Инженерные решения вместо метафизических поисков

В борьбе со старением и связанными с этим болезнями могут помочь не только «волшебные таблетки» или чудеса генетики, но и вполне приземлённые, инженерные решения, которые могут быть доступны в обычном доме. Речь идёт об окружающей среде и, в частности, о её создании. Но вначале стоит обратить внимание на статистику. Согласно обобщённым данным, 48 % смертельно опасных заболеваний связаны с сердечно-сосудистой системой. Следом идёт онкология, затем инфекции, и замыкают этот перечень болезни органов дыхания. Примечательно, что все эти недуги, так или иначе, связаны и факторами внешней среды. Качество воздуха, а именно — содержание в нём кислорода, равно как и температура окружающей среды, оказывают непосредственное влияние на вероятность развития сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Влажность воздуха непосредственно связана с появлением инфекций и болезней органов дыхания. Электромагнитное излучение также влияет на вероятность появления онкологических патологий.

Влияние теплонасосных систем на качество и продолжительность жизни. 3/2018. Фото 1

 

Влажность воздуха

Согласно установленным нормативам, оптимальные значения влажности для организма человека — от 30 до 60 %. Идеальное значение при этом — 50 %, так как в этом случае наблюдается наименьшая вероятность развития болезнетворных бактерий, грибков, вирусов, пылевых клещей, а также появления аллергенов и заражения респираторными инфекциями. При всей важности этого параметра окружающей среды, влажности воздуха зачастую уделяется наименьшее внимание. За исключением тех случаев, когда появляются явные признаки несоответствия нормам, например, плесень.

Тем не менее, существуют инженерные решения, позволяющие поддерживать влажность внутри помещения практически в идеальном диапазоне.

Вентиляционная установка в доме позволяет удалить излишнюю влагу из воздуха, а с помощью рекуператора даже отработанная влага пойдёт на пользу — сохранённое в процессе тепло может быть направлено на обогрев дома. Разумеется, отслеживание и поддержание температурно-влажностного режима, а также точность работы системы должна поддерживаться автоматикой.

 

Содержание кислорода

В большинстве «обычных» помещений содержание кислорода в воздухе, в лучшем случае, около 19 %. Для сравнения, в свежем уличном воздухе кислорода содержится около 21 %. В итоге человек, находящийся в помещении площадью 15 м² недополучает в сутки около 300 л кислорода. Вероятность возникновения онкологии или сердечно-сосудистых заболеваний при этом повышается катастрофически! Решение в этой ситуации только одно: обеспечение нормальной приточной вентиляции помещения. Но и это ещё не всё! Высокотемпературные радиаторы, устанавливаемые для обогрева, буквально сжигают кислород. Бороться с этой проблемой можно с помощью установки среднетемпературного обогрева большей площади, а именно — соответствующие радиаторы и система тёплого пола. Такое решение может оказаться весьма затратным в эксплуатации, но здесь на помощь придёт рекуператор. Вентиляционная установка с рекуперацией поможет сохранить энергию, так как «отработанное» тепло при этом будет направлено непосредственно на обогрев. При грамотной подготовке помещения и инсталляции оборудования на пользу пойдёт абсолютно всё, что выделяет тепло: человеческое тело, работающий компьютер, домашние животные.

 

Температура

Поддержание оптимального температурного режима в помещении непосредственно влияет на комфорт, качество жизни и предотвращает развитие целого ряда заболеваний. Слишком низкая температура (ниже 15 °C) ведёт к нарушениям кровообращения конечностей, особенно это сказывается на ногах. Слишком высокая (выше 25 °C) приводит к гипоксии (недостаточному поступлению кислорода в головной мозг и мягкие ткани), что в свою очередь увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Оптимальной считается температура от 19 до 22 °C.

В качестве инженерного решения на помощь в оптимизации температурного режима приходит установка теплового насоса. С точки зрения термодинамики тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в холодильной машине основная цель — это производство холода путём отбора теплоты из какоголибо объёма испарителем, а конденсатор сбрасывает тепло в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, отдающим тепло потребителю, а испаритель — устройством, утилизирующим низкопотенциальную теплоту из вторичных энергетических ресурсов или возобновляемых источников энергии.

Концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году британским физиком и инженером Уильямом Томсоном. Однако практическое применение тепловой насос нашёл значительно позже, в 1940-х годах, когда изобретатель Роберт Вебер во время экспериментов с морозильной камерой догадался использовать выделяемое тепло. Поместив горячую трубу, выходящую из морозильника, в бойлер, Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое его домочадцы физически не могли использовать полностью. Чтобы как-то утилизировать избыток, изобретатель начал прогонять горячую воду через змеевик и обеспечил таким образом свой дом отоплением. Позже Веберу пришла в голову идея «выкачивать» тепло из земли, где температура в течение года не слишком изменялась. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло. Газ конденсировался, отдавал своё тепло в доме и снова проходил через змеевик, чтобы собрать следующую порцию тепла. Сейчас подобные системы используются в геотермальных тепловых насосах.

Главное преимущество подобных систем, кроме пользы для здоровья, — колоссальная экономия энергии. По прогнозам Международного энергетического агентства, тепловые насосы будут обеспечивать 10 % потребностей в энергии на отопление уже к 2020 году, а к 2050 году эта цифра вырастет до 30 %.

Как видно, тепловой насос может работать и на отопление и на охлаждение помещения, в зависимости от сезона. Постоянная оптимальная температура в помещении поможет нормализации работы сердечно-сосудистой системы. Также получаемое тепло можно направить на обогрев системы «тёплый пол», что положительно скажется на венозной функции сосудов нижних конечностей.

 

Электромагнитное излучение

Согласно данным Научно-исследовательского онкологического института имени П. А. Герцена, заболеваемость злокачественными новообразованиями (онкология) в России выросла с 330 до 402 случаев на 100 тыс. населения, и это только за период с 2005 по 2015 годы. Разумеется, на эту тревожную статистику оказывают влияние множество факторов, однако электромагнитное излучение — один из важных параметров.

По имеющимся европейским стандартам норма электромагнитного излучения — 0,2 мкТл при частоте 50 Гц. Циркулярный насос, например, излучает 10,4 мкТл, контроллер туннельной топки камина — 10,2 мкТл, распределительный щит — 10,1 мкТл, а тепловой насос — всего 0,26 мкТл, что очень близко к установленному нормативу. Изрядную долю опасности представляют и привычные бытовые приборы: холодильник превышает допустимую норму ЭМИ в среднем в пять раз, компьютер — от пяти до 500, СВЧ-печь — от 40 до 500, сотовый телефон — в 200 раз, даже провод от электрической лампы превышает норму электромагнитного излучения в 3,5 раза, что, по сути, мелочь в сравнении со всем остальным. Суммарная электромагнитная нагрузка на организм современного человека поистине колоссальная!

Установка теплового насоса, конечно, не решит «электромагнитную» проблему полностью. Однако это позволит отказаться от системы электрообогрева или, по крайней мере, существенно снизить её использование, что, в свою очередь, положительно скажется на здоровье.

 

Энергоэффективный дом – здоровый дом

Возведение энергоэффективного дома, несмотря на затратность, в конечном итоге окупается, причём не только в виде уменьшившихся счетов за электричество, но и за счёт экономии расходов на медицинское обслуживание. Здоровый человек не ходит по врачам, за исключением плановой диспансеризации, да и в аптеке он редкий гость.

Рецепт «здорового дома» состоит из следующих ингредиентов:

1. Вентиляционная установка, обеспечивающая дом приточным воздухом с достаточным содержанием кислорода.

2. Фанкойлы — для обеспечения рециркуляции и подачи в помещение смеси внутреннего воздуха с наружным, предварительно прошедшим обработку в центральном кондиционере.

3. Радиаторы и система «тёплый пол» для поддержания температурного режима в помещении, без пережигания полезного кислорода.

4. Тепловой насос как энергоэффективное решение для подачи тепла.

5. Система автоматизации, которая будет круглосуточно считывать необходимые параметры помещения и задействовать тот или иной узел системы для поддержания необходимого микроклимата.

Также при строительстве следует учитывать такие параметры, как материал, из которого возводятся стены, технологичная теплоизоляция стыков и швов, установка энергосберегающих окон и дверей, и ещё массу других вещей, описанных в рекомендациях немецкого Института пассивного дома (PassivhausInstitut, PHI) из города Дармштадта (Германия), специализирующегося на энергоэффективных решениях в строительстве.

 

Реальный проект

Создание подобной системы отнюдь не фантастика. Например, в Новой Москве, в Ново-Переделкино совсем недавно был возведён трёхэтажный жилой дом общей площадью 440 м². Согласно рекомендациям Института пассивного дома дом строился из кирпича с внешним утеплителем 200 мм, а качественные окна и хорошее утепление кровли свели к минимуму энергопотребление.

Для отопления и снабжения дома горячей водой установлен геотермальный тепловой насос мощностью 22 кВт. Помимо теплового насоса к буферной ёмкости подключён теплообменник топки камина, установленного в гостиной. Система отопления комбинированная: тёплый пол, конвекторы и панельные радиаторы. Охлаждение осуществляется от теплового насоса, в качестве комнатных приборов установлены фанкойлы. Помимо системы отопления, труба из сшитого полиэтилена применяется в системах ХВС, ГВС и рециркуляции. Для обеспечения свежего воздуха во всех помещениях дома применена вентиляционная установка с роторным рекуператором. Распределение воздуха по помещениям осуществляется по гибким компактным антибактериальным воздуховодам.

Источником низкопотенциального тепла в этом проекте является грунт — геотермальные зонды суммарной длиной 360 м.

В результате получившийся дом не только потребляет фантастически низкое количество энергии даже в зимний период, но и гарантирует жильцам постоянный микроклимат, близкий к идеальному, что очень положительно сказывается на здоровье, комфорте и качестве жизни.

 

Пример внедрения теплонасосной технологии

Объект: жилой трёхэтажный дом в посёлке Ново-Переделкино (Москва) общей площадью 440 м². При проектировании и строительстве дома заказчик стремился к соблюдению рекомендаций Института пассивного дома. Дом построен из кирпича Porotherm 500 с внешним утеплением 200 мм, качественные окна и хорошее утепление кровли свели энергопотребление к минимуму. Для отопления и снабжения дома горячей водой установлен геотермальный тепловой насос Danfoss мощностью 22 кВт. Помимо теплового насоса к буферной ёмкости подключён теплообменник топки камина Hoxter, установленного в гостиной. Система отопления комбинированная — тёплый пол Uponor, конвекторы Varmann и панельные радиаторы Viessmann. Охлаждение осуществляется от теплового насоса, в качестве комнатных приборов установлены фанкойлы Daikin. Помимо системы отопления, труба из сшитого полиэтилена Uponor применяется в системах ХВС, ГВС и рециркуляции. Система канализации из бесшумных труб «Синикон» подключена к септику «Топаc 9». Для обеспечения свежего воздуха во всех помещениях дома применена вентиляционная установка с роторным рекуператором Enervent Pingvin. Распределение воздуха по помещениям осуществляется по гибким компактным антибактериальным воздуховодам.

Установленное оборудование: тепловой насос Danfoss DHP-S Eco 22 с системой удалённого доступа, буферная ёмкость Huch EnTEC PS-Eco 800, водонагреватель Huch EnTEC HLS-Plus 501.

Источник низкопотенциального тепла: грунт, геотермальные зонды Uponor GeoVertis, суммарная длина 360 м (шесть зондов по 60 м).

Монтаж и пусконаладка: осень 2016 года — лето 2017 года.