Как здания пассивного дома сохраняют комфорт летом?

Авторы: Джессика Гроув-Смит, Фрэнсис Босеник

Здания пассивного дома спроектированы таким образом, чтобы в них было комфортно круглый год – уютно и тепло зимой (20°C), комфортно прохладно летом (25°C). Из-за строгих требований к дизайну и планированию отзывы жителей пассивных домов подтверждают, что пассивные дома могут быть гораздо более устойчивыми в периоды жаркой погоды, чем здания, построенные традиционным способом.

Двухэтажный дом на одну семью в Челтнеме, Англия. Фото Сэмюэля Эшфилда

Температуры, измеренные внутри и снаружи здания, были очень близки к тем, которые используются в PHPP. Самая низкая температура зимой составляла 20 ° C, а самая высокая температура, измеренная летом, составляла 25,7 ° C.

Стефан Палланцас [Passivistas], Афины, Греция

Все дело в дизайне и сохранении тепла! Дизайнеры используют пакет планирования пассивного дома (PHPP), чтобы оптимизировать здание для местных климатических условий. Для высокого летнего комфорта это означает понимание солнечной нагрузки и стратегии вентиляции, чтобы температура внутри здания не превышала 25 °C более 10% часов в год. На самом деле рекомендуется, чтобы здания проектировались так, чтобы достичь этого предела значительно ниже. Характерной чертой хорошо изолированных пассивных домов является то, что они устойчивы к пиковым температурам, так что самые высокие температуры превышают порог 25 ° C лишь с небольшим отрывом. Если климат слишком жаркий, чтобы обеспечить комфортные условия только с помощью пассивных средств охлаждения, здания пассивного дома поддерживают прохладу с помощью эффективной системы охлаждения. Оптимизация конструкции и определение приоритетов стратегий пассивного охлаждения обеспечивают очень низкую нагрузку на систему охлаждения.

Вот некоторые из мер, которые помогают зданиям пассивного дома сохранять прохладу и комфорт в жаркое лето.

Ориентация

Хотя не всегда есть полный контроль над ориентацией здания, особенно в проектах реконструкции, все же очень важно учитывать, в какую сторону обращено здание и где будут установлены окна. Окна, выходящие на восток или запад, представляют особый риск, так как низкая высота утреннего или дневного солнца затрудняет затенение. Окна, выходящие на юг (или на север для тех, кто находится в южном полушарии), могут быть затенены летом свесами, в то же время используя большую часть солнечного света от более низкого угла падения солнца зимой.

Окна и затенение

У нас есть окна по многим причинам, чтобы обеспечить естественное освещение, чтобы видеть улицу, чтобы впустить свежий воздух и получить выгоду от солнечного света зимой. Летом, однако, важно обеспечить достаточное естественное освещение через окна, но низкая солнечная нагрузка предотвратит нагрев здания. В любом здании (пассивном доме или другом) затенение играет очень важную роль в сохранении прохлады. Закрытие тканевых штор или жалюзи может помочь, но использование внешних затеняющих элементов намного эффективнее. Даже деревья помогут защититься от солнца. Без соответствующего затенения летом солнечный свет может быстро повысить температуру в помещении. Здания пассивного дома часто проектируются так, чтобы использовать угол наклона солнца путем установки правильно спроектированных элементов затенения, которые уменьшают приток солнечного света летом, но все же допускают некоторое усиление солнечного света, когда угол наклона солнца ниже зимой.

Большую часть жизни я прожил в домах без кондиционеров. Летом я всегда закрывал окна и опускал внутренние шторы в течение дня. Отличие обычного строительства от пассивного дома заключается в комфорте и отсутствии чувства вялости из-за жары.

Chie Kawahara [Midori Haus], Санта-Крус, Калифорния

Изоляция и воздухонепроницаемость

Хотя детали различаются в зависимости от климата, все здания пассивного дома должны быть хорошо изолированы и иметь высокий уровень воздухонепроницаемости. Часто ошибочно полагают, что добавление изоляции в здание повысит температуру и нагреет здание, однако, как подчеркивает Вольфганг Файст в статье 9 Passipedia. 0003 Пассивный дом летом , это не так:

Изоляция не создает дополнительного тепла; это только уменьшает теплообмен между системами с разными температурами. Таким образом, он также защищает охлаждающую систему от получения тепла из окружающей среды.

Вот тут-то и пригодится распространенный пример сравнения здания пассивного дома с термосом — он одинаково хорошо работает как для холодной жидкости, так и для теплой.

Общий пример, используемый для демонстрации разницы между пассивным и активным обогревом. Фото: ФИ

Вентиляция

Здания пассивного дома также должны быть оборудованы механической системой вентиляции, чтобы поддерживать постоянную подачу свежего воздуха через здание. В летние месяцы важно,  чтобы система использовала летний байпас рекуперации тепла, чтобы вытяжной воздух не передал дополнительное тепло приточному воздуху. Только когда температура окружающей среды значительно превышает 25 ° C, использование рекуперации тепла становится полезным летом для сохранения этого тепла снаружи. Точно так же во влажном климате системы рекуперации энергии эффективны для предотвращения проникновения внешней влаги в здание.

Летний комфорт также зависит от проветривания окна, когда на улице прохладно. Будь то ночная вентиляция, перекрестная вентиляция или ранняя утренняя вентиляция (при условии, что температура упадет до приемлемого уровня).

Сведение к минимуму внутреннего притока тепла

Также важно учитывать, как здание используется в летнее время, и знать о внутренних источниках тепла, например, от бытовых электроприборов. приготовление пищи, электроприборы и подогрев воды. Все эти внутренние источники тепла складываются, и, если их не учитывать, они могут в конечном итоге значительно увеличить количество тепла в доме. Неотъемлемой частью концепции пассивного дома является минимизация энергопотребления всех служб в здании и поощрение использования эффективного оборудования во всем здании. Однако не всегда можно предсказать или повлиять на то, какое оборудование и технику будут использовать будущие жильцы. Поэтому при планировании здания важно понимать взаимосвязь между внутренними тепловыми нагрузками и летним комфортом, которую можно легко смоделировать и протестировать с помощью PHPP.

Адаптация планов для обеспечения летнего комфорта

Когда специалисту по сертификации пассивных домов поручают проверить качество планирования, они внимательно изучают летнее поведение здания. Если критерии летней комфортности не будут соблюдены, потребуется внести изменения в планы здания. Например, трубы горячей воды, возможно, нужно будет лучше утеплить, чтобы они отдавали меньше тепла в дом. В некоторых случаях это также может означать установку активной системы охлаждения. Однако из-за низких тепловых нагрузок для пассивного дома достаточно небольшого холодильного агрегата с низким энергопотреблением. Этот метод доказал свою эффективность в ряде сертифицированных проектов пассивного дома.

Мы, безусловно, удовлетворим любые потребности в комфорте с блоком точечного охлаждения.

Мэтью Бауэрс [Рочестерский пассивный дом], , Рочестер, Нью-Йорк

Более того, если владелец здания установил фотогальваническую систему на объекте, он может легко удовлетворить небольшие дополнительные потребности своего холодильного агрегата в энергии на жаркие летние дни, когда это может потребоваться.

Выводы

Как отмечалось выше, круглогодичный комфорт является ключевой характеристикой проектов пассивного дома. Существует ряд мер по проектированию и планированию, которые можно легко внедрить в проект, чтобы обеспечить комфортное проживание в здании летом при повышении температуры. Превосходная изоляция и высокий уровень воздухонепроницаемости помогают уменьшить передачу тепла снаружи внутрь, тем самым помогая зданию поддерживать более низкую внутреннюю температуру. Затеняющие элементы и правильно расположенные окна пассивного дома помогают свести к минимуму дополнительную солнечную нагрузку, а оконная вентиляция в ночное время (когда позволяет температура/местоположение) является очень эффективным методом естественного охлаждения. Как и в любом здании в жаркую погоду, знание внутренних источников тепла и использование энергоэффективных электроприборов также помогут поддерживать комфортную температуру. А в климатических зонах, где требуется активное охлаждение, хорошо продуманная стратегия охлаждения будет иметь большое значение для поддержания комфортной температуры в помещении и снижения счетов за электроэнергию. Если вы хотите узнать больше о пассивном доме летом и в разных климатических условиях, посетите Passipedia или просмотрите дополнительную литературу ниже.

Ссылки и дополнительная литература

Паппас, И.; Палланцас, С., (2016) Проект Passivistas EnerPHit в Афинах: один год общих измерений, один год жизни – Материалы конференции 21-й Международной конференции по пассивному дому

Пассивный дом летом

Пассивные дома: прохладнее внутри!

Сохранение прохлады во время жары

Лето ЖАРЫ и ВЛАЖНОСТИ – Эффективность пассивного дома

Перегрев – как этого избежать?

Перегрев пассивного дома: спроектируйте

Следует ли ожидать перегрева в пассивном доме?

Пассивный дом в теплом мире

© Международная ассоциация пассивного дома, 2018 г. Несанкционированное использование и/или копирование данного материала без письменного разрешения автора и/или владельца сайта строго запрещено. Выдержки и ссылки могут быть использованы при условии полной и четкой ссылки на Международную ассоциацию пассивного дома с соответствующим и конкретным указанием на исходный контент.

Простая модернизация ОВКВ для старых домов

Высокоскоростная мини-система ОВКВ может обновить старый дом с минимальным повреждением его исторической ткани.

Автор:

Эрик Квалсвик

Дата публикации:

Обновлено 3 сентября 2021 г.

Меньше, чем компакт-диск, высокоскоростные мини-вентиляторы являются ненавязчивым выбором для обогрева и охлаждения старых домов.

Предоставлено Spacepak

Лето в Мэриленде ужасно жаркое. Просто спросите семью Сиссон: примерно с апреля каждого года их трехэтажный дом 1942 кирпичный дом стал больше похож на кирпичную печь, даже с помощью нескольких оконных кондиционеров.

Они ненадолго задумались об установке традиционной центральной системы кондиционирования воздуха, «но если бы мы это сделали, — говорит Велмоэд Сиссон, — мы потеряли бы все наши шкафы, потому что туда должны были бы пройти гигантские металлические воздуховоды». К счастью для комфорта семьи и благополучия дома, муж Велмойд, Боб — по ее словам, «признанный техноман» — нашел альтернативное решение: высокоскоростную систему ОВКВ с мини-каналами.

Как следует из названия, система проталкивает кондиционированный воздух с высокой скоростью через небольшие воздуховоды. Для владельцев старых домов главная привлекательность заключается в том, что небольшие (диаметром 3 дюйма) гибкие воздуховоды можно прокладывать через стены и потолки без необходимости прорезать большие углубления или сбрасывать потолок.

И в отличие от больших настенных, напольных или потолочных воздухозаборников и решеток, необходимых для традиционной системы HVAC, мини-системы воздуховодов подают кондиционированный воздух через решетки, которые меньше, чем аудио компакт-диск.

В то время как высокоскоростные мини-системы воздуховодов часто используются для охлаждения старых домов, отапливаемых радиаторами, они также могут использоваться для подачи тепла. Две компании в США, Unico и SpacePak, и одна канадская компания Hi-Velocity Systems производят полные системы, которые также можно смешивать и сочетать с печами и компонентами кондиционеров других компаний.

Основы ОВКВ

Базовые знания о том, как работают традиционные системы отопления и охлаждения, помогут вам понять, что необходимо для установки мини-системы воздуховодов. Кондиционер делает комнаты прохладнее, но на самом деле он удаляет тепло из воздуха в вашем доме. Точнее, он перемещает тепло изнутри дома наружу.

Центральные системы кондиционирования воздуха состоят из внутренних и наружных компонентов. Замкнутый контур медных трубок содержит хладагент, широко известный как фреон, который постоянно циркулирует изнутри дома наружу, а затем обратно.
Вы, несомненно, видели внешний компонент системы кондиционирования воздуха — компрессорно-конденсаторный блок, который обычно устанавливается на бетонной площадке на теневой стороне дома, издает изрядный шум и выделяет большое количество тепла.

В музее Цветочного холма в Остине вентиляционное отверстие сливается с полом.

Пегги Ли Остер

Внутри дома находится матрица воздуховодов, соединенных с камерой, которая представляет собой большую коробку распределения воздуха. Из камеры одна система воздуховодов доставляет охлажденный воздух в помещения через вентиляционные отверстия на полу, стенах или потолках. Вторая система воздуховодов, известная как обратная, вытягивает теплый воздух из помещений. К нагнетательному блоку подключена система обработки воздуха с вентилятором и испарителем внутри.

Вот как все это работает вместе: жидкий хладагент под давлением поступает в дом по петле медных трубок, откуда он направляется в испаритель. Затем испаритель распыляет хладагент через сопло, в результате чего его температура падает, поскольку он испаряется внутри трубки и превращается в газ. В то же время теплый воздух из возвратного воздуховода проходит через испаритель, в результате чего тепло воздуха поглощается охлажденным газообразным хладагентом. Затем охлажденный воздух проталкивается через устройство обработки воздуха в камеру нагнетания, выходит через воздуховод и через вентиляционные отверстия в помещение.

Вернемся к уже горячему газообразному хладагенту: он закачивается снаружи дома в блок компрессора/конденсатора. Компрессор дополнительно повышает давление газообразного хладагента, что повышает его температуру. Газообразный хладагент высокого давления и высокой температуры поступает в конденсаторный змеевик, где охлаждается до жидкого состояния вентилятором, продувающим наружный воздух через конденсаторный змеевик. Вентилятор, обдувающий змеевик, выпускает тепло в атмосферу и охлаждает хладагент, превращая его обратно в жидкость, прежде чем он снова попадет в дом, и весь процесс продолжается.

В системах воздушного отопления используются те же воздуховоды, что и в кондиционерах, но воздух нагревается газовой или жидкотопливной печью и подается по воздуховодам в помещения.

Миниатюрный подход

На кухне музея Цветочного холма воздуховоды были проложены через кладовую, чтобы не мешать первоначальным этажам.

Пегги Ли Остер

Высокоскоростная мини-система воздуховодов работает аналогично обычным системам в том смысле, что она также отводит тепло из дома, поглощая его внутри и выделяя снаружи. В обеих системах используется хладагент, система обработки воздуха, испаритель и компрессор/конденсатор.

Так чем же отличается система мини-каналов? Чтобы понять разницу, представьте, что мини-система воздуховодов — это пластиковая соломинка для питья, а традиционная система — это картонная трубка для бумажных полотенец. Чтобы получить представление о том, сколько места занимает мини-система воздуховодов в вашем доме, подумайте, сколько соломинок вы можете поставить вертикально в обычную кофейную кружку по сравнению с тем, сколько трубок от бумажных полотенец.

Теперь подумайте о том, чтобы выдуть воздух через пластиковую соломинку для питья, а затем через картонную трубку. Чтобы выдохнуть такое же количество воздуха, он должен проходить через соломинку гораздо быстрее.

Скорость воздуха, проходящего через мини-вентилятор, во многом зависит как от расположения воздуховодов в помещении, так и от количества используемых воздуховодов. Возвращаясь к соломинке и картонной трубке, представьте, что вы дуете этим воздухом на палочку горящих благовоний. Когда вы дуете в трубку, скорее всего, дым продолжит свой ленивый путь к потолку. Но подуйте на соломинку, и дым рассеется и пойдет по комнате. Это связано с высокой скоростью воздуха и так называемым принципом Бернулли: увеличение скорости воздуха создает вакуум за воздушным потоком, который притягивает больше воздуха обратно к источнику потока.

В результате воздух в помещении будет лучше перемешиваться. В традиционной системе кондиционирования воздух может расслаиваться: медленный поток прохладного воздуха скапливается у пола, в то время как температура в других частях помещения может быть на 5-7 градусов выше.

Тед Браун из SpacePak говорит, что установка мини-термостата на 72 градуса будет ощущаться так же, как и обычный термостат кондиционера, настроенный на 68 градусов. «Нам звонили клиенты, чтобы сказать, что их термостаты должны быть сломаны, потому что в комнатах кажется намного прохладнее, чем там, где они установили циферблат».

Приточно-вытяжная установка системы и магистральные линии легко устанавливаются на дополнительном чердачном пространстве.

Предоставлено Unico

Преимущество мини-систем воздуховодов заключается в том, что они удаляют до 30 процентов больше влаги, чем традиционные системы: более сухой воздух кажется более прохладным, чем более влажный воздух той же температуры. Вы также можете использовать мини-систему кондиционирования воздуха в режиме осушения, что является отличным способом снизить затраты на электроэнергию, если вам не нужно охлаждать свой дом, а просто хотите избавиться от духоты в воздухе.

Отопление вашего дома с помощью мини-системы воздуховодов имеет те же преимущества, что и охлаждение: быстрая, незаметная установка и превосходная циркуляция воздуха. Для увеличения мощности обогрева мини-системы воздуховодов просто необходимо добавить источник тепла, который может нагреть воздух, который будет проталкиваться по воздуховоду. И Unico, и SpacePak производят свои собственные источники тепла, от электрических печей до газовых котлов и тепловых насосов обратного цикла, которые поглощают тепло извне и перемещают его внутрь здания. Их мини-системы воздуховодов также могут быть подключены к различным жидкотопливным, газовым или электрическим котлам или печам других производителей или могут быть модифицированы для некоторых существующих систем.

Установка и расходы

Первый шаг к установке мини-системы воздуховодов, говорит Дэйв Коркоран, владелец компании D&D HVAC в Сомерсе, штат Коннектикут, заключается в расчете теплопотерь здания (с учетом таких факторов, как географическое положение, ориентация на солнце, теплоизоляция). уровней, а также количество окон и дверей), чтобы решить его потребности в кондиционировании воздуха. Обработчик воздуха устанавливается первым, часто монтируется на чердаке. Оттуда бригада Corcoran устанавливает основные магистральные линии — изолированные воздуховоды диаметром 6 или 7 дюймов, которые питают воздухообрабатывающую установку и могут быть уложены на балки или подвешены к стропилам.

Для максимального камуфляжа мини-воздуховодов Unico предлагает различные вентиляционные отверстия с отделкой под дерево, чтобы они соответствовали рисунку и тону деревянных полов.

Предоставлено Unico

Затем гибкие воздуховоды диаметром 3″ прокладываются от ствола к потолкам и стенам в различных помещениях, где они присоединяются к небольшим вентиляционным отверстиям в потолках, стенах или полах. Чтобы добраться до помещений на нижних этажах, 3-дюймовые воздуховоды можно проложить через внутренние или неизолированные стены или через существующие желоба.

Встроенные шумоглушители (похожие на автомобильные глушители) устанавливаются на воздуховоды для уменьшения шума ветра от высокоскоростного воздуха. «Эти системы не более шумные, чем традиционные», — говорит Коркоран.

Размер воздуховодов позволяет быстро их установить; типичная установка занимает всего несколько дней. «Редко бывает, что мы не можем найти способ провести воздуховоды в комнату», — добавляет Коркоран. «В традиционных системах вы запускаете воздуховоды и врезаете решетки там, где это возможно.
С мини-системой воздуховодов вы запускаете воздуховоды и устанавливаете вентиляционные отверстия там, где вы хотите».

Передовая технология делает мини-системы воздуховодов дорогими (в среднем примерно на 25–40 % дороже, чем обычная система HVAC), но стоимость материалов является лишь одним из факторов в уравнении.

Система гибких трубок Unico подходит для существующих полостей старого дома и устраняет необходимость в значительной реконструкции.

Предоставлено Unico

«Установка обычной системы занимает гораздо больше времени, — отмечает Джон Бал-дасаро, национальный менеджер по продажам SpacePak, — и в большинстве случаев, когда ребята из HVAC заканчивают работу, пора привлекать субподрядчиков. Вам может понадобиться плотник, чтобы закрыть воздуховоды или опустить потолок. А затем вам понадобится специалист по гипсокартону или штукатуру, может быть, маляр или даже электрик, если нужно переместить выключатели или розетки». Это в сумме дает больше времени, когда ваш дом находится в беспорядке, и больше денег, чтобы выполнить дополнительную работу.

При сравнении затрат также важно учитывать общую производительность системы. По оценкам Energy Conservatory, утечка воздуховодов в традиционных системах с принудительной подачей воздуха составляет до 25 процентов затрат на энергию. Основываясь на лабораторных и полевых испытаниях, Unico оценивает, что ее изолированный воздуховод имеет «менее 5-процентную утечку воздуховода», а Baldasaro утверждает, что SpacePak имеет 0-процентную степень утечки. Воздуховоды, которые не протекают, означают, что больше воздуха, за который вы платите за охлаждение, достигает своего предназначения.

Кроме того, более низкие уровни влажности и более постоянная температура воздуха означают, что термостаты можно устанавливать на более высокие значения.