In meinem Passivhaus...

„Im Winter muss es kalt sein“, sagte der Klassiker. Es stellt sich heraus, dass dies nicht notwendig ist. Außerdem muss es nicht schmutzig, stinkend oder umweltschädlich sein, um Sie für eine Weile warm zu halten.

Derzeit können wir unsere Häuser nicht unbedingt mit Heizöl, Gas und Strom heizen. Solarenergie, Geothermie und sogar Windkraft sind in den letzten Jahren zum alten Brennstoff- und Energiequellenmix hinzugekommen.

In diesem Bericht gehen wir nicht auf die immer noch beliebtesten Systeme in Polen ein, die auf Kohle, Heizöl oder Gas basieren, da der Zweck unserer Studie nicht darin besteht, das darzustellen, was wir bereits gut kennen, sondern moderne, attraktive Alternativen aus der Sicht vorzustellen aus Sicht des Umweltschutzes sowie der Energieeinsparung.

Natürlich ist auch das Heizen durch die Verbrennung von Erdgas und seinen Derivaten durchaus umweltfreundlich. Aus polnischer Sicht hat dies jedoch den Nachteil, dass wir nicht über ausreichende Ressourcen dieses Brennstoffs für den heimischen Bedarf verfügen.

Wasser und Luft

Die meisten Häuser und Mehrfamilienhäuser in Polen werden mit herkömmlichen Kessel- und Heizkörpersystemen beheizt.

Der zentrale Heizkessel befindet sich in der Heizzentrale oder im individuellen Heizraum des Gebäudes. Sein Betrieb basiert auf der Zufuhr von Dampf oder heißem Wasser über Rohre zu den in den Räumen befindlichen Heizkörpern. Ein klassischer Heizkörper – eine vertikale Gusseisenkonstruktion – befindet sich normalerweise in der Nähe der Fenster (1).

1. Traditionelle Heizung

In modernen Heizkörpersystemen wird Warmwasser mithilfe elektrischer Pumpen zu den Heizkörpern umgewälzt. Heißes Wasser gibt seine Wärme im Heizkörper ab und gekühltes Wasser kehrt zur weiteren Erwärmung in den Kessel zurück.

Heizkörper können durch ästhetisch weniger „aggressive“ Flächen- oder Wandheizkörper ersetzt werden – manchmal werden sie sogar als sogenannte Heizkörper bezeichnet. dekorative Heizkörper, die unter Berücksichtigung der Gestaltung und Dekoration der Räumlichkeiten entworfen wurden.

Heizkörper dieses Typs sind viel leichter (und normalerweise auch kleiner) als Heizkörper mit Lamellen aus Gusseisen. Derzeit gibt es viele Arten von Heizkörpern dieser Art auf dem Markt, die sich hauptsächlich in den Außenabmessungen unterscheiden.

Viele moderne Heizsysteme haben gemeinsame Komponenten mit Kühlgeräten und einige bieten sowohl Heizen als auch Kühlen.

Termin Heizungs- und Lüftungssystem (Heizung, Lüftung und Klimatisierung) wird verwendet, um alles und die Lüftung in einem Haus zu beschreiben. Unabhängig davon, welches HVAC-System verwendet wird, besteht das Ziel aller Heizgeräte weiterhin darin, Wärmeenergie aus einer Brennstoffquelle zu nutzen und sie an den Wohnraum zu übertragen, um eine angenehme Umgebungstemperatur aufrechtzuerhalten.

Heizsysteme nutzen unterschiedliche Brennstoffe wie Erdgas, Propan, Heizöl, Biokraftstoffe (z. B. Holz) oder Strom.

Zwangsluftsysteme mit Ofen mit QuadersteinIn Nordamerika sind sie beliebt, die erwärmte Luft über ein Kanalnetz in verschiedene Bereiche des Hauses leiten (2).

2. Systemheizraum mit Zwangsluftzirkulation

Dies ist in Polen immer noch eine relativ seltene Lösung. Es wird vor allem in neuen Gewerbebauten und Privathäusern eingesetzt, meist in Kombination mit einem Kamin. Umluftsysteme (inkl. mechanische Belüftung mit Wärmerückgewinnung) regulieren die Raumtemperatur sehr schnell.

Bei kaltem Wetter dienen sie als Heizung, bei heißem Wetter dienen sie als kühlende Klimaanlage. Für Europa und Polen typische CO-Anlagen mit Öfen, Kesseln, Wasser- und Dampfstrahlern dienen ausschließlich der Heizung.

In der Regel werden sie auch durch Umluftsysteme gefiltert, um Staub und Allergene zu entfernen. Das System umfasst auch Befeuchtungs- (oder Trocknungs-)Geräte.

Die Nachteile dieser Systeme bestehen darin, dass Lüftungskanäle installiert und in den Wänden Platz dafür reserviert werden müssen. Darüber hinaus sind Ventilatoren manchmal laut und bewegte Luft kann Allergene verbreiten (wenn das Gerät nicht ordnungsgemäß gewartet wird).

Neben den uns bekanntesten Systemen, d.h. Heizkörper und Luftversorgungseinheiten, es gibt auch andere, meist moderne. Es unterscheidet sich von Warmwasser-Zentralheizungen und Umluftsystemen dadurch, dass es Möbel und Böden erwärmt, nicht nur die Luft.

Erfordert die Installation von Kunststoffrohren für Warmwasser in Betonböden oder unter Holzböden. Es ist ein leises und insgesamt energieeffizientes System. Es heizt nicht schnell auf, speichert die Wärme aber länger.

Es gibt auch „Bodenfliesen“, bei denen unter dem Boden verlegte Elektroinstallationen (meist Keramik- oder Steinfliesen) zum Einsatz kommen. Sie sind weniger energieeffizient als Warmwassersysteme und werden normalerweise nur in kleinen Räumen wie Badezimmern eingesetzt.

Eine andere, modernere Art der Heizung. Hydrauliksystem. Fußbodenheizungen werden niedrig an der Wand installiert, sodass sie kühle Luft von unterhalb des Raums ansaugen, diese dann erwärmen und wieder in den Raum zurückführen können. Sie arbeiten bei niedrigeren Temperaturen als viele andere.

Diese Systeme verwenden auch einen zentralen Heizkessel zum Erhitzen von Wasser, das durch ein Rohrleitungssystem zu separaten Heizeinheiten fließt. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um eine aktualisierte Version der alten vertikalen Heizkörpersysteme.

Elektrische Flächenheizkörper und andere Typen werden normalerweise nicht in primären Heizsystemen für Häuser verwendet. elektrische HeizungenHauptsächlich aufgrund der hohen Stromkosten. Dennoch bleiben sie eine beliebte Option zur Zusatzheizung, beispielsweise in saisonalen Räumen (z. B. Veranden).

Elektroheizungen sind einfach und kostengünstig zu installieren und erfordern keine Installation von Rohren, Belüftung oder anderen Verteilungsgeräten.

Neben herkömmlichen Flächenheizgeräten gibt es auch elektrische Heizstrahler (3) oder Wärmelampen, die Energie auf Objekte mit niedrigerer Temperatur übertragen elektromagnetische Strahlung.

3. Infrarotheizung

Abhängig von der Temperatur des emittierenden Körpers liegt die Wellenlänge der Infrarotstrahlung zwischen 780 nm und 1 mm. Elektrische Infrarotheizungen geben bis zu 86 % ihrer aufgenommenen Leistung als Strahlungsenergie ab. Nahezu die gesamte gesammelte elektrische Energie wird durch die Infrarotstrahlung des Glühfadens in Wärme umgewandelt und durch die Reflektoren weitergeschickt.

Geothermie Polen

Geothermische Heizsysteme – sehr fortschrittlich, zum Beispiel in Island, sind von wachsendem Interessewo (IDDP) Bohringenieure immer tiefer in die innere Wärmequelle des Planeten vordringen.

Im Jahr 2009 floss es bei Bohrungen für IDDP versehentlich in ein Magmareservoir, das sich etwa 2 km unter der Erdoberfläche befand. So entstand die leistungsstärkste Geothermiebohrung der Geschichte mit einer Leistung von etwa 30 MW Energie.

Wissenschaftler hoffen, den Mittelatlantischen Rücken zu erreichen, den längsten mittelozeanischen Rücken der Erde, eine natürliche Grenze zwischen tektonischen Platten.

Dort erhitzt Magma Meerwasser auf eine Temperatur von 1000 °C und der Druck ist zweihundertmal höher als der Atmosphärendruck. Unter solchen Bedingungen ist es möglich, überkritischen Dampf mit einer Energieleistung von 50 MW zu erzeugen, was etwa dem Zehnfachen einer typischen Geothermiebohrung entspricht. Dies würde die Möglichkeit einer Aufstockung um 50 bedeuten. Häuser.

Sollte das Projekt Erfolg haben, könnte ein ähnliches Projekt auch in anderen Teilen der Welt, beispielsweise in Russland, umgesetzt werden. in Japan oder Kalifornien.

4. Visualisierung des sogenannten oberflächennahe Geothermie

Theoretisch verfügt Polen über sehr gute geothermische Bedingungen, da 80 % der Landesfläche von drei geothermischen Provinzen eingenommen werden: Mitteleuropa, Karpatenvorland und Karpaten. Die tatsächlichen Möglichkeiten der Nutzung geothermischer Gewässer betreffen jedoch 40 % der Landesfläche.

Die Wassertemperatur dieser Stauseen beträgt 30-130°C (stellenweise sogar 200°C) und die Vorkommenstiefe in Sedimentgesteinen 1 bis 10 km. Natürlicher Abfluss ist sehr selten (Sudety - Cieplice, Löndek-Zdrój).

Das ist jedoch etwas anderes tiefe Geothermie mit Brunnen bis zu 5 km und etwas anderem, dem sogenannten. flache Geothermie, bei dem die Quellwärme aus dem Erdreich über eine relativ flache Erdinstallation (4) entnommen wird, in der Regel von einigen bis 100 m.

Diese Systeme basieren auf Wärmepumpen, die ähnlich wie die Erdwärme eine Grundlage zur Wärmeerzeugung aus Wasser oder Luft darstellen. Schätzungen zufolge gibt es in Polen bereits Zehntausende solcher Lösungen, und ihre Popularität nimmt allmählich zu.

Die Wärmepumpe nimmt Wärme von außen auf und überträgt sie ins Innere des Hauses (5). Verbraucht weniger Strom als herkömmliche Heizsysteme. Wenn es draußen warm ist, kann es das Gegenteil einer Klimaanlage sein.

5. Schema einer einfachen Kompressorwärmepumpe: 1) Kondensator, 2) Drosselklappe - oder Kapillare, 3) Verdampfer, 4) Kompressor

Eine beliebte Art von Luftwärmepumpe ist das Mini-Split-System, auch als kanalloses System bekannt. Es basiert auf einer relativ kleinen externen Kompressoreinheit und einem oder mehreren internen Lüftungsgeräten, die problemlos in Räumen oder abgelegenen Bereichen des Hauses angebracht werden können.

Wärmepumpen werden für die Installation in relativ milden Klimazonen empfohlen. Bei sehr heißem und sehr kaltem Wetter bleiben sie weniger wirksam.

Absorptionsheiz- und -kühlsysteme Sie werden nicht mit Strom betrieben, sondern mit Solarenergie, Geothermie oder Erdgas. Eine Absorptionswärmepumpe funktioniert ähnlich wie jede andere Wärmepumpe, verfügt jedoch über eine andere Energiequelle und verwendet eine Ammoniaklösung als Kältemittel.

Hybriden sind besser

Eine energetische Optimierung gelingt erfolgreich in Hybridsystemen, die auch Wärmepumpen und erneuerbare Energiequellen nutzen können.

Eine Form des Hybridsystems ist Wärmepumpe in Kombination mit Brennwertkessel. Die Pumpe übernimmt teilweise die Last, während der Wärmebedarf begrenzt ist. Bei erhöhtem Wärmebedarf übernimmt der Brennwertkessel die Heizaufgabe. Ebenso kann eine Wärmepumpe mit einem Festbrennstoffkessel kombiniert werden.

Ein weiteres Beispiel für ein Hybridsystem ist die Kombination Verflüssigungssatz mit Solaranlage. Ein solches System kann sowohl in bestehenden als auch in neuen Gebäuden installiert werden. Wünscht der Anlagenbesitzer eine größere Unabhängigkeit hinsichtlich der Energiequellen, kann die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage kombiniert werden und so den durch hauseigene Lösungen erzeugten Strom zum Heizen nutzen.

Die Solaranlage liefert günstigen Strom für den Betrieb der Wärmepumpe. Überschüssiger Strom, der nicht direkt im Gebäude verbraucht wird, kann zum Laden der Gebäudebatterie verwendet oder an das öffentliche Netz verkauft werden.

Hervorzuheben ist, dass moderne Generatoren und Wärmeanlagen in der Regel damit ausgestattet sind Internetschnittstellen und kann über eine Anwendung auf einem Tablet oder Smartphone, oft von überall auf der Welt, ferngesteuert werden, was Immobilieneigentümern zusätzlich eine Optimierung und Kosteneinsparung ermöglicht.

Es gibt nichts Besseres als selbst erzeugte Energie

Natürlich benötigt jede Heizungsanlage in jedem Fall Energiequellen. Der Trick besteht darin, die wirtschaftlichste und kostengünstigste Lösung zu finden, die möglich ist.

Letztendlich werden solche Funktionen in Modellen „zu Hause“ erzeugte Energie genannt Mikro-KWK () oder Mikrokraftwerk ().

Laut Definition handelt es sich um einen technologischen Prozess, der aus der kombinierten Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie (netzunabhängig) auf der Grundlage der Nutzung angeschlossener Geräte niedriger und mittlerer Leistung besteht.

Mikro-KWK kann überall dort eingesetzt werden, wo gleichzeitig Strom- und Wärmebedarf besteht. Die häufigsten Nutzer gekoppelter Systeme sind sowohl Einzelempfänger (6) als auch Krankenhäuser und Bildungszentren, Sportzentren, Hotels und verschiedene öffentliche Versorgungsunternehmen.

6. Energiesystem für zu Hause

Heutzutage verfügt der durchschnittliche Hausenergiearbeiter bereits über mehrere Technologien zur Energieerzeugung zu Hause und im Garten: Solar, Wind und Gas. (Biogas - wenn sie wirklich "eigen" sind).

So können Sie sie auf dem Dach installieren, die nicht mit Wärmeerzeugern zu verwechseln sind und am häufigsten zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden.

Es kann auch klein werden Windenergieanlagenfür individuelle Bedürfnisse. Meistens werden sie auf im Boden vergrabenen Masten angebracht. Die kleinsten von ihnen mit einer Leistung von 300-600 W und einer Spannung von 24 V können auf Dächern installiert werden, sofern ihre Konstruktion darauf abgestimmt ist.

Unter häuslichen Bedingungen werden am häufigsten Kraftwerke mit einer Leistung von 3-5 kW gefunden, die je nach Bedarf, Anzahl der Benutzer usw. - sollte für die Beleuchtung, den Betrieb diverser Haushaltsgeräte, Wasserpumpen für CO und andere kleinere Bedürfnisse ausreichen.

Anlagen mit einer thermischen Leistung unter 10 kW und einer elektrischen Leistung von 1-5 kW werden überwiegend in Einzelhaushalten eingesetzt. Die Idee hinter einem solchen „Heim-Mikro-KWK“ besteht darin, eine Strom- und Wärmequelle innerhalb des zu versorgenden Gebäudes zu platzieren.

Die Technologie der Heimwindenergie verbessert sich immer noch. Beispielsweise erzeugen die von WindTronics angebotenen kleinen Honeywell-Windkraftanlagen (7), deren Gehäuse ein wenig an ein Fahrradrad mit daran befestigten Flügeln erinnert und einen Durchmesser von etwa 180 cm hat, 2,752 kWh bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 10 m/s. Windspire-Turbinen mit ungewöhnlichem vertikalen Design bieten eine ähnliche Leistung.

7. Kleine Honeywell-Turbinen, installiert auf dem Dach eines Hauses

Neben anderen Technologien zur Energiegewinnung aus erneuerbaren Quellen lohnt es sich, darauf zu achten Biogas. Dieser allgemeine Begriff wird verwendet, um brennbare Gase zu beschreiben, die bei der Zersetzung organischer Verbindungen wie Abwasser, Hausmüll, Mist, Abfälle aus der Landwirtschaft und der Lebensmittelindustrie usw. entstehen.

Die aus der alten Kraft-Wärme-Kopplung abgeleitete Technologie, also die kombinierte Erzeugung von Wärme und Strom in Blockheizkraftwerken, ist in ihrer „kleinen“ Variante recht jung. Die Suche nach besseren und effektiveren Lösungen ist noch nicht abgeschlossen. Derzeit können mehrere Hauptsysteme unterschieden werden, darunter Kolbenmotoren, Gasturbinen, Stirlingmotorsysteme, der organische Rankine-Zyklus und Brennstoffzellen.

Stirlingmotor wandelt Wärme ohne heftigen Verbrennungsprozess in mechanische Energie um. Durch Erhitzen der Außenwand des Heizgeräts wird dem Arbeitsmedium – Gas – Wärme zugeführt. Dank der Wärmezufuhr von außen kann der Motor mit Primärenergie aus nahezu allen Quellen versorgt werden: Erdölverbindungen, Kohle, Holz, gasförmigen Brennstoffen aller Art, Biomasse und sogar Solarenergie.

Dieser Motortyp umfasst: zwei Kolben (kalt und warm), einen regenerativen Wärmetauscher und Wärmetauscher zwischen dem Arbeitsmedium und externen Quellen. Eines der wichtigsten Elemente im Kreislauf ist der Regenerator, der die Wärme des Arbeitsmediums aufnimmt, wenn es vom beheizten in den gekühlten Raum strömt.

In diesen Systemen sind die Wärmequelle hauptsächlich Abgase, die bei Kraftstoffverbrennungsprozessen entstehen. Stattdessen wird die Wärme vom Kreislauf an eine Niedertemperaturquelle übertragen. Letztendlich hängt die Effizienz der Zirkulation vom Temperaturunterschied zwischen diesen Quellen ab. Das Arbeitsmedium dieses Motortyps ist Helium oder Luft.

Zu den Vorteilen von Stirlingmotoren gehören: hoher Gesamtwirkungsgrad, niedriger Geräuschpegel, Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu anderen Systemen, niedrige Drehzahl. Natürlich dürfen wir die Nachteile nicht vergessen, von denen der größte der Installationspreis ist.

Kraft-Wärme-Kopplungsmechanismen wie z Rankine-Zyklus (Wärmerückgewinnung in thermodynamischen Kreisläufen) oder der Stirlingmotor benötigt zum Betrieb nur Wärme. Seine Quelle kann beispielsweise Solarenergie oder Geothermie sein. Die Stromerzeugung mit Kollektor und Wärme ist auf diese Weise günstiger als mit Photovoltaik.

Auch Entwicklungsarbeiten sind im Gange Brennstoffzellen und deren Einsatz in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. Eine der innovativen Lösungen dieser Art auf dem Markt ist ClearEdge. Neben systemspezifischen Funktionen wandelt diese Technologie das Gas in der Flasche mithilfe fortschrittlicher Technologie in Wasserstoff um. Hier findet also keine Verbrennung statt.

Die Wasserstoffzelle erzeugt Strom, der auch zur Wärmeerzeugung genutzt wird. Brennstoffzellen sind ein neuartiger Gerätetyp, der die chemische Energie eines gasförmigen Brennstoffs (üblicherweise Wasserstoff oder Kohlenwasserstoff) durch eine elektrochemische Reaktion mit hoher Effizienz in Strom und Wärme umwandelt – ohne dass wie bisher Gas verbrannt und mechanische Energie eingesetzt werden muss Dies ist beispielsweise bei Motoren oder Gasturbinen der Fall.

Einige Elemente können nicht nur mit Wasserstoff, sondern auch mit Erdgas oder sogenanntem Erdgas betrieben werden. Reformat (reformiertes Gas), das bei der Verarbeitung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen anfällt.

Warmwasserspeicher

Wir wissen, dass heißes Wasser, also Wärme, in einem speziellen Haushaltsbehälter gespeichert und für einige Zeit gespeichert werden kann. Beispielsweise sind sie häufig neben Solarkollektoren zu sehen. Allerdings weiß vielleicht nicht jeder, dass es so etwas gibt große Wärmereserven, wie riesige Energiespeicher (8).

8. Hervorragende Wärmespeicherung in den Niederlanden

Standard-Kurzzeitspeichertanks arbeiten bei Atmosphärendruck. Sie sind gut isoliert und werden vor allem zur Nachfrageregulierung in Spitzenzeiten eingesetzt. Die Temperatur in solchen Tanks liegt leicht unter 100°C. Es ist erwähnenswert, dass manchmal alte Öltanks für den Bedarf des Heizsystems in Wärmespeicher umgewandelt werden.

2015 lief in Nürnberg das erste deutsche Schiff vom Stapel. Dual-Zonen-Tablett. Diese Technologie ist von Bilfinger VAM patentiert.

Die Lösung basiert auf der Verwendung einer flexiblen Schicht zwischen der oberen und unteren Wasserzone. Durch das Gewicht der oberen Zone entsteht ein Druck auf die untere Zone, sodass das darin gespeicherte Wasser eine Temperatur von über 100 °C haben kann. Das Wasser in der oberen Zone ist entsprechend kälter.

Die Vorteile dieser Lösung sind eine höhere Wärmekapazität bei gleichem Volumen im Vergleich zu einem atmosphärischen Tank und gleichzeitig geringere Kosten im Zusammenhang mit Sicherheitsstandards im Vergleich zu Druckbehältern.

In den letzten Jahrzehnten wurden Entscheidungen im Zusammenhang mit unterirdischer Energiespeicher. Der Grundwasserspeicher kann aus Beton, Stahl oder faserverstärktem Kunststoff bestehen. Betoncontainer werden durch Gießen von Beton vor Ort oder durch die Verwendung von Fertigteilen hergestellt.

Zur Gewährleistung der Diffusionsdichtheit wird üblicherweise eine zusätzliche Beschichtung (Polymer oder Edelstahl) auf der Innenseite des Trichters angebracht. Die Wärmedämmschicht wird außen am Behälter angebracht. Es gibt auch Bauwerke, die nur mit Kies verankert oder direkt in den Boden gegraben werden, auch in den Grundwasserleiter.

Ökologie und Ökonomie Hand in Hand

Die Wärme in einem Haus hängt nicht nur davon ab, wie wir es heizen, sondern vor allem auch davon, wie wir es vor Wärmeverlust schützen und die Energie darin verwalten. Die Realität des modernen Bauens ist die Betonung der Energieeffizienz, sodass die resultierenden Objekte sowohl in Bezug auf Wirtschaftlichkeit als auch im Betrieb höchste Anforderungen erfüllen.

Das ist ein doppeltes „Öko“ – Ökologie und Ökonomie. Zunehmend platziert energieeffiziente Gebäude Sie zeichnen sich durch einen kompakten Körper aus, bei dem die Gefahr sogenannter Kältebrücken besteht, d. h. Orte mit Wärmeverlust. Dies ist wichtig, um die niedrigsten Indikatoren für das Verhältnis der Fläche der Außenwände, die zusammen mit dem Erdgeschoss berücksichtigt werden, zum gesamten beheizten Volumen zu erhalten.

Pufferflächen, wie z. B. Wintergärten, sollten an der gesamten Struktur angebracht werden. Sie konzentrieren die benötigte Wärmemenge und übertragen sie gleichzeitig auf die gegenüberliegende Gebäudewand, die nicht nur zum Speicher, sondern auch zum natürlichen Heizkörper wird.

Im Winter schützt diese Art der Pufferung das Gebäude vor zu kalter Luft. Im Inneren kommt das Prinzip der Pufferaufteilung der Räumlichkeiten zur Anwendung – die Räume liegen auf der Südseite, die Wirtschaftsräume auf der Nordseite.

Die Basis aller energieeffizienten Häuser ist ein entsprechendes Niedertemperatur-Heizsystem. Es kommt mechanische Lüftung mit Wärmerückgewinnung zum Einsatz, also mit Rekuperatoren, die „verbrauchte“ Luft ausblasen und deren Wärme speichern, um die in das Gebäude eingeblasene Frischluft zu erwärmen.

Der Standard umfasst Solaranlagen, die eine Wassererwärmung mittels Sonnenenergie ermöglichen. Auch Investoren, die die Natur voll ausnutzen wollen, installieren Wärmepumpen.

Eine der Hauptaufgaben, die alle Materialien erfüllen müssen, ist die Bereitstellung höchste Wärmedämmung. Folglich werden nur warme Außenwände errichtet, die dafür sorgen, dass Dach, Wände und Böden in Bodennähe den entsprechenden Wärmedurchgangskoeffizienten U aufweisen.

Außenwände sollten aus mindestens zwei Schichten bestehen, für beste Ergebnisse ist jedoch ein dreischichtiges System am besten geeignet. Es wird auch in Fenster höchster Qualität investiert, oft mit drei Scheiben und ausreichend breiten Thermoprofilen. Etwaige große Fenster sind der Südseite des Gebäudes vorbehalten, auf der Nordseite sind die Verglasungen eher punktuell und in kleinsten Größen angebracht.

Technologie geht noch weiter Passivhäuser, seit mehreren Jahrzehnten bekannt. Die Schöpfer dieses Konzepts sind Wolfgang Feist und Bo Adamson, die 1988 an der Universität Lund den ersten Entwurf eines Gebäudes vorstellten, das außer dem Schutz vor Sonnenenergie praktisch keine zusätzliche Isolierung erfordert. In Polen wurde 2006 in Smolec bei Breslau die erste Passivstruktur errichtet.

Bei passiven Designs werden Sonneneinstrahlung, Wärmerückgewinnung aus der Belüftung (Rückgewinnung) und Wärmegewinne aus internen Quellen wie Geräten und Bewohnern genutzt, um den Wärmebedarf des Gebäudes auszugleichen. Nur in Zeiten besonders niedriger Temperaturen wird eine zusätzliche Erwärmung der den Räumen zugeführten Luft genutzt.

Ein Passivhaus ist eher eine Idee, eine Art architektonischer Entwurf, als eine bestimmte Technologie und Erfindung. Diese allgemeine Definition umfasst viele verschiedene Gebäudelösungen, die den Wunsch vereinen, den Energiebedarf – weniger als 15 kWh/m² pro Jahr – und den Wärmeverlust zu minimieren.

Um solche Parameter und Einsparungen zu erreichen, zeichnen sich alle Außenwände des Gebäudes durch einen extrem niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten U aus. Die Außenhülle des Gebäudes muss undurchlässig für unkontrollierte Luftlecks sein. Ebenso weist Fensterbau einen deutlich geringeren Wärmeverlust auf als Standardlösungen.

Zur Minimierung von Verlusten kommen bei Fenstern verschiedene Lösungen zum Einsatz, etwa Doppelverglasung mit einer isolierenden Argonschicht dazwischen oder Dreifachverglasung. Zur Passivtechnik gehört auch der Bau von Häusern mit weißen oder hellen Dächern, die im Sommer die Sonnenenergie reflektieren, anstatt sie zu absorbieren.

Grüne Heiz- und Kühlsysteme sie machen weitere Schritte nach vorne. Passive Systeme maximieren die Fähigkeit der Natur zum Heizen und Kühlen, ohne Öfen oder Klimaanlagen. Es gibt jedoch bereits Konzepte aktive Häuser – Produktion von überschüssiger Energie. Sie nutzen verschiedene mechanische Heiz- und Kühlsysteme, die mit Solarenergie, Erdwärme oder anderen Quellen, der sogenannten grünen Energie, betrieben werden.

Neue Wege zur Wärmeerzeugung finden

Wissenschaftler sind immer noch auf der Suche nach neuen Energielösungen, deren kreative Nutzung uns außergewöhnliche neue Energiequellen oder zumindest Möglichkeiten zu deren Wiederherstellung und Erhaltung eröffnen könnte.

Vor ein paar Monaten haben wir über den scheinbar widersprüchlichen zweiten Hauptsatz der Thermodynamik geschrieben. Experiment von Prof. Andreas Schilling von der Universität Zürich. Er entwickelte ein Gerät, das mithilfe eines Peltier-Moduls ein neun Gramm schweres Stück Kupfer ohne externe Stromquelle von einer Temperatur von über 100 °C auf deutlich unter Raumtemperatur abkühlte.

Da es kühlt, muss es auch heizen, was beispielsweise Möglichkeiten für neue, effizientere Geräte schaffen könnte, die keine Wärmepumpen benötigen.

Diese Eigenschaften wiederum nutzten die Professoren Stefan Seeleke und Andreas Schütze von der Universität des Saarlandes, um ein hocheffizientes, umweltfreundliches Heiz- und Kühlgerät zu entwickeln, das auf der Abgabe von Wärme bzw. der Kühlung angetriebener Drähte basiert. Dieses System erfordert keine Zwischenfaktoren, was seinen Vorteil für die Umwelt darstellt.

Doris Sung, Assistenzprofessorin an der University of Southern California School of Architecture, möchte das Energiemanagement von Gebäuden optimieren Thermobimetallische Beschichtungen (9), intelligente Materialien, die wie die menschliche Haut wirken – dynamisch und schnell den Raum vor der Sonne schützen, für Selbstbelüftung sorgen oder ihn bei Bedarf isolieren.

9. Doris Sung und Bimetallstreifen

Mit dieser Technologie entwickelte Sung ein System Duroplastische Fenster. Während sich die Sonne über den Himmel bewegt, bewegt sich jede Kachel, aus der das System besteht, unabhängig und gleichmäßig mit ihr, und all dies optimiert die thermischen Bedingungen im Raum.

Das Gebäude wird zu einem lebenden Organismus, der selbstständig auf die von außen zugeführte Energiemenge reagiert. Dies ist nicht die einzige Idee für ein „lebendiges“ Haus, aber der Unterschied besteht darin, dass keine zusätzliche Energie für bewegliche Teile benötigt wird. Allein die physikalischen Eigenschaften der Beschichtung reichen aus.

Vor fast zwei Jahrzehnten wurde im schwedischen Lindas in der Nähe von Göteborg eine Wohnanlage gebaut. ohne Heizsysteme im traditionellen Sinne (10). Die Vorstellung, im kühlen Skandinavien in Häusern ohne Herd und Heizung zu leben, löste gemischte Gefühle aus.

10. Eines der Passivhäuser ohne Heizung in Lindos, Schweden.

Die Idee eines Hauses wurde geboren, in dem dank moderner architektonischer Lösungen und Materialien sowie einer angemessenen Anpassung an natürliche Bedingungen die traditionelle Vorstellung von Wärme als notwendiges Ergebnis der Verbindung mit externer Infrastruktur - Heizung, Energie - oder sogar mit Kraftstofflieferanten entfiel. Wenn wir anfangen, auch über die Wärme in unserem eigenen Zuhause nachzudenken, dann sind wir auf dem richtigen Weg.

So warm, wärmer... heiß!

Glossar zum Thema Wärmetauscher

Zentralheizung (CO) - bedeutet im modernen Sinne eine Anlage, bei der Wärme an Heizelemente (Heizkörper) geliefert wird, die sich in den Räumlichkeiten befinden. Zur Verteilung der Wärme werden Wasser, Dampf oder Luft verwendet. Es gibt CO-Anlagen, die eine Wohnung, ein Haus, mehrere Gebäude und sogar ganze Städte abdecken. In Installationen, die sich über ein einzelnes Gebäude erstrecken, wird Wasser aufgrund von Dichteänderungen mit der Temperatur durch die Schwerkraft zirkuliert, obwohl dies durch eine Pumpe erzwungen werden kann. In größeren Anlagen kommen ausschließlich Zwangsumlaufsysteme zum Einsatz.

Heizraum - ein Industrieunternehmen, dessen Hauptaufgabe die Herstellung eines Hochtemperaturmediums (meistens Wasser) für das städtische Wärmenetz ist. Traditionelle Systeme (Kessel, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden) sind heute selten. Denn mit der kombinierten Erzeugung von Wärme und Strom in thermischen Kraftwerken wird ein deutlich höherer Wirkungsgrad erreicht. Auf der anderen Seite gewinnt die Erzeugung von Wärme ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen an Popularität. Meistens wird dafür Erdwärme genutzt, es werden aber auch große solarthermische Anlagen gebaut

Kollektoren erhitzen Wasser für den häuslichen Bedarf.

Passivhaus, Energiesparhaus – ein Konstruktionsstandard, der sich durch hohe Isolationsparameter der Außenwände und die Verwendung einer Reihe von Lösungen zur Minimierung des Energieverbrauchs während des Betriebs auszeichnet. Der Energiebedarf in Passivhäusern liegt unter 15 kWh/(m²·Jahr), während er in konventionellen Häusern sogar 120 kWh/(m²·Jahr) erreichen kann. Bei Passivhäusern ist die Reduzierung des Heizwärmebedarfs so groß, dass sie nicht auf eine herkömmliche Heizung, sondern nur auf eine zusätzliche Erwärmung der Zuluft zurückgreifen. Es wird auch verwendet, um den Wärmebedarf auszugleichen.

Sonneneinstrahlung, Wärmerückgewinnung durch Lüftung (Rückgewinnung) und Wärmegewinne aus Innenquellen wie Elektrogeräten oder sogar den Bewohnern selbst.

Gzeinik (umgangssprachlich - ein Heizkörper, aus dem Französischen calorifère) - ein Wasser-Luft- oder Dampf-Luft-Wärmetauscher, der Bestandteil eines Zentralheizungssystems ist. Derzeit werden am häufigsten Plattenheizkörper aus geschweißten Stahlplatten verwendet. In neuen Zentralheizungssystemen werden Lamellenheizkörper praktisch nicht mehr verwendet, obwohl bei einigen Lösungen die Modularität des Designs das Hinzufügen weiterer Lamellen und damit eine einfache Änderung der Heizkörperleistung ermöglicht. Durch die Heizung strömt heißes Wasser oder Dampf, die meist nicht direkt aus dem BHKW kommen. Das Wasser, das die gesamte Anlage speist, wird in einem Wärmetauscher mit Wasser aus dem Heizungsnetz oder in einem Boiler erwärmt und gelangt dann zu Wärmeempfängern wie Heizkörpern.

Zentralheizungskessel - ein Gerät zum Verbrennen von festen Brennstoffen (Kohle, Holz, Koks usw.), gasförmigen (Erdgas, Flüssiggas), Heizöl (Heizöl), um das im CH-Kreislauf zirkulierende Kühlmittel (normalerweise Wasser) zu erwärmen. Im Volksmund wird ein Heizkessel fälschlicherweise als Kaminofen bezeichnet. Im Gegensatz zu einem Ofen, der die erzeugte Wärme an die Umgebung abgibt, gibt der Kessel die Wärme der Substanz ab, die ihn trägt, und der erhitzte Körper gelangt an einen anderen Ort, beispielsweise zu einer Heizung, wo er verwendet wird.

Brennwertkessel - ein Gerät mit geschlossener Brennkammer. Kessel dieses Typs erhalten eine zusätzliche Wärmemenge aus Rauchgasen, die bei herkömmlichen Kesseln durch den Schornstein austreten. Dadurch arbeiten sie mit einem höheren Wirkungsgrad und erreichen bis zu 109 %, während es bei herkömmlichen Modellen bis zu 90 % sind - d.h. Sie verbrauchen den Brennstoff besser, was sich in niedrigeren Heizkosten niederschlägt. Die Wirkung von Brennwertkesseln zeigt sich am besten in der Abgastemperatur. Bei herkömmlichen Heizkesseln beträgt die Rauchgastemperatur mehr als 100 °C, bei Brennwertkesseln nur 45-60 °C.