Inteligentny dom - odporny na upały

W sierpniu 2003 roku w Stanach Zjednoczonych przez dwa dni 55 mln osób było odciętych od prądu. Były przerwy w dostawie wody, okresowo nie działały sieci telefonii komórkowej, stacje telewizyjne i radiowe. To największy dotychczas blackout w USA, ale nie jedyny. Rozpalone do czerwoności klimatyzatory schładzające latem biura i domy doprowadzają sieci elektroenergetyczne na skraj wyczerpania i wtedy kilka drobnych awarii może doprowadzić do katastrofy, która – jak w przypadku Northeast blackout – spowodowała paraliż i kosztowała kraj miliardy dolarów.

Tymczasem typowy klimatyzator to nie jedyny sposób na walkę z letnim ukropem. Istnieją rozwiązania bardziej naturalne, mniej energochłonne i sprytniejsze. Jakie? Zobaczmy, jak z gorącem radzą sobie budynki inteligentne.

Rolety, markizy, zacienienia
Zanim zaczniemy schładzać pomieszczenia, warto nie dopuścić do ich nagrzania, zwłaszcza przez fasady skierowane w kierunku południowym, wschodnim i zachodnim. Pojawia się więc kwestia zacienienia przeszkleń, które mają najniższą izolacyjność. Nie można dopuścić ciepła słonecznego do wnętrza, dlatego kluczowe są osłony zewnętrzne: rolety i markizy. Dzięki automatycznemu sterowaniu można zaprogramować czasowo lub jednym kliknięciem zmieniać ich ustawienie, dlatego ich zasłanianie i odkrywanie nie jest uciążliwe.

W przypadku dużych budynków rolety można wyposażyć w dodatkowe funkcje. Na przykład pokryć je panelami fotowoltaicznymi, dzięki czemu szkodliwe promieniowanie zamienimy w źródło zasilania, np. dla urządzeń domowych.

Oprócz osłon okiennych, możemy pomyśleć o zadaszonych tarasach, daszkach lub ażurowych pergolach. Zimą słońce świeci niżej, dlatego nie będą zakłócały dopływu jego promieni, wtedy gdy jest on pożądany.  

Naturalne zacienienie
Albo jeszcze naturalniej. W ogrodzie można zasadzić drzewa i pnącza okresowo zielone, które latem znakomicie osłonią wnętrza przed silnym promieniowaniem, natomiast zimą, pozbawione liści, pozwolą na swobodny dopływ ciepłej energii.

Dla odważnych propozycja zielonych dachów. Nie tylko wyglądają spektakularnie, ale też wchłaniają nadmiar wody opadowej i sprawdzają się jako warstwa izolacyjna. Zimą grzeją, latem chłodzą dach.

Smart glass - powłoki dwufunkcyjne i zmienna przezierność
W dużych budynkach, gdzie naturalne osłony nie mają zastosowania, a szklana fasada jest jednym z kluczowych elementów estetyki obiektu, alternatywą dla rolet zewnętrznych są nowoczesne szklenia architektoniczne. Tzw. „smart glass” to szkła aktywne, reagujące na warunki otoczenia i dostosowujące się do potrzeb użytkowych pomieszczeń.  Dzięki technologiom ciekłych kryształów,  zawiesiny cząstek czy materiałom elektrochromatycznym szkło zmienia swoje podstawowe właściwości: kolor, przepuszczalność promieniowania UV czy przejrzystość. Regulacja odbywa się przez zmianę pola elektrycznego – w praktyce działa to tak łatwo, jak zapalenie światła czy włączenie klimatyzatora.

W skali domowej, ciekawym technologicznie rozwiązaniem są szyby zespolone ze szkłem absorpcyjnym lub refleksyjnym. Szyba absorpcyjna opiera się na tzw. szkle float, które jest barwione w masie na różne kolory, dzięki czemu pochłania część energii promieniowania słonecznego. Szkło refleksyjne jest dodatkowo powleczone warstwą tlenków metali lub metali szlachetnych, w efekcie uzyskuje się efekt odbicia lustrzanego.

Nowoczesne techniki grzewcze
Współczesne budynki mogą być też schładzane na wiele energooszczędnych, w porównaniu z klimatyzacją, sposobów. Na przykład przy wykorzystaniu naturalnego chłodu ziemi. Gruntowy wymiennik ciepła dostarcza chłodne powietrze, które jest potem dystrybuowane za pomocą kanałów wentylacyjnych (obieg wymusza wentylator). W ten sposób możemy schłodzić dom nawet o kilkanaście stopni.

Drugą opcją jest wentylacja mechaniczna z rekuperacją. Zimą instalację wykorzystujemy w celu odzysku ciepła z wywiewanego powietrza. Latem odwrotnie - z chłodnego powietrza wywiewanego odzyskuje się chłód. Oczywiście najlepsze efekty urządzenie daje przy zmiennych temperaturach – chociażby w cyklu dobowym -, bo w chłodne noce może solidnie schłodzić powietrze i później w ciągu upalnego dnia utrzymywać tę temperaturę. Gdy gorąc utrzymuje się, niezbędne jest klasyczne źródło chłodu – np. agregat wody lodowej.

Pompa ciepła również pracuje dwukierunkowo. Zimą grzeje, latem chłodzi. Nośnikiem ciepła i chłodu może być zarówno powietrze, jak i woda dystrybuowana przez instalację ogrzewania podłogowego czy analogicznie pracującego – stropowego. W tym drugim, plastikowe wężownice są umieszczone w grubych stropach żelbetowych, które dzięki bezwładności termicznej utrzymują niską temperaturę).

Efektywne sterowanie
Wydajność i efektywność nowoczesnych urządzeń chłodniczych jest ściśle związana ze sposobem korzystania z nich. Powinny działać w sposób zintegrowany i mierzyć na bieżąco wszystkie parametry otoczenia, by w czasie rzeczywistym dostosowywać się do nich. Automatyka domowa pozwala nie tylko na synchronizację pracy instalacji HVAC, ale też daje możliwość programowania czasowego i blokuje pracę wykluczających się funkcji, np. chłodzenia przy otwartym oknie.