Загадки теплового комфорта (теплоинерционный дом Курышева)

[Master]

Тепловой комфорт — это когда в доме вне зависимости от погоды, времени года и прочих внешних природных факторов поддерживаются стабильные климатические параметры, хотя бы температура, а лучше ещё и влажность! Так! Угадали?

А вот и не угадали! Это первое, что приходит в голову сделать, но к тепловому комфорту это не имеет никакого отношения! Если бы роботам поставили задачу осчастливить людей, думаю, для начала они поселили бы людей в дома – термостаты, а потом … впрочем, этот сюжет уже был обыгран в фильме «Отроки во вселенной». Там роботы пошли дальше и «осчастливили» местных жителей по полной программе.

Дом-термостат как раз сделать проще простого! Путь обычный: позвонить в инженерную компанию, и вам привезут груду железных и пластиковых конструкций, соорудят нечто, что будет делать то, что ему велят (до первой поломки). Нужно запрограммировать контроллеры так, что климатическая система будет поддерживать стабильную температуру и влажность с точностью до долей градуса температуры и процента влажности круглосуточно, 7 дней в неделю и 365 дней в году.
Живым правильно жить в реальном, а не в синтетическом мире. Заглянуло солнышко в окно – стало теплее, ушло – похолодало, а тут, что тебе солнышко, что нет солнышка, что холодная зима, что жаркое лето — всё одинаково. Так у человека сбиваются биоритмы, теряется разница между летом и зимой, днем и ночью, уходит сон и приходит (или пропадает) аппетит. Неврозы и болезни — именно к такому результату приводит жизнь в доме-термостате. Живым нельзя презирать законы природы. Поддерживать одну и ту же температуру в жилище всё время, постоянно — вредно, особенно вредны сильные перепады температуры летом, когда на улице жара, а в доме холод.

Настоящий тепловой комфорт, это когда температура в доме изменяется в соответствии с изменением уличной температуры. Так на улице оттепель — в доме теплее на пару-тройку градусов, потом температура возвращается к исходной. На улице похолодало — температура в доме слегка должна снизиться и также с некоторым опозданием вернуться к исходной. В жару не следует охлаждать воздух в доме более чем на несколько градусов. В отличие от офисных помещений, в которых люди безвылазно находятся целый день, обитатели загородного дома часто выходят на улицу. Большой перепад температуры приводит к простудам. Во влажной среде кондиционеров со временем образуется рассадник вредной микрофлоры вплоть до туберкулезной палочки. Замкнутый объём воздуха, обработанный кондиционером, для здоровья не полезен. Многие до сих пор ассоциируют холодный воздух в помещении со свежим воздухом, наивно полагая, что кондиционеры помещение «проветривают»!

Завести в доме тепловой комфорт можно другим путём – необычным: можно спроектировать и построить дом так, что он сам с минимумом нагревательных и при полном отсутствии охлаждающих систем будет обеспечивать тепловой комфорт, сам собой, без вмешательства электроники, естественным путём, благодаря законам природы. Зачем сложно, когда можно просто? Такой дом просто построить и эксплуатировать, сложнее его спроектировать.
Как раз такую, нужную температурную зависимость и создает теплоинерционный дом. Его «недостаток» – инерционность — как раз и является достоинством. Там не нужны никакие сложные системы автоматического регулирования, нужные температурные зависимости получаются в соответствии с законами природы, и ничего специально для этого придумывать не нужно! Всё давно придумано до нас и за нас!

Запасы углеродного топлива ограничены. Сейчас во весь рост встаёт вопрос использования альтернативных источников энергии: солнца, ветра, приливов-отливов, да мало ли чего ещё предстоит придумать учёным. Но все, какие бы они ни были, источники альтернативной энергии объединяет одно неприятное свойство: их появление непредсказуемо во времени и по объёму. Стоит задача создать систему, способную эффективно интегрировать и аккумулировать порции тепла, для его последующего использования. Специально для этих целей конструкторы новых энергоавтономных домов предусматривают водяные и каменные аккумуляторы тепла, заряжаемые днём, например, солнечным теплом а, допустим, ночью — дешёвым электричеством.

Подобная проблема возникает и при использовании новых высокоэффективных дровяных котлов с пиролизным расщеплением древесного топлива. В таких котлах сгорание дров – хорошо организованный технологический процесс. В процессе пиролиза дрова нельзя заставить тлеть, равномерно выделяя тепло на протяжении долгого времени. Дрова там перерабатываются достаточно быстро, нужно успеть оперативно забрать и аккумулировать выделившееся тепло. Для этих целей с пиролизными котлами предлагается использовать гидравлические аккумуляторы тепла. Вода самое теплоёмкое вещество в природе. Теплоёмкость воды в 5 раз превышает теплоёмкость любого камня! Теплоёмкость камня ниже, но объём камня в доме большой по определению – дом собственно весь из камня и состоит. Дом, сделанный из цельного, а потому более теплоёмкого материала, уже в два-три раза более теплоинерционен, чем дом, наполовину надутый воздухом, например из пенобетона. Теплоинерционный дом это не беда – это большое благо! Это огромный аккумулятор тепла, который как русская печь способен впитывать в себя порции тепла, интегрируя его во времени. В каменном теплоинерционном доме вам уже не нужны будут дополнительные аккумуляторы тепла!

Для того чтобы изменить температуру 430 тонн камня всего на один градус, нужно выполнить работу, равную 100 кВт. Представьте, чтобы нагреть каменную массу такого дома на 1градус, котёл в 100 кВт будет работать целый час! Беспрерывно! Или по-другому: чтобы нагреть на 1 градус каменную массу дома придется отнять энергию – охладить на 10 градусов целых 30 000м3 воздуха! Вот вам и естественный природный кондиционер! При воздухообмене в коттедже порядка 200м3 в час хорошо утеплённый и затенённый снаружи дом придётся нагревать раскалённым уличным воздухом на один градус порциями по 200м3 за час 150 часов – более 6 суток! Так за первую неделю 30 градусной жары каменные конструкции нагреются с 22 до 23 градусов, за следующую неделю ещё на 1 градус. Нужно помнить, что, нагреваясь, дом будет охлаждать воздух на несколько градусов. Учитывая, что жарким воздух бывает только днём, а ночью он прохладней — мы имеем естественный природный кондиционер. Именно таким образом кондиционируются старые толстокаменные дома в Средиземноморье.

Ощущение жара/холод определяется не только и не столько температурой окружающего воздуха, сколько лучевым (инфракрасным) теплообменом. Что можно нагреваться тепловым излучением, известно всякому. Каждый чувствует лучевое тепло костра, печи, многие были в турецкой бане, где воздух не жарок, а банный эффект вызывается тепловым излучением от нагретых каменных стен. А вот как тепловым излучением можно охлаждаться? Об этом многие не задумываются. Охлаждаться — в данном контексте означает излучать энергию самому, но не получать подобных излучений извне – не греться! Давайте проведём несложный на первый взгляд физический опыт — эксперимент на пляже у моря при наличии невдалеке в скалах грота.

Условия: солнечно, на море легкий бриз, воздух нигде не застаивается, ветер постоянно дует с моря, а потому везде на побережье, по определению, имеет одну и ту же температуру.
— Стоим на пляже под прямыми солнечными лучами – жарко нестерпимо! До теплового удара недолго… Давайте измерим температуру воздуха. Как же! При прямых солнечных лучах? – воскликните вы возмущённо.
— Конечно нет, извините, задумался… просто голову напекло… ведь на открытом солнце мы получаем тепловой поток порядка 4-6 кВт на м2 за час. Пройдёмте в тень под навес.
— Тут значительно легче! Но, тем не менее, всё равно жарко! Вот теперь тут, в тени можно померить температуру воздуха… — Ждём минут 15 и видим +35С.
— Вот теперь мы измерили температуру воздуха правильно – в тени!
— А сейчас переместимся в грот в каменных скалах, – приглашаю я.
— Тут совсем не жарко! – заметите вы. — А если побыть подольше, то эксперимент может закончиться легким насморком.
— А давайте тут температуру воздуха померяем? – предложу я.
— Зачем? Ведь и без того ясно, что весь воздух, приходящий с моря, имеет одну и ту же температуру, и так быстро охладиться, попав в тень грота, он не может, еще мгновение, и он полетел дальше на пляж, откуда мы, собственно, только что и пришли. Можно с уверенность сказать, что мы измеряли температуру воздуха, пришедшего на пляж из тени грота, и он был 35С.
— И тем не менее, для чистоты эксперимента. Оставляем градусник на палке, воткнутой в песок, в центре грота на высоте метра от земли. Через 15мин смотрим на показания — +27С!
— Как же так? Ведь это один и тот же воздух, в этом нет сомнения… Он что, за две секунды в гроте успевает охладиться на 8С, а потом мгновенно нагревается снова до 35С? В чем тут дело? Температуру чего мы измеряли?
Ответ прост – мы наблюдали температуру градусника: на пляже мы убрали градусник в тень, защитив его только от прямых солнечных лучей. А от лучей кривых – инфракрасных излучений от раскалённого песка и других, окружающих, нагретых солнцем предметов, мы его закрыли? Даже пляжный тент и тот испускает тепловые излучения от поверхности, разогретой до 70С. Все эти излучения воздействовали в тени тента и на градусник, и на нас.
А что произошло в гроте? Отчего при жарком воздухе в гроте зябко?
Оттого, что наши тела и градусник отдали свои тепловые излучения каменной скале с громадной теплоемкостью, температура которой в разгар летнего зноя не превышает 18С! Жаркий воздух не компенсирует наших лучевых теплопотерь! Мы охлаждались изнутри! Скала как вампир выпивала из нас внутреннее тепло! Но не пугайтесь, это не страшно, а наоборот, в подобных обстоятельствах весьма полезно, я бы даже сказал спасительно для организма. В аквапарках или дорогих отелях всегда устраивают подобие искусственного грота, где отдыхающие с удовольствием укрываются от зноя. Вот почему римские императоры и простые граждане строили дома из большого количества камня! В жару в огромных каменных дворцах царит приятная прохлада, даже при высоких температурах окружающего воздуха. Видно, что даже замер температуры воздуха является непростой задачей.

Чтобы комфортно себя чувствовать в жару, прежде нужно охлаждать окружающие каменные стены, а не воздух в помещении! У нас, к сожалению, всё происходит с точностью наоборот. Мы находимся в переохлаждённом кондиционерами воздухе, но с прогретыми солнцем стенами. В помещении с холодными стенами и кондиционер не понадобится. Дом с прохладными массивными каменными стенами – залог теплового комфорта в жару, а с нагретыми в холод!

Резюме:
1. Лучше если теплоинерционный дом будет хорошо утеплён снаружи. Раньше дома из огромного количества камня никто не утеплял, но, утеплив дом снаружи, можно уменьшить массу камня без ухудшения параметров теплового комфота.
2. Теплоинерционный дом должен быть тяжёлым — именно вес (масса) камня, а не его объём влияет на теплоёмкость. Чтобы дом получился теплоинерционным, его нужно строить из тяжёлого камня, например, из полнотелого кирпича с перекрытиями из монолитного бетона. Как огромный товарный поезд имеет свою инерцию движения, так камень имеет запасённую в себе тепловую энергию. Чем больше и тяжелее товарный поезд, тем больше усилий нужно приложить для изменения его скорости. Так и дом, содержащий большую массу камня.

P.S. Впрочем, есть одно помещение, где теплоинерционность весьма вредна, там, наоборот, важна тепловая динамика, это помещение стараются тщательно теплоизолировать именно изнутри, утепляя стены всевозможными утеплителями и зашивая всё это поверх доской-вагонкой, лучше липой или специальным африканским деревом опаж. Правильно, это сауна! Там важна тепловая динамика – плеснул воды на камни и… жар-пар!

Важно! Нельзя забывать, что теплоинерционный дом из кирпича — палка о двух концах! В нем нужно жить, или его хотя бы нужно всегда греть (топить) зимой, иначе толстые каменные стены Вам принесут неприятностей больше, чем пользы (конденсат — точка росы — высолы…), чего никак нельзя сказать о доме из дерева — его спокойно можно замораживать и размораживать с минимальным ущербом как для дома, так и для Вас!

Текст: Курышев А.В.

 

Источник: http://www.izba.su

[anton]

Автор не учел энергозатраты на строительство.

Добыть, привезти, установить, а потом утилизировать 400 тонн камня тоже прилично обойдётся,

одного порядка величина с затратами на отопление за 30 лет.

[senkm]

А в приморских странах не зря пол мраморный делают.

[Аноним]

Этот Курышев — давно известный фантазер. Все уже придумано в вентиляции и отоплении, и для этого не надо возвращаться к строительству египетских пирамид.

[anton]

Да, придумано много, вопрос, какое решение предпочесть.

Точнее, какими критериями руководствоваться при выборе решения.

Ощущение комфорта не так-то просто загнать в нормы.

Кстати, вы хоть раз видели в проекте вентиляции увлажнитель воздуха?

[Заец]

Ощущение комфорта не так-то просто загнать в нормы.

Личные может и не совсем, а вот параметры комфортности жилища давно и четко прописаны. В любом учебнике.

Все уже придумано в вентиляции и отоплении, и для этого не надо возвращаться к строительству египетских пирамид.

А причем здесь вентиляция и отопление? Речь то  в основном шла о тепловой инерции.

Да и что толку то, что все придумано. Об этом же знать и помнить надо. А это постоянно включенный мозг. Нафига? Послушал песни манагеров о суперсовременных технологиях и зашибись; строй — не хочу. А Изба (Курышев) предлагает вообще то начать понимать простые физические сущности и задумываться над тем, что люди называю жилищем.

Египетские пирамиды тоже нафиг не нужны, а тепловая инерционность дома это огромный плюс. А ее можно и простым кирпичем обеспечивать. Спросите у Ветерана для примера, как он обходится без ТА с ТТК, что в принципе невозможно в каркаснике без климат — контроля.

[anton]

Угу. Обычная ситуация, когда по нормам вроде всё проходит, а жить некомфортно.

[Чарли]

Согласен с  ЗаецЕМ,  хотя сейчас в морозы (утром в Радужном было -33) тепло в доме держит слабо:<img alt="» class=»smiley-class smileysProcessed» height=»15″ src=»../../modules/smileys/packs/Example/sad.png» title=»Злой — » width=»15″ />

Утром (в 8:00) котел дровами затопил, температура на первом этаже +22 град., (на втором теплее) до 10 часов утра. Если днем больше не топить, то вечером (в  19:00) дома уже всего +18 град.. Вечером опять дровами котел поджигаю, через пару часов +22 град., ночью автоматически включается электрокотел ( 8 кВт) и до утра греет.

Получается: примерно за 10 часов (все радиаторы холодные), при наружной температуре -30 град., в доме температура падает на 4 — 5 градусов.<img alt="» class=»smiley-class smileysProcessed» height=»15″ src=»../../modules/smileys/packs/Example/sad.png» title=»Злой — » width=»15″ />

[Заец]

Не о том Ветеранушка. Ежели быть обьективными (а это надо), то для зимы бОльшее значение имеет теплоинерционность внутренних конструкций (чем внешних). Летом немного по другому (но опять же в лучшую сторону). Хотя для конструкций утепленных (снаружи) все же очень хорошо, и ОСОБЕННО ДЛЯ КОМФОРТУ. В смысле теплораспределения.

Получается: примерно за 10 часов (все радиаторы холодные), при наружной температуре -30 град., в доме температура падает на 4 — 5 градусов.

Вот она теплоинерционность. Долго греешь — долго коптит. А радиаторы то остывают быстрее, что интересно. И для таких домов оч хорошо, что трубы переморозить гораздо сложнее чем в каркасниках или тех деревянных.

[Автор]

Сообщения