Теплові насоси + поверхневі системи нагріву та охолодження

Важливо пам’ятати -  зниження температури теплоносія на 1°C підвищує коефіцієнт перетворення (COP) на 2,5%. Підлогове опалення є особливо ефективним, оскільки забезпечує оптимальний мікроклімат за рахунок випромінювання тепла, що дозволяє знизити загальну температуру у приміщенні, без втрати комфорту. Дослідження показують, що за допомогою підлогового опалення можна знизити температуру комфорту на 2°C порівняно з радіаторним опаленням, а кожне зниження кімнатної температури на 1°C призводить до енергозбереження в 6%.

Системи поверхневого охолодження мають численні переваги порівняно з конвекційними системами охолодження. Традиційні системи охолоджують лише повітря в приміщенні, при цьому не впливають на температуру поверхонь. Навіть після вимкнення охолодження, поверхні продовжують випромінювати тепло. У системах кондиціонування, де повітря має низьку температуру, відносна вологість також знижується, що може призводити до почуття сухості та холоду в повітрі, а також сухості слизових оболонок. Великі конвекційні потоки можуть створювати дискомфорт

У системах поверхневого охолодження низька температура поверхонь дозволяє здійснювати теплообмін шляхом випромінювання, що зменшує теплообмін через випаровування. Щоб досягти оптимального теплообміну, достатньо отримати різницю температури між поверхнями і тілом людини в 8°C. Коли повітря контактує з холодними поверхнями, воно охолоджується, створюючи слабкий конвекційний рух повітря, який не викликає дискомфорту.

У сучасному будівництві одним з надзвичайно ефективних рішень є використання системи термоактивних будівельних конструкцій (TABS) разом з тепловими насосами. TABS дозволяє перетворити саму будівельну конструкцію на систему, яка забезпечує опалення або охолодження, що дозволяє будівлі функціонувати як тепловий акумулятор. Під час будівництва в бетонних прекриттях будівлі (і за потреби в стінах) прокладають поліетиленові труби, які використовуються для обігріву та охолодження будинку. Основне завдання інженерії у таких проектах полягає у забезпеченні оптимальної температури будівельних конструкцій.

Особливо ефективним є поєднання системи TABS з геотермальними тепловими насосами. В такому випадку можливе використання системи пасивного охолодження. Завдяки геотермальному полю (зонди в ґрунті, енергетичні пали), система охолодження може використовувати прямо температуру ґрунту (8-10 градусів Цельсія).

В даному випадку, що стосується експлуатаційних витрат, потрібно враховувати лише електроенергію, яка необхідна для роботи циркуляційних насосів. Завдяки системам TABS, витрати на охолодження будівель зменшуються на 90% у порівнянні з традиційними конвекційними системами. Щороку з'являється багато нових проектів, де енергія Землі використовується для забезпечення мікроклімату об'єктів. 

Один з таких вже реалізованих проектів - це будівля Міністерства міського розвитку та навколишнього середовища в місті Гамбург, Німеччина. Загальна площа будівель складає 60,089 м². Цей адміністративний комплекс став прикладом енергоефективності та стійкого екологічного розвитку. У липні 2014 року будівля отримала золотий сертифікат Німецької Ради Сталого Будівництва (DGNB). Особливості цього об'єкта полягають у низькому споживанні первинної енергії - приблизно 60 кВт-год/м² на рік, що було досягнуто завдяки дуже компактній структурі, відмінній теплоізоляції та системі сонцезахисту з оптимальною прозорістю фасаду. Теплопостачання будівлі здійснюється за допомогою 1600 енергетичних палів у поєднанні з тепловими насосами та резервним догрівом від місцевої ТЕЦ. Котельня обладнана двома тепловими насосами розсіл-вода загальною потужністю 650 кВт.

Система опалення/охолодження на об'єкті ґрунтується на використанні термоактивних будівельних конструкцій (TABS). Ця система поєднується з концепцією комбінованої вентиляції, що включає можливість нічного охолодження за допомогою вентиляційних заслінок на фасаді, а також нагрівання і охолодження через використання термічно активних стель. Крім того, система вентиляції ефективно відновлює тепло, що забезпечує максимальний комфорт у приміщенні при мінімальних енергетичних витратах.