Франк Нипель

Мастеру на все руки

Нипель Ф. Мастеру на все руки. Кн. 2. Пер. с нем. под ред. канд. техн. наук Г. В. Севериновой. М.: Мир, 1993.
Перевод Г. Г. Гречушниковой (гл. 14, 17).

ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ

с. 136 Долгое время рост энергопотребления считали показателем экономического и социального прогресса. Но постепенно стало очевидным, что большинство используемых энергоносителей, таких, как нефть и природный газ, в недалеком будущем будут исчерпаны, что радикальной замены им пока не найдено, и, следовательно, нужно более экономно обращаться с исходными продуктами и стремиться шире использовать неиссякаемые источники энергии. Каждый житель Германии потребляет во много раз больше энергии, чем житель развивающейся страны, и больше, чем житель любого другого европейского государства. Если бы все люди на Земле потребляли столько энергии, то запасы ее были бы исчерпаны уже в ближайшие годы.

Большая часть всей потребляемой в Германии энергии, а именно 46 %, приходится на долю домашнего хозяйства и других мелких потребителей. Около 80 % ее расходуется на отопление, ~ 10 % — на подогрев воды, 8 % — на бытовые электроприборы и 2 % — на освещение. Так как эти величины представляют собой среднее значение, в отдельных случаях они могут быть выше или ниже (рис. 7). На рис. 8 представлен энергетический баланс для дома.

Рис. 7. Среднее потребление энергии в домашнем хозяйстве.
Рис. 8. Средние потери отопительного тепла.

Экономия энергии

Экономия энергии не означает только снижения потребления энергии. Экономия энергии означает также принятие во внимание при выборе источника энергии того с. 137 обстоятельства, что выработка тока на электростанциях и передача его потребителям неизбежно связана с громадными потерями первичной энергии. Производство электроэнергии вызывает загрязнение окружающей среды. Путем всесторонней разумной экономии и эффективного производства энергии люди должны способствовать сохранению природных основ жизни человечества на Земле.

Человек, тепло, комфорт

Квартира должна защищать от жары, холода, влаги и удовлетворять потребности человека в отдыхе. Наряду с такими факторами, как размер, расположение комнат, шум, влажность воздуха, образование пыли, тепло в наших климатических условиях играет центральную роль в создании комфорта.

Тепло можно передавать и ощущать различным образом. Бесспорно, человек может ощущать, какая отопительная система производит тепло. Сегодня уже не придерживаются той точки зрения, что достаточно только обеспечить определенную температуру воздуха — и автоматически установится комфорт.

Тепловой режим человека («первая оболочка»): здоровое человеческое тело имеет приблизительно постоянную температуру около 36,5° C. Это тепло поддерживается за счет усвоения пищи организмом.

Если бы тело человека было не в состоянии отдавать тепло, то вскоре произошел бы его перегрев. Определенная отдача тепла телом необходима. Если отдача тепла велика, то возникает озноб, если мала — выделяется пот.

Одежда («вторая оболочка»): ее назначение — защита тела при низкокомфортных температурах. Она защищает тело не только от холода, но также и от жары. Между поверхностью кожи и одеждой образуются слои воздуха, действующие как изолятор.

Очевидно, одежда должна выполнять противоположные функции: с одной стороны, обеспечивать возможность возникновения теплых воздушных слоев и защищать, таким образом, прежде всего от дождя и ветра. С другой стороны, она должна обеспечивать воздухообмен, предотвращая потовыделение. По этой причине нежелательно подолгу носить непроницаемую для воздуха одежду, такую, как резиновые плащи и сапоги.

Помещения («третья оболочка»): помещения, в которых человек живет, обычно рассматривают как его третью оболочку. Помещения выполняют функции регулирования температуры и создают микроклимат, комфортный для человека в легкой одежде.

Однако температура воздуха не является решающим условием комфорта. Человек может прекрасно чувствовать себя при очень низких температурах, если он получает достаточно тепла излучением, например, во время солнечных ванн зимой. Высокая температура воздуха не уменьшает общей отдачи тепла человеком; в этом случае теплоотдача происходит большей частью за счет испарения, т. е. потоотделения (рис. 9).

Существенную роль в создании комфорта играют материалы, из которых выполнены стены, потолки, полы, окна и двери, и лучистая составляющая тепла. Если температура поверхности ограждающих помещение конструкций низкая, то теплоизлучение человека повышается. Ощущаемое человеком тепло соответствует приблизительно средней между температурами воздуха и ограждающих помещение конструкций. При температурах поверхностей комнаты 14° C и воздуха 22° C ощущается температура ~18° C. Если температуру поверхностей помещения повысить, то температуру воздуха можно понизить без ощущения человеком каких-либо изменений (рис. 9). Снижение температуры воздуха, со своей стороны, существенно экономит энергию (снижение температуры воздуха помещения на 1° C позволяет сэкономить около 5 % энергии отопления).

Рис. 9. Человек, тепло, комфорт.
1—3 — комфорт и тепловосприятие при плохой теплоизоляции стен: 1 — помещение воспринимается холодным, среднее тепловосприятие; 2 — озноб вблизи стен, более высокое тепловосприятие; 3 — везде тепло, но не комфортно, так как воздух помещения слишком теплый, очень высокое тепловосприятие; 4—7 — комфорт и тепловосприятие при относительно низких температурах воздуха (4 — помещение воспринимается холодным, высокое тепловосприятие; 5 — озноб вблизи стен, среднее тепловосприятие; 6 — комфортный климат помещения, низкое тепловосприятие; 7 — комфорт вблизи источников тепла, среднее тепловосприятие); 8 — график теплоотдачи сидящего одетого человека при различных температурах воздуха помещения; 9 — температурный график покрытия пола при касании ногами.

Повышение температуры поверхности возможно при соответствующем выборе строительных материалов с низкой теплопроводностью, конструкций сдвоенных окон, теплоизоляционных мер (рис. 12), обшивке стен, использовании штор и занавесей. Меры защиты от ветра и облицовка внешних поверхностей препятствуют охлаждению и способствуют повышению температуры поверхности внутренних стен.

Так как тепло излучения ощущается человеком как наиболее комфортное, можно поддерживать температуру воздуха в помещении довольно низкой, если использовать отопление с высокой составляющей излучения, например, кафельные и кирпичные печи, системы отопления пола, в меньшей степени радиаторы.

Несмотря на то, что потери тепла человеком за счет теплопроводности незначительны, они могут быть очень неприятны, прежде всего, для ног. Повышение температуры помещения слабо влияет на эти потери. При длительном соприкосновении подошв ног и пола устанавливается равновесная температура, называемая температурой контакта. Чем больше теплопроводность материала, тем ниже температура контакта и тем выше потери тепла. Поэтому большое значение имеет выбор покрытия пола и других материалов, с с. 139 которыми человек постоянно соприкасается; они должны иметь низкую температуропроводность. Шерсть, фетр, войлок, пробка, дерево — в противоположность бетону, стеклу и металлу — не отбирают тепло контакта.

Возможны и меры экономии благодаря рациональному поведению. Люди хорошо себя чувствуют при различных температурах в зависимости от возраста, здоровья и деятельности. Однако во многих случаях они привыкают находиться в помещениях при излишне высокой температуре. Если эту температуру можно снизить на 4° C, то экономия энергии достигает 20 %. Если отапливать только те помещения, которые действительно в этом нуждаются, а помещения, имеющие различное назначение (например, кухню, ванную), отапливать по-разному, то также можно получить значительную экономию энергии.

Однако обеспечивать комфортные тепловые условия следует не только системой отопления. Теплые носки и шерстяной свитер экономят больше энергии, чем многие общие мероприятия по дому.