道，熱水，即熱量，可以在特殊的家用容器中累積並儲存一段時間。 例如，它們經常出現在太陽能集熱器旁邊。 然而，並不是每個人都知道有這樣的事情 熱量儲備大，就像巨大的蓄能器（8）。

8.荷蘭優良的蓄熱能力

標準短期儲罐在大氣壓力下運作。 它們絕緣良好，主要用於調節高峰時段的需求。 此類儲槽中的溫度略低於 100°C。 值得補充的是，有時，為了加熱系統的需要，舊油箱被改造成蓄熱器。

2015年，第一艘德國船在紐倫堡下水。 雙區托盤。 該技術是 Bilfinger VAM 的專利。

此解決方案基於在上水區和下水區之間使用柔性層。 上部區域的重量對下部區域產生壓力，使得其中儲存的水的溫度可以超過100°C。 上部區域的水相應較冷。

此解決方案的優點是與常壓罐相比，在保持相同體積的同時具有更高的熱容量，同時與壓力容器相比，與安全標準相關的成本更低。

近幾十年來，有關決策 地下儲能。 地下水儲槽可由混凝土、鋼或纖維增強塑膠建造。 混凝土容器是透過現場澆築混凝土或使用預製構件建造的。

通常在料斗內部安裝額外的塗層（聚合物或不銹鋼）以確保擴散密封性。 保溫層設置在容器的外側。 還有一些結構僅用礫石錨定或直接挖入地下，也挖入含水層。

生態學與經濟學齊頭並進

房子裡的溫暖不僅取決於我們如何加熱它，而且主要取決於我們如何保護它免受熱量損失並管理其中的能量。 現代建築的現實是強調能源效率，以便最終的建築在經濟性和營運方面滿足最高要求。

我們談論的是雙重「生態」——生態和經濟。 越來越多地被提出 節能建築 它們的特徵是結構緊湊，存在所謂的冷橋風險，即熱量散失的地方。 這對於獲得與底層一起考慮的外部隔間面積與總加熱體積之比的最低指標非常重要。

緩衝表面，例如溫室，應附著在整個結構上。 它們集中所需的熱量，同時將其傳遞到建築物對面的牆壁，這不僅成為其存儲空間，而且成為天然散熱器。

在冬天，這種類型的緩衝可以保護建築物免受過冷空氣的影響。 內部採用了場地緩衝佈局的原則－房間位於南側，雜物間位於北側。

所有節能房屋的基礎是適當的低溫供暖系統。 使用具有熱回收功能的機械通風，即使用熱交換器，將「用過的」空氣吹出，保留其熱量以加熱吹入建築物的新鮮空氣。

該標準適用於允許使用太陽能加熱水的太陽能係統。 想要充分利用大自然的投資者也在安裝熱泵。

所有材料必須執行的主要任務之一是提供 最高隔熱性能。 因此，只設置溫暖的外部隔間，使靠近地面的屋頂、牆壁和地板具有適當的傳熱係數U。

外牆應至少為兩層，儘管三層系統最適合獲得最佳效果。 也投資於最高品質的窗戶，通常具有三塊玻璃和足夠寬的熱剖面。 任何大窗戶都是建築物南側的特權；在北側，玻璃窗安裝得相當準確，而且尺寸最小。

科技走得更遠 被動式房屋，幾十年來聞名。 這個概念的創造者是 Wolfgang Feist 和 Bo Adamson，他們於 1988 年在隆德大學提出了第一個建築設計，除了防止太陽能外，幾乎不需要額外的隔熱層。 在波蘭，第一個被動式建築於 2006 年在弗羅茨瓦夫附近的斯莫萊茨建成。

在被動式設計中，太陽輻射、通風熱回收（回收）以及來自內部來源（例如電器和居住者）的熱量增益用於平衡建築物的熱需求。 只有在溫度特別低的時期，才會對供應到使用場所的空氣進行額外加熱。

被動式房屋更多的是一種想法、某種建築設計，而不是一種具體的技術和發明。 這個一般定義包括許多不同的建築解決方案，這些解決方案結合了最大限度地減少能源需求（每年低於 15 kWh/m²）和熱損失的願望。

為了實現這樣的參數和節約，建築物中的所有外部隔間都具有極低的傳熱係數 U。建築物的外殼必須能夠防止不受控制的空氣洩漏。 同樣，細木工窗的熱損失明顯低於標準解決方案。

窗戶使用各種解決方案來最大程度地減少損失，例如中間有絕緣氬氣層的雙層玻璃或三層玻璃。 被動技術還包括建造白色或淺色屋頂的房屋，在夏季反射而不是吸收太陽能。

綠色暖氣和冷氣系統 他們向前邁出了進一步的步伐。 被動式系統最大限度地發揮自然的加熱和冷卻能力，無需熔爐或空調。 但概念已經存在 活動房屋 – 產生過剩能源。 他們使用各種由太陽能、地熱能或其他來源（即所謂的綠色能源）提供動力的機械加熱和冷卻系統。

尋找產生熱量的新方法

科學家仍在尋找新的能源解決方案，創造性地使用它可以為我們提供非凡的新能源，或至少是恢復和節約能源的方法。

幾個月前，我們寫了一篇看似矛盾的熱力學第二定律。 教授的實驗安德烈亞斯席林 來自蘇黎世大學。 他創建了一種設備，使用珀爾帖模組，無需外部電源即可將一塊 100 克重的銅片從超過 XNUMX°C 的溫度冷卻到遠低於室溫的溫度。

因為它可以冷卻，所以它也必須加熱，這可以為不需要熱泵的新型、更有效率的設備創造機會。

薩爾大學的 Stefan Seeleke 和 Andreas Schütze 教授則利用這些特性，基於驅動線的熱量釋放或冷卻，創造了一種高效、環保的加熱和冷卻裝置。 這個系統不需要任何中間因素，這就是它的環保優勢。

南加州大學建築學院助理教授 Doris Sung 希望透過以下方式優化建築能源管理： 熱雙金屬塗層 (9)、像人類皮膚一樣的智慧材料－動態、快速地保護房間免受陽光照射，提供自我通風，或在必要時隔熱。

9. Doris Sung 和雙金屬片

利用這項技術，Sung 開發了一個系統 熱固性窗戶。 當太陽在天空中移動時，組成系統的每塊瓷磚都獨立且均勻地移動，所有這些都優化了房間的熱條件。

這棟建築就像一個活的有機體，它獨立地對來自外部的能量做出反應。 這並不是「居住」房屋的唯一想法，但不同之處在於它不需要額外的動力來移動零件。 僅塗層的物理性能就足夠了。

大約二十年前，在哥德堡附近的瑞典林達斯建造了一個住宅區。 沒有加熱系統 傳統意義上的（10）。 在涼爽的斯堪的納維亞半島居住沒有爐灶或散熱器的房子的想法引起了複雜的感覺。

10. 瑞典林多斯一棟沒有暖氣系統的被動式房屋。

房屋的想法誕生了，由於現代建築解決方案和材料，以及對自然條件的適當適應，傳統的熱觀念是與外部基礎設施（供暖、能源）溝通的必然結果。甚至與燃料供應商的合作也被淘汰。 如果我們開始以同樣的方式思考我們自己家裡的暖氣問題，那麼我們就走在正確的道路上。

好溫暖，好溫暖……好熱！

熱交換器術語表

中央暖氣 (CO) – 在現代意義上，是指向房間內的加熱元件（散熱器）提供熱量的裝置。 水、蒸氣或空氣用於分配熱量。 CO 系統涵蓋一套公寓、一棟房屋、幾棟建築物甚至整個城市。 在跨越單一建築物的安裝中，由於密度隨溫度變化而變化，水會透過重力進行循環，儘管這可以透過泵浦強制進行。 較大的裝置僅使用強制循環系統。

鍋爐房 – 主要任務是為城市供熱管網生產高溫介質（通常是水）的工業企業。 如今，傳統系統（使用化石燃料的鍋爐）已很少見。 這是因為火力發電廠熱電聯產可以實現更高的效率。 另一方面，僅使用再生能源生產熱量越來越受歡迎。 地熱能最常用於此目的，但大型太陽能熱裝置越來越多地被建造，其中

集熱器加熱水以滿足家庭需求。

被動房、節能房 – 一種建築標準，其特點是外部隔間的高隔熱參數和使用多種旨在最大限度地減少運行期間能耗的解決方案。 被動式建築的能源需求低於15千瓦時/（平方米·年），而傳統住宅的能源需求甚至可以達到120千瓦時/（平方米·年）。 在被動式房屋中，熱需求的減少是如此之大，以至於它們不使用傳統的加熱系統，而僅對通風空氣進行額外加熱。 它也用於平衡熱量需求。

太陽輻射、通風熱回收（回收）以及來自室內源（例如電器甚至居住者本身）的熱增益。

格澤尼克 （俗稱散熱器，來自法語 calorifère）- 水-空氣或蒸汽-空氣熱交換器，是中央供暖系統的一個元件。 目前，最常用的板式散熱器是由焊接鋼板製成的。 在新的中央暖氣系統中，實際上不再使用翅片散熱器，儘管在某些解決方案中，設計的模組化允許添加更多翅片，這意味著散熱器功率的簡單改變。 加熱器傳遞熱水或蒸汽，這些熱水或蒸汽通常不直接來自熱電聯產廠。 供應整個裝置的水在熱交換器中與來自供熱網路或鍋爐的水一起加熱，然後流向散熱器等受熱器。

集中供熱鍋爐 – 燃燒固體燃料（煤、木材、焦炭等）、氣體（天然氣、液化石油氣）、燃油（mazut）燃料的裝置，用於加熱中央加熱迴路中循環的冷卻劑（通常是水）。 在通俗的說法中，中央暖氣鍋爐被錯誤地稱為爐灶。 與將產生的熱量釋放到環境中的熔爐不同，鍋爐會釋放攜帶熱量的物質的熱量，並且被加熱的物體會轉移到另一個地方，例如加熱器，在那裡使用它。

冷凝鍋爐 – 具有封閉燃燒室的裝置。 這種類型的鍋爐從煙氣中接收額外的熱量，在傳統鍋爐中，煙氣會透過煙囪排出。 因此，它們的運作效率更高，高達 109%，而傳統模型則高達 90% - 即他們更好地利用燃料，從而降低暖氣成本。 冷凝鍋爐的效果最能透過煙氣溫度看出。 傳統鍋爐煙氣溫度超過100℃，冷凝鍋爐僅45-60℃。