Система покрытий для обогрева/охлаждения помещений, а также термозвуковая изоляция, вертикально устанавливаемая на объектах недвижимости

Система покрытий для обогрева/охлаждения помещений, а также термозвуковая изоляция, вертикально устанавливаемая на объектах недвижимости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области климатического регулирования и термоизоляции помещений. В частности, настоящее изобретение относится к системе для обогрева/охлаждения помещений и термозвуковой изоляции одного или нескольких объектов недвижимости, таких, например, как жилые, коммерческие или даже промышленные здания. Система покрытий по изобретению может устанавливаться в существующих или строящихся помещениях. Система активно влияет на климатическое регулирование, обеспечивая при этом необходимую термоизоляцию и значительное снижение энергопотребления. Настоящее изобретение также относится к способу климатического регулирования и термоизоляции помещения, основанному на использовании системы покрытий по настоящему изобретению.

Уровень техники

Как известно, в последние годы климатическому регулированию зданий стало уделяться большое значение ввиду связанных с этим экологических и энергетических факторов. Термин «климатическое регулирование» означает как обогрев зданий во время зимнего периода, так и их охлаждение во время летнего периода. Также известно, что системы климатического регулирования выполняют функцию поддержания температуры внутри здания, устанавливаемой пользователем. Большинство традиционных систем обогрева состоят из бойлера, который нагревает воду, подаваемую в теплоизлучающие средства (радиаторы, трубы, уложенные в полу и т.п.), находящиеся внутри обогреваемого помещения. В большинстве случаев охлаждение здания осуществляется при помощи устройств, находящихся внутри охлаждаемого помещения. В последние годы широкую популярность приобрело использование тепловых насосов, т.е. тепловых машин, способных нагревать и/или охлаждать текучую среду в зависимости от используемого рабочего цикла.

Для сдерживания распространения подобных машин по климатическому регулированию, т.е. для сокращения соответствующих энергозатрат и/или соответствующих выбросов в атмосферу, стали проводиться исследования, направленные на разработку систем покрытий, улучшающих термоизоляцию наружных стен. В частности, были разработаны системы стеновых покрытий для ограничения внешнего рассеивания тепла в зимний период, а также для ограничения внутреннего нагрева в летний период. Подобные системы покрытий, обычно именуемые «облицовкой», традиционно состоят из одного или нескольких слоев термоизоляционного материала, наносимого на внешнюю стеновую поверхность. Подобные изоляционные слои уменьшают проводимость (т.е. коэффициент теплопередачи) стен, т.е. влияют на физические свойства, от которых непосредственно зависит рассеивание тепла. Помимо проводимости, рассеивание тепла также непосредственно зависит от площади стен и разницы между внутренней и внешней температурой, далее именуемой «температурным градиентом». Таким образом, очевидно, что толщину покрытий необходимо увеличивать по мере увеличения температурного градиента, при условии, что используемые материалы одинаковы. Совершенно очевидно, что это неудобно с точки зрения стоимости материала и стоимости монтажа.

Для преодоления подобного недостатка были разработаны покрытия со встроенными в них трубками, внутри которых циркулирует вода с регулируемой температурой, позволяющие уменьшить разницу температурного градиента между внутренней стороной и внешней стороной стены. Другими словами, подобные системы преимущественно предназначены для уменьшения температурного градиента, влияющего на рассеивание тепла.

Первый пример подобных систем покрытий описан в патентной заявке DE 19740071. В частности, подобная система состоит из крайнего внутреннего слоя изоляционного материала, который непосредственно наносится на стены здания, а также крайнего внешнего слоя из пенополистирола, наносимого на внутренний слой. На крайний внешний слой нанесено дополнительное защитное покрытие. Внутри слоя из пенополистирола находятся трубки, по которым циркулирует вода с постоянной температурой, поступающая из источника постоянной температуры. Вода, проходящая внутри трубок, поддерживает температуру изоляционного слоя и уменьшает на определенную величину температурный градиент, существующий между температурой упомянутого изоляционного слоя и температурой внутри помещения, расположенного в здании.

В патенте ЕР 0049790 описывается система покрытий, концептуально схожая с рассмотренной выше. В частности, подобная вторая система включает в себя слой изоляционного материала, соприкасающийся с внешней стенкой здания и отделенный от крайнего внешнего слоя вентиляционной камерой. Изоляционный слой вентиляционной камеры пересекают трубки, по которым циркулирует вода с регулируемой температурой.

Температура подобной циркулирующей воды является средней между температурой внутри и снаружи здания. Температура воды поддерживается при помощи низкоэнергоемких источников (например, воды из природных источников, отработанной воды, охлаждающей воды и т.п.) либо, как вариант, за счет использования накопителя, выступающего в качестве «теплового контура». В этом случае циркуляция воды с регулируемой температурой также используется для уменьшения теплового градиента между температурой в помещении внутри здания и изоляционным слоем, в котором расположены трубки.

В других типах систем покрытий используются встроенные накопители, т.е. средства для преобразования тепловой энергии, накапливаемой в крайних внешних слоях покрытий за счет солнечного излучения. В патентной заявке DE 3435613, например, описано одно из подобных покрытий. В частности, согласно данному решению, покрытие содержит изоляционные плиты, прикрепленные слоем клеящего материала к внешней поверхности стены здания, а на изоляционные плиты нанесен слой штукатурки. С внешней стороны плит расположены трубчатые элементы, по которым циркулирует вода. Вода подогревается теплом, накапливаемым слоями штукатурки, а затем поступает в накопители или системы обогрева, используемые для бытовых и санитарных нужд.

Описанные выше типы покрытий зданий, так же как и концептуально аналогичные другие типы, можно считать «пассивными» с точки зрения климатического регулирования. Другими словами, подобные покрытия активно не влияют на климатическое регулирование, а всего лишь позволяют сократить тепловое рассеивание. Это означает, что в зимний период, например, рассмотренные выше покрытия используются для ограничения теплового потока, проходящего через стены от внутренней стороны помещения, где температура выше, во внешнюю среду, где температура ниже. Между тем, подобные покрытия непосредственно не влияют на обогрев, т.е. не регулируют внутреннюю температуру. На самом деле, в традиционных решениях данная задача выполняется исключительно устройствами, которые находятся внутри помещения (батареями, обогревающими панелями и т.п.) и регулируют температуру изнутри. Аналогичным образом, в летний период традиционные покрытия ограничивают поток, идущий снаружи вовнутрь, но никак не влияют на регулирование внутренней температуры, которое все также осуществляется при помощи устройств, находящихся внутри помещения (вентиляторами, кондиционерами и т.п.).

С точки зрения энергопотребления традиционные покрытия фактически позволяют уменьшить использование климатического оборудования (для обогрева и охлаждения), а соответственно, расход энергии, при условии, что изоляционные средства обладают повышенной эффективностью. Однако для достижения этого требуются значительные финансовые затраты как для покупки материалов и конструкций, так и для их установки. Важно отметить, что подобные затраты будут значительны для старых зданий, стены которых имеют очень плохую изоляцию и изготовлены из устаревших материалов.

В этой связи возникает потребность в альтернативных решениях, позволяющих преодолеть вышеупомянутые ограничения. Таким образом, основная цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить систему покрытий, позволяющую обеспечить высокую степень термоизоляции и активно способствующую климатическому регулированию. В рамках подобной задачи первым объектом изобретения является система покрытий, обеспечивающая значительную энергоэффективность при минимальных начальных финансовых затратах. Другая задача заключается в том, чтобы предложить систему покрытий, которая может легко устанавливаться как в существующих зданиях, так и в новостройках. Еще одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить покрытие, которое является надежным и простым в изготовлении и имеет конкурентоспособную цену.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение, таким образом, относится к системе покрытий для обогрева/охлаждения помещений, а также для звуковой изоляции объектов недвижимости. Система по настоящему изобретению содержит средства климатического регулирования, состоящие из множества водо-циркуляционных элементов, соприкасающихся с внешней поверхностью по меньшей мере одной существующей стены. Подобные циркуляционные элементы образуют гидравлический контур, по которому циркулирует вода, температура которой изменяется электронным регулирующим устройством, связанным с тепловым насосом. В частности, согласно изобретению заданная температура теплового насоса устанавливается с учетом температуры снаружи помещения, а расход воды, циркулирующей в упомянутом помещении, устанавливается с учетом температуры непосредственно внутри самого помещения. Система по изобретению также содержит средства покрытия, изготовленные из изоляционного материала, функционально расположенного таким образом, чтобы он закрывал снаружи и с боков водо-циркуляционные элементы.

Система по изобретению позволяет регулировать температуру внутри помещения за счет теплообмена между водой, циркулирующей по циркулирующему устройству, и температурой внутри помещения. Подобный теплообмен осуществляется через упомянутые стенки, за счет расположения устройств циркуляции, взаимодействующих с внешней поверхностью стенок, а также за счет наличия средств покрытия, изолирующих внутренне помещение от внешней среды. Интенсивность теплообмена регулируется тепловым насосом, функционирующим как в зимнем, так и в летнем режиме работы. На практике обогрев и охлаждение осуществляются за счет функциональных средств, расположенных снаружи, а не с внутренней стороны стен, как это обычно бывает. Помимо других преимуществ, это позволяет отказаться от использования нагревательных устройств, таких, например, как батареи, а также от охлаждающих устройств, таких как вентиляторы. Данный аспект обеспечивает наибольший эффект в жилых зданиях, а также в целом в любых строениях, где наличие свободных площадей является критичным.

Преимущества системы по изобретению особенно наглядно проявляются также и для старых зданий или зданий с плохой изоляцией наружных стен. На самом деле в данном случае высокая проводимость стен ускоряет теплообмен между водой, циркулирующей в циркуляционных элементах, и помещением, находящимся внутри здания, т.е. непосредственно упрощает климатическое регулирование в здании. В отличие от традиционных решений, предусматривающих использование средств климатического регулирования внутри обогреваемых/охлаждаемых помещений, эффективность системы по изобретению повышается по мере увеличения проводимости наружных стен.

Регулирование температуры подачи (заданной температуры теплового насоса) с учетом наружной температуры позволяет повысить эффективность использования теплового насоса, поскольку температура подачи воды устанавливается в зимний период на минимальное значение, а в летний период на максимальное значение, необходимое для поддержания определенной температуры в обогреваемом/охлаждаемом помещении. Кроме этого, за счет увеличения площади теплообмена по сравнению с традиционными устройствами, устанавливаемыми в помещении, система позволяет обогревать помещения в зимний период при меньших температурах подачи по сравнению с традиционными устройствами, находящимися в помещении, а также охлаждать их в летний период при более высоких температурах подачи. Это позволяет использовать тепловой насос с меньшими энергопотерями как в зимний, так и в летний период. Кроме этого, в летний период более высокая температура подачи позволяет предотвратить образование конденсации на внешней поверхности трубок в любых режимах работы. Другими словами, система позволяет самостоятельно, т.е. без каких-либо дополнительных систем, осуществлять полное охлаждение в летний период. Данная функциональность недоступна в других системах, таких как напольные, потолочные или настенные обогревательные панели.

Высокая эксплуатационная эффективность предпочтительно позволяет снизить энергозатраты. В этой связи было замечено, что использование теплового насоса типа вода-вода позволяет увеличить энергоэкономичность и повысить эффективность по сравнению с воздушно-водными насосами. Между тем, при благоприятных погодных условиях также могут использоваться и тепловые насосы воздушно-водного типа.

Регулирование расхода в зависимости от температуры внутри помещения предпочтительно позволяет оптимизировать распределение воды в гидравлическом контуре с учетом внешних параметров (например, интенсивности солнечного излучения и/или наличия источников тепла внутри помещения), что во всех случаях влияет на уровень температуры внутри помещения. В частности, регулирование и распределение расхода с учетом внутренней температуры предпочтительно позволяет оптимизировать использование климатического регулирования, поскольку распределение расхода зависит от теплового потока, который фактически проходит через средства покрытия. На самом деле, последние разделяют тепловой поток между стенами и внешней средой. Подобный поток, например, меняется в зависимости от погодных условий и, в частности, от стенового покрытия. За счет регулирования и распределения при помощи соответствующих клапанов эффект разделения становится динамичным и практически выражается в виде изменения расхода, проходящего через трубки, расположенные снизу покрытия и подвергающиеся воздействию солнечного излучения.

Краткое описание чертежей

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны после описания предпочтительных, хотя и не исключительных вариантов осуществления системы покрытий, а также способа по настоящему изобретению, приведенных в качестве неограничивающих примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:

на фиг.1 схематически показан вид системы покрытий по настоящему изобретению;

на фиг.2 показан вид в перспективе системы покрытий по первому варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3 показан вид сбоку системы покрытий по фиг.2;

на фиг.4 показан вид в перспективе системы покрытий по второму варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.5 показан вид сбоку системы покрытий по фиг.4;

на фиг.6 показан вид в перспективе системы покрытий по третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.7 показан вид сбоку системы покрытий по фиг.6;

на фиг.8 показан первый схематический вид монтажа гидравлического контура системы покрытий по настоящему изобретению;

на фиг.8А показан второй схематический вид монтажа гидравлического контура системы покрытий по настоящему изобретению;

на фиг.9 показан вид конструктивных компонентов гидравлического контура по фиг.8;

на фиг.10 показан схематический вид монтажа гидравлического контура изоляционных элементов системы покрытий по настоящему изобретению;

на фиг.11 показан вид в перспективе первого изоляционного элемента системы покрытий по настоящему изобретению;

на фигурах 12 и 13 показаны виды соответственно вдоль линий XII-XII и XIII-XIII по фиг.11;

на фиг.14 показан вид второго изоляционного элемента системы покрытий по настоящему изобретению;

на фиг. 15 и 16 показаны виды соответственно вдоль линий XV-XV и XVI-XVI по фиг.14.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан схематический вид помещения 10 в здании, в котором находится система климатического регулирования и изоляции по изобретению, в целом, обозначенная ссылочной позицией 5. В данном случае, как показано на фиг.1, в целях упрощения описания, помещение имеет по существу прямоугольную форму, однако также может иметь и иную форму. Другими словами, под термином «помещение» 10, используемым в настоящем описании изобретения, понимается любое обогреваемое внутреннее пространство, по меньшей мере, частично ограниченное наружной стеной 8, 8А, которая отделяет его от внешней среды Е. Система по изобретению на самом деле может быть установлена в помещении любого типа, построенном или строящемся.

Система 5 покрытий оснащена средствами обогрева/охлаждения, которые далее будут именоваться «средствами климатического регулирования». Подобные средства содержат множество элементов 11 с циркулирующей по ним водой (также именуемых ниже водо-циркуляционными средствами), установленными таким образом, чтобы они соприкасались с внешней поверхностью 88В наружных стен 8, 8А здания, которые, по меньшей мере, частично определяют границы помещения. Подобные стены 8, 8А также именуются ниже «непрозрачные стены», что указывает на то, что это могут быть не только кладочные стены, но также и стены из других материалов, например из дерева, металлических сплавов и т.п. Термин «кладочные стены» охватывает любые известные типы стен, используемые при строительстве, например, стены из бетона или кирпича. В данном случае на фиг.1 схематически показано, что водо-циркуляционные элементы 11 установлены во всех наружных стенах 8, разграничивающих помещение 10. Разумеется, что объем настоящего изобретения также предусматривает возможность установки элементов 11 в отдельных стенах помещения 10, а не на всей наружной поверхности.

Средства климатического регулирования по изобретению также содержат тепловой насос PC, функционально связанный с гидравлическим контуром, предназначенный для изменения температуры воды, циркулирующей внутри контура. Другими словами, тепловой насос PC предназначен для доведения и/или подержания температуры воды в гидравлическом контуре до/с заданным значением Та. Подобная температура Та далее будет именоваться «заданная температура» теплового насоса PC. В соответствии с настоящим изобретением заданная температура Та теплового насоса устанавливается с учетом температуры Те окружающей среды снаружи здания. Последняя может контролироваться при помощи температурных датчиков или, в целом, при помощи первых функционально равноценных измерительных средств MSI. Благодаря подобному решению температура подачи Та в гидравлическом контуре изменяется в зависимости от внешних погодных условий таким образом, чтобы температура всегда поддерживалась на минимальном значении, достаточном для поддержания необходимой внутренней температуры TL. Подобный режим эксплуатации позволяет оптимизировать работу теплового насоса PC, т.е. предпочтительно повысить его энергоэффективность.

Заданная температура Та может непрерывно регулироваться при помощи электронного регулировочного устройства, т.е. в соответствии с заданным режимом таким образом, чтобы каждое значение наружной температуры Те соответствовало значению заданной температуры Та. Режим управления подобным изменением выбирается с учетом параметров здания, а также системы покрытий (например, размеров гидравлического контура, тепловых параметров стен и т.п.), а также с учетом производительности теплового насоса PC.

Электронное регулировочное устройство также позволяет осуществлять корректировку заданной температуры Та, которая меняется лишь в том случае, когда температура Те повышается/понижается в определенном диапазоне. Таким образом, работа теплового насоса PC дополнительно оптимизируется с точки зрения потребления электроэнергии. На самом деле тепловой насос PC предпочтительно может оставаться «невосприимчивым» к незначительным колебаниям наружной температуры Те.

Согласно настоящему изобретению расход воды, т.е. ее распределение по циркуляционным элементам 11, регулируется в зависимости от внутренней температуры Ti, определяемой вторыми измерительными средствами MS2, находящимися в помещении 10. По сути, в «активном» режиме работы системы 5 подобное регулирование позволяет учитывать отдельные «внешние» факторы системы, такие как, например, интенсивность солнечного нагрева наружных стен и наличие источников тепла внутри помещения.

Вновь возвращаясь к схематическому изображению по фиг.1, система по изобретению дополнительно содержит средства 9 покрытия, изготовленные из термоизоляционного материала, расположенные таким образом, чтобы они закрывали снаружи и с боков водо-циркуляционные элементы 11 средств климатического регулирования. Это означает, что элементы покрытия имеют такую форму, чтобы они окружали циркуляционные элементы 11 со всех сторон, не оставляя зазора между внешней поверхностью 88В наружной стены 8, 8А и упомянутыми элементами покрытия. Другими словами, средства 9 покрытия предназначены не только для закрытия циркуляционных элементов снаружи, но также и для заполнения пространства между двумя смежными циркуляционными элементами 11. Средства 9 покрытия, таким образом, закрывают снаружи части поверхности 88 В наружной стены 8, где циркулирующие элементы 11 отсутствуют. Средства 9 покрытия предпочтительно выбираются таким образом, чтобы они обладали хорошими термозвуковыми и конструктивными свойствами. С этой точки зрения, в частности, целесообразно использовать синтерированный пенополистирол (вспененный пенополистирол).

За счет вышеупомянутых средств климатического регулирования система 5 по настоящему изобретению позволят управлять климатом в помещении 10, т.е. регулировать внутреннюю температуру Ti. Подобное регулирование основано на теплообмене между водой, циркулирующей в гидравлическом контуре, и температурой внутри помещения 10 через непрозрачную наружную стену 8. Другими словами, обогрев или охлаждение внутреннего помещения обеспечивается снаружи за счет использования тепловой проводимости непрозрачных стен 8.

В отличие от традиционных решений, непрозрачные стены используются в качестве теплопроводящих элементов для поддержания температуры Ti на заданном уровне. Направление теплового потока (изнутри наружу и в обратном направлении) зависит от внешних климатических условий и/или от использования теплового насоса PC в зимнем или летнем режиме. В летний период, т.е. когда внешняя температура Те выше внутренней температуры Ti, температура Та циркулирующей воды будет ниже внутренней температуры Ti, а тепловой поток, проходящий через непрозрачные стены 8, будет направлен изнутри наружу для компенсации теплового потока, идущего снаружи, за счет изоляционных средств 9. С другой стороны, в зимний период, т.е. когда наружная температура Те ниже внутренней температуры Ti, температура Та подачи воды будет выше внутренней температуры Ti, а тепловой поток, проходящий через непрозрачные стены 8, будет направлен снаружи вовнутрь для выравнивания теплового потока, рассеиваемого наружу за счет изоляционных средств 9.

Система 5 по изобретению обладает рядом практических преимуществ, первым из которых является возможность отказаться от установки традиционных средств климатического регулирования внутри обогреваемых/охлаждаемых помещений. Данный аспект позволяет добиться наибольшего эффекта в жилых зданиях, а также в целом в любых помещениях, где наличие свободных площадей является критичным. В то же время за счет «наружного климатического регулирования», обеспечиваемого системой, проводимость непрозрачных стен 8 перестает играть решающую роль, как в традиционных решениях, при этом высокие значения проводимости стен (например, свыше 0.8 Вт/м*К) становятся положительным фактором. На практике система не требует использования всех традиционных приспособлений для повышения изолирующих способностей непрозрачных стен и, по существу, ликвидирует почти все мостики холода, присущие традиционным решениям. На самом деле, поскольку с экономической точки зрения себестоимость системы по изобретению, по существу, сопоставима со стоимостью традиционных пассивных изоляционных покрытий внутренних систем климатического регулирования, тот факт, что они имеют одинаковую конструкцию, следует рассматривать в качестве дополнительного преимущества.

На фиг. 2 и 3 детализированно показана часть стены 8 помещения 10, в котором используется система по настоящему изобретению. Как можно заметить, средства 9 покрытия выполнены в виде изоляционного слоя 9С, внешняя поверхность которого может дополнительно закрывать крайний внешний слой 13 покрытия, используемый преимущественно для эстетических целей и защиты от погодных условий. Подобный крайний внешний слой может быть изготовлен из бетона, однако он также может состоять из слоя защитной краски или иных средств, обладающих схожей функциональностью.

В решении, показанном на фиг. 2 и 3, водо-циркуляционные элементы 11 выполнены в виде трубок, количество, диаметр и взаимное расположение которых зависит от условий эксплуатации, таких, например, как размеры здания и тепловой поток, который должен обеспечиваться расходом воды, циркулирующей по гидравлическому контуру. Как отмечалось выше, средства 9 покрытия предпочтительно имеют форму панелей, заанкерованных в стены здания таким образом, чтобы они полностью закрывали водо-циркуляционные элементы 11. Поэтому подобные панели предпочтительно выполнены таким образом, чтобы они могли закрывать и окружать, предпочтительно полностью, циркуляционные элементы 11, т.е. непосредственно закрывать части внешней поверхности 88 В, на которых непосредственно не установлены водо-циркуляционные элементы. Подобная компоновка средств 9 покрытия позволяет оптимизировать теплопроводимость непрозрачных стенок 8, т.е. функционирование средств климатического регулирования системы 5 покрытия.

На фиг. 4 и 5 показан второй возможный вариант осуществления системы по изобретению, согласно которому в средства 9 покрытия встроен накопитель 80 солнечной энергии для подогрева воды, используемой для бытовых и санитарных нужд. В частности, трубки 44 расположены внутри изоляционного слоя 9С, образуемого средствами 9 покрытия, вода или другая подогреваемая текучая среда циркулирует по трубкам при помощи соответствующего циркуляционного насоса (не показан). На виде в сечении по фиг.5 наглядно показано, что подобные трубки 44 расположены рядом с внешней поверхностью 9В изоляционного слоя 9С таким образом, чтобы они поглощали максимальное количество тепла, аккумулируемого в поверхностных частях изоляционного слоя 9С. Для увеличения нагрева носителя в трубках 44 накопителя 80 солнечной энергии внешняя поверхность средств 9 покрытия имеет, по существу, «рельефную» форму и предпочтительно окрашена непрозрачной, темной краской для поглощения большего количества солнечной энергии.

На фиг. 6 и 7 показана дополнительно возможная компоновка системы климатического регулирования и изоляции по настоящему изобретению. В частности, подобный дополнительный вариант осуществления существенно отличается от показанного на фиг. 4 и 5 за счет иной компоновки водо-циркуляционных элементов, изображенных в виде пунктирных линий. Как показано на фиг.4, расположение пунктирных линий позволяет потоку проходить, по существу, вертикально по отношению к внешней поверхности непрозрачной стенки 8. Между тем, подобные циркуляционные элементы 11 также могут проходить и в другом направлении в зависимости от условий эксплуатации.

Вновь возвращаясь к фиг.1, тепловой насос PC соединен с гидравлическим контуром при помощи первого патрубка 11А, через который вода с температурой Тг подается на впускное отверстие теплообменника этого же теплового насоса PC для нагрева/охлаждения. Второй патрубок 11В, в свою очередь, соединяет выпускное отверстие теплообменника с впускным отверстием гидравлического контура, тем самым образуя подающий патрубок теплового насоса PC. С функциональной точки зрения при использовании в зимний период (внешняя температура Те ниже необходимой внутренней температуры Ti), теплообменник теплового насоса PC используется для подогрева воды, поступающей с температурой Та, до температуры Та подачи (заданной температуры) с учетом наружной температуры Те и необходимой температуры Ti. В данном случае подобный теплообменник состоит из конденсатора (источника тепла) теплового насоса PC. С другой стороны, в летний период (наружная температура Те ниже внутренней температуры Ti), теплообменник состоит из испарителя теплового насоса PC, охлаждающего циркулирующую воду с температуры Тг до температуры Та подачи (заданной температуры).

На фиг.1 также показано, что подающий патрубок 11В содержит гидравлический насос 96, обеспечивающий циркуляцию воды внутри гидравлического контура. Подогретая/охлажденная вода подается к циркуляционным элементам 11 посредством гидравлического насоса 96. Расход воды, подаваемой по гидравлическому контуру насосом 96, зависит от производительности непосредственно самого насоса. Как отмечалось выше, расход воды, проходящей через упомянутые элементы, в свою очередь регулируется при помощи множества регулировочных клапанов 93 в зависимости от выбранной температуры Ti внутри помещения.

Тепловой насос PC, таким образом, осуществляет теплообмен, с одной стороны, с водой, циркулирующей по гидравлическому контуру при помощи теплообменника, который в зависимости от режима работы (в зимний или летний период) состоит либо из конденсатора, либо из испарителя непосредственно самого насоса. С другой стороны, тепловой насос предпочтительно осуществляет теплообмен с тепловым накопителем 100, который, в зависимости от режима работы теплового насоса PC, выступает в качестве источника тепла или холода (зимой или летом). Предпочтительно тепловой насос PC является насосом типа вода-вода и используется для теплообмена с водным резервуаром (при температуре от 10 до 20°С), который может быть, например, геотермальным источником либо, как вариант, водным источником или бассейном, заполняемым из русла реки, источником отработанной воды или бассейном гидроэлектростанции. Другими словами, тепловой насос PC типа вода-вода осуществляет теплообмен при низкой себестоимости. Разумеется, что объем настоящего изобретения также охватывает возможность использования теплового насоса типа воздух-вода, особенно в регионах с особо благоприятными климатическими условиями. Кроме этого, там, где это позволяют природные условия, тепловой насос PC, в целях экономии электроэнергии, может работать от фотоэлектричества. В этом случае система 5 покрытий обеспечивает дополнительные преимущества с энергетической и экологической точек зрения.

Не ограничиваясь теоретическими рассуждениями, для лучшего понимания преимуществ настоящего изобретения ниже рассматриваются два возможных режима использования (зимой и летом) системы 5 покрытий по изобретению, показанной на фиг. 2 и 3.

Использование в зимний период

При использовании в зимний период мощность теплового потока, проходящего по трубке (далее обозначаемая φ), должна быть выше или равна тепловой энергии Qp, создаваемой тепловым генератором, т.е. тепловым насосом PC. Первая часть φ₁ проходит через внешнюю стенку 8 наружу, тогда как часть неизбежно выходит наружу через изоляционный слой 9С, образуемый изоляционными средствами 9. Обозначив рассеивание через изоляционную плиту как Qc, тепловой поток, следующий вовнутрь здания, должен быть, по меньшей мере, равен разнице между тепловой мощностью, создаваемой генератором, и мощностью, рассеиваемой через изоляционный слой 9С, т.е. может быть выражен следующей формулой:

φ₁=Qp-Qc

Кроме этого, мощность идущего внутрь теплового потока должна быть, по меньшей мере, равна тепловой мощности, рассеиваемой через изоляционный слой 9С. Соответственно, применимо следующее уравнение:

Uc*S*[T2-Te]=U*S*[T2-Ti]

где S является полной вертикальной поверхностью, покрытой изоляционным слоем 9С, Те - основной внешней температурой, Ti - внутренней температурой в зимний период, Т2 - средней температурой воды, циркулирующей рядом с непрозрачной стеной (см. фиг.3), Ui - проводимостью непрозрачных стен, a Uc - проводимостью только изоляционного слоя 9С.

Значение Т2 выводится из следующего уравнения:

T₂=(Ti*U-Te*Uc)/(U-Uc)

Следует отметить, что температура Т₂, которая должна поддерживаться в трубках, по существу, зависит от проводимости как изоляционного слоя 9С, так и непрозрачных стен 8. В частности, температура Т₂ очень быстро увеличивается по мере уменьшения проводимости непрозрачных стен 8.

С точки зрения энергоэкономичности температура Т₂ предпочтительно должна быть максимально низкой. Поэтому можно сказать, что система 5 покрытий становится более эффективной при уменьшении изоляционной способности непрозрачных стен 8, покрытых системой. Другими словами, когда заданная внутренняя температура Ti остается постоянной в случае плохо изолированных непрозрачных стен 8, система 5 обладает двойным преимуществом, поскольку она позволяет экономить электроэнергию за счет термоизоляции, обеспечиваемой изоляционными средствами 9, а также обеспечивает дополнительную энергоэкономию за счет того, что система становится энергетически более эффективной за счет поддержания низкого значения температуры Т₂ в системе, т.е. за счет соответствующего низкого значения температуры Та подачи теплового насоса PC.

Возвращаясь вновь к последнему уравнению, приведенному выше, следует отметить, что температура Т2 уменьшается по мере увеличения температуры Те окружающей среды. Таким образом, улучшение внешних климатических условий (т.е. повышение температуры Те), помимо уменьшения рассеивания через средства 9 покрытия, также способствует снижению температуры Т₂, обеспечивая очевидные преимущества с точки зрения энергоэффективности. Поскольку тепловой насос PC меняет заданную температуру Та в зависимости от внешней температуры Те, энергия, потребляемая упомянутым тепловым насосом PC, уменьшается по мере повышения внешней температуры Те, т.е. она всегда будет оставаться минимальной. Следовательно, тепловой насос PC может предпочтительно использоваться с максимальной эффективностью, т.е. с высоким коэффициентом полезного действия (КПД).

Использование в летний период

При использовании в летний период мощность теплового потока, проходящего по трубкам (далее обозначаемая φ_Е), должна быть выше или равна охлаждающей энергии Fp, создаваемой тепловым насосом PC. Первая часть φ_Ее проходит из окружающей среды (температура Те) вовнутрь через изоляционный слой 9С, образуемый изоляционными средствами 9, тогда как вторая часть φ_Ei проходит изнутри помещения, по трубкам, через непрозрачную стену 8. При тепловом балансе тепловая нагрузка, проходящая через изоляционный слой 9С, должна быть, по меньшей мере, равна тепловому потоку, проходящему через непрозрачные стены. На практике, по меньшей мере, должно соблюдаться следующее условие:

Uc*S*[Te-T₂]=U*S*[Ti-Т₂), где S является полной вертикальной поверхностью здания, покрытой изоляционным слоем 9С, Те - основной внешней температурой, Ti - внутренней температурой в зимний период, Т₂ - средней температурой воды, циркулирующей у внешней поверхности непрозрачной стенки (см. фиг.3), Ui - проводимостью непрозрачных стен, a Uc - проводимостью только изоляционного слоя.

Значение Т₂ выводится из следующего уравнения:

T₂=(Ti*U-Te*Uc)/(U-Uc)

В этом случае также следует отметить, что температура Т₂, с которой поддерживается вода в трубках, по существу, зависит от проводимости изоляционного слоя 9С, а также от проводимости непрозрачных стен. В частности, температура Т₂ очень быстро уменьшается по мере увеличения проводимости непрозрачных стен 8. Что касается