Системы отопления и охлаждения зданий

Существует несколько основных способов отопления и охлаждения жилых помещений. К ним относятся воздушная приточная вентиляция, водяная система плинтусного отопления, гравитационная воздушная и конвективная системы. Все они имеют свои преимущества и недостатки, которые определяют их применимость для заглубленных зданий.

Правильно решенная воздушная приточная система, использующая воздух с невысокой температурой, имеет максимум преимуществ и минимум недостатков. Она позволяет применять большое число стандартных устройств и в то же время вводить различные дополнительные устройства.

Приточная воздушная система имеет следующие достоинства:

обеспечивает фильтрацию через простые фильтры;

позволяет осуществлять контроль вентиляции;

осуществляет отопление или охлаждение;

обеспечивает однородность воздушной среды;

хорошо сочетается с новыми системами, например, солнечным и дровяным отоплением;

использует только трубопроводную систему и исключает утечку воды;

подает осушенный или увлажненный воздух;

движение воздуха может создавать приятный шумовой фон в домах с низким уровнем шума;

расходует мало энергии при подаче воздуха с невысокими температурами;

весьма экономична, когда требуется кондиционирование или осушка воздуха. 

Недостатки приточной системы:

может создавать высокий уровень шума в случае неправильного решения и установки;

может потребовать больших первоначальных затрат в больших зданиях;

может быть неэффективна в случае неверного решения и установки;

хуже обеспечивает регулировку температурного режима отдельных помещений по сравнению с другими системами. Возможные варианты: вентиляторы постоянного действия;

фильтрация через активированный уголь для устранения запахов;

повторное использование тепла;

конвективная напольная или потолочная распределительная система.

По сравнению с напорной воздушной системой гидравлическая система (с горячей водой) более экономична, так как требует меньших капитальных затрат, если речь идет только о системе отопления крупного здания. Кроме того, гидравлическая система позволяет осуществлять индивидуальную регулировку теплового режима помещений, однако она не может подавать, фильтровать или кондиционировать вентиляционный воздух. Из-за высокой температуры рабочей жидкости (71—82 °С) ее нельзя применять совместно с новыми системами, например солнечными коллекторами.

Гравитационная воздушная система имеет среднюю эффективность и низкую стоимость; она только увлажняет воздух. Но она может эффективно работать вместе с правильно решенными новыми энергетическими системами и продолжает работать, если нарушено энергоснабжение. Однако эта система обычно требует применения больших трубопроводов и не позволяет фильтровать, охлаждать или осушать подаваемый воздух.

Наиболее распространенная конвективная система представляет собой либо электрическую решетку, заделанную в пол или потолок комнаты, либо систему трубопроводов горячей воды, помещенную в пол. В случае применения приточной или напорной системы, использующей воздух с низкой температурой (29°—35 °С), возможно устройство необычной конвективной системы, которую заделывают в пол или потолок. Применение ее позволяет улучшить комфортные условия и повысить эффективность работы всей системы отопления путем использования этого воздуха в качестве рабочей среды конвективной системы.

Обычно полы и потолки выполняют из пустотных предварительно напряженных сборных железобетонных панелей. Пустоты используют в качестве трубопроводов в системе распределения теплого воздуха. Исследованиями, проведенными в Швеции, было установлено, что температура бетонных элементов в этом случае на 2—3° С выше, чем средняя температура воздуха в помещении. Поскольку количество тепла в помещении от пола до потолка постоянно, температура воздуха может быть ниже обычной, в то время как комфортные условия поддерживаются на необходимом уровне. Кроме того, сам пол становится более комфортным и обеспечивает накопление тепла в помещении. Представляется, что такая система имеет ряд достоинств. Несколько таких систем в настоящее время уже работает в Миннесоте.