Энергообеспечение домов, коттеджей, родового поместья
Содержание:
...автономность дома, коттеджа или родового поместья...
Потребление электроэнергии родовым поместьем.
Мощность источника питания.
Пути понижения потребления электроэнергии.
Об альтернативных источниках электроэнергии.
Опытный образец энергоустановки для дома, коттеджа, родового поместья.
Чтобы подтвердить вышеприведенные расчеты, я собрал несколько различных энергоустановок. Они подтверждают все параметры. Их можно посмотреть здесь....
Сколько времени будет служить такой комплекс энергообеспечения?
Общий обзор других источников электроэнергии и тепла.
И В ЗАКЛЮЧЕНИИ….
Все согласятся с тем, что там где проживаем, должен быть чистый воздух, чистая вода, что место проживания должно быть безопасным и экологически чистым для проживающих в нем людей и окружающей среды.
Можно считать это основными требованиями к месту проживания.
Не многие согласятся поменять свои условия жизни в квартире на условия проживания, например, в землянке. Хотя это будет соответствовать всем вышеперечисленным требованиям. Привыкли к теплу, горячей воде и искусственному свету, пользуемся различными электроприборами, например, утюгом! Также некоторые любят послушать радио и посмотреть телевизор.
Наша цивилизация уже давно изобрела различные источники энергии, с помощью которых можно получить условия проживания намного лучше, чем в современной квартире. Наглядное подтверждение этому есть. Посмотрите на активное строительство коттеджей. Люди их строят для того, что бы улучшить свои условия жизни, а также, чтобы получить хоть немного независимости, чистый воздух и окружение в виде ландшафтного дизайна, радующие взгляд.
Нам осталось только выбрать самое лучшее и безопасное.
Очень много различных вариантов установок для получения электроэнергии и тепла. В обществе бытует мнение, что приобретение энергоустановки - это очень дорого. Но практически никто не представляет, какова их действительная стоимость.
Для начала расскажу об автономности и безопасности энергообеспечения места проживания с расчетами и рассказом об источниках энергии.
Потом постараюсь развеять мифы о дороговизне независимых источников энергии.
Почему именно автономность дома, коттеджа или родового поместья, а не поселения в целом?
Потому, что если делать энергообеспечение поселения в целом, то это предусматривает создание большого комплекса по накоплению и выработке энергии, из-за которого, в случае выхода его из строя, будет страдать все поселение в целом.
Также нецелесообразно подключаться к любому существующему источнику – последствия те же, плюс затраты на поставку энергии. Все вышесказанное можно отнести к любому привычному источнику энергии, как электричество, газ, теплосети.
Это тоже относится и к безопасности поселения в целом. Так, допустим, провести электричество в поселении, означает врыть столбы, натянуть провода, которые по истечении лет так 10-15 ветшают и обрываются. Если кабель закопать в землю, то надежность повысится, но не более чем в два-три раза.
И, наконец, не всем нужно будет электричество. Есть и такие желающие, которые хотят обходиться и без него.
Какие предстоят затраты для подведения такого электричества:
Вкопать один столб - это около 2-х тысяч рублей. На подключение дома в родовом поместье, с участком более 1-ого гектара нужно три столба (между столбами 30 м) и провода. По самым малым расценкам это 7 тысяч рублей. Закапывать в землю кабель стоит в 2 раза дороже из-за стоимости кабеля. Добавьте стоимость подстанции для поселения – около 200 тысяч рублей и подведение электричества к поселению (обычно километра 2-3) - это 300 тысяч рублей. Если поселение около 150 человек, то каждому владельцу родового поместья надо будет выложить около 3300 рублей плюс 7000 рублей. Учитывая, что не каждый захочет вести себе электричество, эта сумма вырастет. К тому же, опыт других регионов показывает, что поселение начинают строить 20-30 человек. Значит, первоначально все затраты ложатся на их плечи, т.е. порядка 60-80 тысяч.
Конечно, можно где-нибудь сэкономить, но порядок цифр не намного изменится. Также, к сожалению, мы все прекрасно знаем факты воровства проводов и их обрыва из-за налипания снега, особенно в нашей области из-за климатических условий. Поэтому электрический кабель надо будет закопать. Сумма от этого изменится не намного – так как цена такого кабеля хоть и высока, но работы по укладке кабеля в землю можно выполнить своими силами.
Что же получится, если использовать автономные источники энергии?
Для начала определим потребление электроэнергии родовым поместьем.
Освещение и электроприборы можно взять такие же, как в квартире. Каждый знает, сколько он платит за электроэнергию в месяц. Могу привести цифры собственного расхода электроэнергии. Я с женой живу в двухкомнатной квартире площадью 45 м2, у нас используется стандартный набор электро-радиоприборов: лампы освещения, телевизор, холодильник, утюг, стиральная машина, регулярно используется тепловентилятор. Потребление в месяц около 150 кВт*час. Это в зимнее время. Раньше эта цифра была выше – около 300 кВт*час. Ее удалось снизить за счет применения для освещения энергосберегающих ламп. Не сложно подсчитать, сколько электроэнергии используется для освещения. У нас – это 10 энергосберегающих ламп общей мощностью 300 Вт. Получится 40 кВт*ч в месяц. Конечно, освещение – это далеко не все что нужно.
Использование электроэнергии в современной квартире
| Потребители электричества | Максимальная мощность в кВт | Расход электроэнергии в месяц кВт*ч | С энергосберегающими лампами, кВт*ч/месяц |
| Телевизор | 0,060 | 7,2 | |
| Холодильник | 1,5 | 30 | |
| Утюг | 0,6 | 1,5 | |
| Стиральная машина | 1,5 | 24 | |
| Освещение | 1 | 180 | 40 |
| Тепловентилятор | 1 | 50 | |
| ИТОГО | 4,66 | 292,7 | 152,7 |
Проведем примерный расчет потребления электроэнергии в индивидуальном доме, где имеются 2 телевизора, компьютер, видеомагнитофон, компьютер, 2 холодильника, 10 шт. осветительных ламп, насос системы водоснабжения, стиральная машина, кратковременно используются мощные приборы типа утюга, чайника, электроинструмента. Энергопотребление такого дома, судя по опросам проживающих в индивидуальных домах, составит около 400 кВт*ч в месяц. При расчете предполагается, что в доме используется автономные системы газового отопления и горячей воды. Как видите, это довольно роскошный дом по набору используемых электроприборов. Для типичного среднего потребителя реальны цифры в 200-300 кВт*час и ниже. Кстати, среднестатистические данные по России указывают цифру суточного потребления электроэнергии в 3 кВт*ч, т.е. примерно 100 кВт*ч в месяц.
Для энергопотребления дома в выше приведенном примере индивидуального дома, если потребление составляет 400кВт*ч в месяц, то источник должен быть 400000/(31*24) = 533Вт. !!!!!
Мощность источника питания.
Когда в первый раз произвёл такой несложный расчет, я сильно усомнился в его правильности. Все дело в том, чтоспециалисты дают информацию о необходимости источника питания мощностью на порядок больше. Даже поставил эксперимент у себя на даче. Приобрел солнечную батарею мощностью 9Вт, фонарь мощностью 6Вт, на аккумуляторах 2500 мАч (2500*12=30000мВт*ч=30Вт*ч) у меня получилось, что аккумуляторы заряжались за 2-3 часа в солнечную погоду, 4-5 часов в пасмурную погоду, а фонарь светил 5-6 часов подряд без подзарядки.
Так я получил малое освещение на даче, которое можно использовать весной, летом и осенью..
Для обеспечения бесперебойного питания необходим накопитель энергии. В качестве накопителя электроэнергии можно использовать обыкновенные аккумуляторы (как в случае с частным домом, приведенном выше).
Для суточного бесперебойного питания, при использовании самых обыкновенных автомобильных аккумуляторов необходимо (533Вт*24ч)/12В= 1066 А/ч, в сутки. это 2 аккумулятора по 525 А/ч стоимостью 2500 руб.( ТНЖ-525 У2 г. Курск) = 5000 руб.
Постараемся просчитать, насколько верны наши цифры. Возьмем самый короткий и самый холодный день в году, самое длительное время использования освещения и электроприборов в этот день. Месяц - январь, Новогодние праздники!
| Потребители электричества | Максимальная мощность в кВт | Использование часов в сутки | Расход электроэнергии в сутки кВт*ч | Расход электроэнергии в месяц кВт*ч | С энергосберегающими лампами, кВт*ч/месяц |
| Освещение – общая мощность осветительных приборов 10 ламп по 150Вт | 1,5 (с энергосберегающими лампами 0,37) | 16 (Больше по времени, вряд ли кто празднует Новый Год, таких дней в январе полмесяца, потом нагрузка в два раза меньше) | 24 (в остальные дни 12) и с энергосберегающими лампами 6 (остальные дни 3) | 360+180=540 | 135 |
| Два больших холодильника | 1,5 х 2=3* (включается на 5 минут раз в час) | 2 | 6 | 180 | |
| Утюг | 0,6 | 1 (пользуемся не каждый день) | 0,06 | 9 | |
| Котел нагрева воды накопительный 100л | 1,5* (включается один раз ночью на час и днем) | 2 | 3 | 90 | |
| Насос подачи воды в накопительную емкость, производительность300 литров в час | 0,6* (включается один раз ночью на час и днем) | 2 | 1,8 | 54 | |
| Два телевизора (по 100Вт), видеомагнитофон (30Вт), компьютер(400Вт) | 0,63 | 16(то же что и с освещением) | 6,3 (в остальные дни 3,15) | 141,75 | |
| Стиральная машина мощностью (* - для уменьшения общей нагрузки включаются при минимальном общем потреблении.) | 1,5* | 4 (используем раза два в неделю) | 6 | 48 | |
| Различный электроинструмент для домашнего использования, который обычно одновременно не используется | 1,5 | 2 | 3 | 90 | |
| ИТОГО | 4,23 (максимальная мощность источника) (3,1) | - | 52,2 (37,05) и 34,2 (25,2) | 1152,75 | 747,75 |
В реальной жизни месячное потребление электроэнергии меньше в два-три раза. А такое суточное потребление бывает реально пять – шесть раз в год, на праздники!
Но эти потребности все равно надо удовлетворять. И для удовлетворения этих потребностей понадобится источник питания мощностью 1,5 кВт.
Вот откуда появляется мнение о мощном источнике питания!
Источники питания в виде бензиновых и дизель генераторов такой мощности как раз и используют владельцы частных домов и коттеджей. Но мы должны обойтись без них. Поэтому просчитаем вариант с накоплением электроэнергии и энергосбережением.
Пути понижения потребления электроэнергии.
- Из таблицы видно, что освещение поглощает большую часть электроэнергии. Но можно воспользоваться энергосберегающими лампами!
- Выше приведенные цифры показывают, что необходим источник энергии около 800Вт. А это при самой максимальной нагрузке. На самом деле получается, что исходя из месячного потребления электроэнергии, мы сможем уменьшить мощность источника энергии, но при этом увеличить емкость аккумуляторов. Это интересный подход так же с финансовой точки зрения.
- Так же из таблицы видно можно существенно снизить пиковую нагрузку электроприборов.
После расчетов и такого эксперимента можно сделать простой вывод – в любом доме родового поместья необходим не очень большой источник энергии, но хороший накопитель электроэнергии!!!
И необходимая емкость аккумулятора будет 1900 А/ч.(4 шт.)= 10000 рублей.
- Если мы хотим получить просто постоянное и стабильное электропитание (что в наше время очень актуально), то можно воспользоваться всеми вышеперечисленными методами энергосбережения, приобрести необходимое количество аккумуляторов, приобрести преобразователь 12/220в и 220/12в (около 10000 рублей), и подключиться к сети электроснабжения.
- Если мы хотим полное автономное электроснабжение, то необходимо использовать автономные источники электроэнергии, которые будут заряжать аккумуляторы.
Об источниках электроэнергии.
То, что уже удалось мне потрогать своими руками, что соответствует их рекламируемым техническим параметрам – это солнечные батареи, ветроустановки, а так же термоэлектрические источники энергии.
Внимание!!! Мне так и не удалось найти какой-нибудь идеальной установки, которая смогла бы бесперебойно, круглосуточно, хотя бы лет 10 гарантированно работать. Много всяких различных заявлений, от всяких изобретателей. Но на деле в основном все просят денег для развития их научной, «вечнодвигательной» идеи. И денег не малых!
Поэтому, я собрал информацию и опытные образцы солнечных батарей, термоэлектрических батарей, ветряков. Эти источники энергии не идеальны. В каждом есть какой-нибудь недостаток. Но они удачно дополняют и компенсируют недостатки друг друга.
Например, если внимательно наблюдать за погодой, то можно заметить, в безоблачную погоду очень мала скорость ветра. И наоборот в облачные дни ветер сильный, порывистый, обычно не менее 8-10 м/с. Поэтому просто необходимо эти источники использовать вместе. Повысится надежность электропитания, т.к. по теории вероятности, одновременно выйти из строя они не могут.
Солнечные батареи стоят примерно 80 рублей за 1 Ватт. Площадь их 1м – 80Вт. Нам необходимо 6,25 кв.м. Стоимость их будет 4 000 руб. Такую цену солнечных батарей я взял из интернета. Цена подтвердилась и при общении с продавцами таких изделий.
Когда я стал изучать, из чего состоят солнечные батареи и их характеристики выяснилось, все солнечные батареи состоят из отдельных фотоэлементов, цена которых ниже в 2-2.5 раза, чем самих солнечных батарей. Т.е., необходимо взять фотоэлементы, разместить их на алюминиевой подложке, спаять их между собой в правильном порядке, а сверху закрыть стеклом, потом сделать эту конструкцию герметичной. При выполнении этой работы необходимо отсутствие пыли и вредных примесей в воздухе. Ну, где, как не в родовом поместье это можно сделать? Причем, их действительно необходимо собирать самим, т.к. каждому понадобится своя форма солнечной батареи.
Ветроустановка 500Вт стоит 15000руб., диаметр лопастей колеса 2,5 м.
Здесь я тоже постарался докопаться до сути. Это оказалось намного легче. Основа всех ветроустановок – генератор. Возьмем обыкновенный генератор от автомобиля. Его характеристики: при 3000об/мин вырабатывает ток 70А при напряжении 15 в. Т.е. 1050 Вт. Как раз для нашего случая. И стоит он не более 1500 руб.!!!
Как же так? Я думал, может генератор какой-то особенный? Оказывается ничего подобного. Принципиально они ничем не отличаются.
Когда я стал разговаривать с производителем ветроустановки УВЭ500М Питерским заводом, непосредственно с главным конструктором завода, удалось выяснить стоимость комплектующих ветроустановки. Это сам генератор с поворотным устройством (8000 руб.) и ветроколесо (3500 руб.). Все остальное это хвост, мачта, блок управления. Но все это не очень сложные конструкции, которые изготавливаются в домашних условиях. Итак, цена ветроустановки около 11500 руб. И тут жизнь подкинула новую информацию. Видно не только я увидел реальную стоимость ветроустановок. Таганрогский Радиотехнический институт (Ростовская область) стал выпускать ветроустановки стоимостью в два раза ниже. Также они продают конструктор ветроустановки, т.е. предлагают сборку ветроустановок на местах. В этом институте есть модели, вырабатывающие не только электричество, но и природный газ. Цена ветроустановки подтвердилась, 15000 руб. за 1 КВт. Природный газ вырабатывается при зарядке аккумуляторов. Стоимость агрегата по выработке газа не входит в эту цену.
Рассмотрим еще один вид генераторов – термоэлектрический.
Термогенераторы существуют давно. Еще в ВОВ выпускались термогенераторы для партизанских отрядов, работающие от огня костра. До ВОВ и после выпускались термогенераторы, которые надевались на керосиновую лампу и вырабатывали электричество, необходимое для работы радиоприемников.
В наше время они используются на атомных электростанциях. Именно там возникает большая разница температур, при которой происходит вырабатывание электричества.
Выпуск термогенераторов производится и сейчас. Это установка для газовых котлов печей медленного горения мощностью 200 Вт. В настоящее время ее можно очень выгодно использовать в современных коттеджах, где есть газовое отопление и в помещениях, где отопление производится печами медленного горения на дровах. В холодное время года при постоянном отоплении мы получим 200Вт*24ч*30дней = 144 кВт/ч в месяц.
Стоимость такой установки велика, по сравнению с другими, около 30000 руб. Однако, растет спрос и налаживается их массовое производство, что неминуемо в скором времени приведет к понижению их стоимости. Тем более материалы, используемые в установке, просты и технология производства несложная.
Если применить все вышеперечисленные источники энергии, то мы получим избыточное количество электричества для дома. Поэтому, необходимо пересчитать мощность наших источников энергии. Для этого сделаем выводы из выше приведенного материала:
- Целесообразно использовать несколько источников энергии.
- Мы при этом получим бесперебойную систему электропитания.
- Мы получим очень простую, не громоздкую систему электропитания.
- Также такая система очень надежная.
- Мы получим полную независимость от любых других источников энергии.
- Это не будет наносить вред окружающей среде.
Можно представить какой вред приносит многокиловатная ветроустановка с диаметром колеса 15м-20м. В процессе ее эксплуатации происходит уничтожение летающих насекомых, пчел и птиц, а вибрации тяжелого ветроколеса передаются почве, поэтому вокруг больших ветроустановок нет растительности. Также ремонт такой ветроустановки будет происходить долго и дорого.
И представьте маленький ветряк, который можно свободно транспортировать в багажнике автомобиля, ремонтировать своими силами, о вреде которого можно только лишь задуматься и сделать выводы о его целесообразности.
Солнечные батареи использовать такой мощности, вместе с другими источниками энергии целесообразно. Эффективно они используются только в солнечную погоду, в основном, весной, летом и осенью. В остальное время года преобладает облачная погода. В апреле и октябре день примерно равен ночи, время работы солнечных батарей около 10 часов в день. Пусть даже 20 дней солнечных из 30. Отсюда следует, мощность батареи нужна 250 Вт, это 500кВт/ч. Также в это время года преобладание ветров 3-8 м/с, что говорит о возможности эффективного использования ветроустановки. Поэтому мощность солнечной батареи можно уменьшить до 200 Вт.
Стоимость солнечных батарей (за 200 Вт).……………………………………………16 000 руб.
Ветроустановка (500 Вт). ………………………………………………..………………15 000 руб.
Преобразователь напряжения для освещения 12/220 0,4кВт - ………………………..1 500 руб.
Преобразователь напряжения 12/220 или 12/380 мощностью 1,5(пиковая 3) кВт – 9 000 руб.
Аккумуляторы ……………………………………………………………………………..10 000 руб.
Итог……….51 500 руб.
Можно очень сильно сэкономить, если отказаться от холодильников и использовать более эффективное хранилище - погреб. Там намного дольше хранятся овощи и фрукты. Продукты портятся в основном из-за резких перепад температур. Также сэкономить на котле для нагрева воды, просто увеличив его емкость и уменьшить мощность нагревателя.
За счет этого уменьшить стоимость преобразователя и емкость аккумуляторов.
Для комфорта и надежности желательно иметь также и термогенератор. Его стоимость 30 000 рублей. Но это уже на любителя. Такой системы электропитания будет хватать на отопление дома. При применении ветроустановки мощностью до 1 кВт можно использовать избыточное электричество для нагрева воды в системе отопления или нагрева модных в настоящее время технологий теплых полов.
Я привел схему стандартного подключения электроприборов, для которых необходим преобразователь электроэнергии 12/220В. Он необходим только в том случае, если мы подключаем бытовые приборы, рассчитанные на 220В. Они дешевле, чем электроприборы на 12В. Почему?
Все очень просто: производство бытовой техники на 220В освоено крупносерийно, большие партии, поэтому оно дешевле. Так получается потому, что стандартное электропитание - это 220 Вольт переменного напряжения с частотой 50гц. Можно даже подумать о том, что этот стандарт нам навязан большими производителями электроэнергии, т.к. переменное напряжение намного проще и без потерь передается на большие расстояния.
Но и сегодня есть производство электроприборов на 12В. Это различная автомобильная техника, техника для яхт, мобильных жилых вагончиков.
Поэтому мы можем смело отказаться от преобразователя электроэнергии 12/220В. Может быть и необходим преобразователь, но намного меньшей мощности, на 1кВт – 5000 руб.
Можно сильно снизить стоимость такого комплекса энергообеспечения!
- Использовать все электроприборы и освещение, работающие от постоянного напряжения 12,24,48 В.
- Наладить сборку солнечных батарей и ветроустановок.
В результате получим:
Стоимость солнечных батарей за 200 Вт. …….. 10 000руб
Ветроустановка 500 Вт. ………………………….11 500 руб.
Преобразователь напряжения 1,5кВт …………….5 000 руб.
Аккумуляторы …………………………………….…10 000 руб.
Итог …………………………..36 500 руб.
- Эта сумма сравнима и даже меньше той, которая необходима при прокладке проводов.
- Плюс независимость и надежность.
- Такой подход к электропитанию намного безопасней.
- К тому же нет необходимости сразу выкладывать всю сумму на приобретение такого комплекса энергообеспечения. Приобретая солнечную батарею, аккумулятор и преобразователь напряжения, мы получаем полное электропитание на весенний, летний, осенний периоды времени.
Чтобы подтвердить вышеприведенные расчеты, я собрал несколько различных энергоустановок. Они подтверждают все параметры.
Сколько времени будет служить такой комплекс энергообеспечения?
Солнечные батареи могут служить более 50 лет. Приобретенная мной солнечная батарея была выпущена в 1988 году, в данное время, через 27 лет сохранила все свои параметры.
В ветроустановках через 7-10 лет могут выйти из строя, только трущиеся детали - подшипники.
В термоустановках отсутствуют трущиеся детали. Применяемые в атомных электростанциях термопары не подлежат замене. Их замена предусмотрена только в случае остановки атомного реактора. Атомные электростанции существуют на земле несколько десятков лет.
Срок службы аккумуляторов автомобильных, при правильной их эксплуатации, достигает 5 – 7, стационарных 10-15 лет.
Причем аккумуляторы не единственный накопитель электричества, существующий сегодня. Около 20 лет назад были изобретены, но не нашли развития конденсаторные системы. В данное время существуют только опытные образцы, которые используются на некоторых военных объектах для запуска дизельных генераторов. Не нашли они развития из-за отсутствия должной технологии производства, вследствие чего присутствует высокий процент бракованных изделий. Сложность производства таких конденсаторов еще в том, что не выдержанная технология изготовления дает о себе знать только по истечении длительного времени – один – два года. Поэтому до сих пор популярны аккумуляторы, так как они более надежны.
Несколько слов о других источниках электроэнергии.
Если поблизости от поселения протекает речка или ручей, для производства электроэнергии выгодно использовать энергию течения воды, устанавливая микро гидроэлектростанции - микро ГЭС. Они имеют мощность от единиц до десятков кВт и по стоимости и эксплуатации могут оказаться выгоднее ВЭС. Ценным их качеством является независимость от погодных условий и равномерность выработки энергии во времени, т.к. скорость течения более постоянная величина, чем скорость ветра или поток солнца. Микро ГЭС бывают погружные, которые устанавливаются на дно реки, деривационные, или рукавные, использующие гибкую трубу для формирования водного потока большой скорости вне ручья и свободно-поточные, которые плавают на поверхности реки. Они очень надежны, долговечны, просты в эксплуатации и сравнительно дешевы, порядка 7000 $ за ГЭС мощностью 10-15 кВт. Одна такая ГЭС может обслуживать до 10 домов и более.
В последнее время появилось много новых конструкций печей медленного горения с высоким к.п.д. (до 80%), использующих эффект газогенерации - «Буллериан», «Чудесница», «Уют», «Вологда» и др. Они позволяют отапливать большие объемы помещений одной небольшой заправкой топлива. Например, самый малый «Буллериан» способен отапливать помещение объемом 100 м3 в течение 10-12 часов при массе одной закладки растительного топлива всего 4-5 кг – это одно полено. Причем, в качестве топлива могут служить дрова, древесные отходы, макулатура, прессованная солома и пр. Сюда надо добавить и низкую стоимость таких печей. Малый «Буллериан», например, стоит около 5000 рублей. Газогенераторные печи снабжены системой труб и воздуховодами, обеспечивающими подачу теплого воздуха в разные помещения для их быстрого нагрева, имеют малый вес (десятки кг), просты в монтаже и эксплуатации, а также надежны и долговечны. Печи могут оборудоваться конфорками для приготовления пищи и водяными резервуарами для нагрева воды. Примером такой печи может служить «Вологда-2м». Также с такой печью можно использовать термогенератор электричества.
Возможные пути достижения тепла и горячей воды.
Отличительная особенность дома в родовом поместье состоит в существенно более высоких требованиях к сохранению тепла, чем в обычном доме. Тепловое сопротивление ограждающих конструкций такого дома должно быть в 5-6 раз выше, чем у стандартного дома из кирпича. Для увеличения теплового сопротивления должны быть использованы эффективные утеплители, конструктивные различные решения крепления окон, дверей, стыков, тамбуры и т.д. Большую роль в сохранении тепла играет тепловая инерция дома, которая обеспечивается термической массой в виде тяжелого материала корпуса дома - стен, фундамента и дополнительных аккумуляторов тепла. Летом эта же инерционная масса защищает дом от перегрева. Интересны в этом отношении дома с земляной обвалкой и каркасом из грунтоблоков или дерева, которые обладают значительной инерционной массой и высоким тепловым сопротивлением.
Есть и другие способы сохранения тепла. Это и ограничение числа отапливаемых помещений, это использование приема, называемого буферным зонированием, который предполагает пристройку различных не отапливаемых или частично отапливаемых подсобных помещений вокруг дома. Это и теплица с южной стороны, которую предусматривают практически все проекты экологических домов, и веранды с востока и запада.
Необходимо учитывать и розу ветров, т.к. потери за счет уноса тепла ветром весьма велики. Поэтому стену, расположенную против господствующего направления ветра следует делать глухой и закрывать буферной зоной, обычно это гараж или мастерская. В нашей области преобладают ветры северо-западного направления, поэтому гараж необходимо пристраивать к северной стене дома.
В качестве активных элементов в системах солнечного отопления и получения горячей воды используют специальные устройства, служащие для преобразования солнечной энергии в тепловую и называемые солнечными коллекторами. Они бывают воздушные и водяные и устанавливаются обычно на крыше или в стенах дома и теплицы, хотя существуют варианты установки их рядом с домом на специальном каркасе.
Типичная схема активного отопления состоит из воздушного солнечного коллектора, воздуховодов, вентилятора и галечного аккумулятора. Если температура в помещениях недостаточна, то горячий воздух из воздушного коллектора подается в комнаты и нагревает их. Если в помещениях тепло, то горячий воздух, минуя комнаты, поступает в тепловой аккумулятор.
Главный элемент системы воздушного обогрева – солнечный коллектор. Его конструкция очень проста. Это плоский тонкий ящик, дно которого снаружи теплоизолировано, а изнутри покрыто материалом с большим коэффициентом поглощения солнечной энергии, в простейшем случае это покрашенная черной краской поверхность. Сверху ящик закрыт стеклом или другим прозрачным материалом. Видимый свет, проникая сквозь стекло, поглощается черной поверхностью, превращается в тепло и нагревает воздух в замкнутом объеме коллектора (парниковый эффект). В верхней части коллектора расположена трубка для выхода горячего воздуха, а в нижней – для входа холодного. Воздушные коллекторы просты и дешевы, производство их несложно, возможно даже самостоятельное изготовление. Поэтому, несмотря на низкий к.п.д., использование их весьма целесообразно.
Для приготовления горячей воды и, дополнительно, для отопления в холодное время года нужна тепловая установка на основе водяного солнечного коллектора. Такая система бывает двух видов: с естественной и принудительной циркуляцией жидкости.
Система с естественной циркуляцией содержит водяной коллектор, систему труб и бак-аккумулятор, который размещается примерно на 60 см выше коллектора. За счет того, что нагретая в коллекторе вода легче холодной, поступающей в него из бака, возникает конвекция. Возникающий при этом непрерывный замкнутый цикл подобен тому, что происходит в системах отопления частных домов с газовым котлом. Система с естественной циркуляцией не требует перекачивающего насоса, но накладывает ограничения на конструкцию и монтаж из-за необходимости размещения тяжелого бака аккумулятора на крыше выше коллектора и необходимости хорошей теплоизоляции. Поэтому она обычно применяется для летнего душа, летней кухни и т.п.
В самом же доме используется солнечная водогрейная установка с принудительной циркуляцией. Она отличается от системы с естественной циркуляцией наличием насоса и блока терморегулирования. Каждый раз, когда температура в коллекторе достигает определенного уровня, включается насос и вода в системе прокачивается до тех пор, пока температура не опустится до номинального значения, после чего насос снова выключается. Горячая вода, циркулирующая по замкнутому контуру коллектор-бака, одновременно используется для хозяйственных нужд и отопления (в этом случае в систему труб, соединяющих коллектор с баком, врезают радиаторы отопления). В этой системе бак накопитель может находиться в любом месте, т.к. для прокачки воды используется насос. Однако зимой эксплуатация такой системы затруднительна из-за возможности замерзания воды. Можно использовать вместо воды незамерзающую жидкость, но тогда система не будет давать горячую воду.
Для исключения такого недостатка чаще используются двухконтурные системы. В них бак-аккумулятор второго, хозяйственного контура нагревается теплообменником, входящим в первый контур, связанный с солнечным коллектором и использующим антифриз. При этом также легче следить за расходом воды, регулировать ее температуру, удобно располагать дополнительный резервный нагреватель, например, газогенераторную печь или электронагреватель.
Солнечный жидкостный коллектор более сложен, чем воздушный. Его поглощающая поверхность совмещена с системой трубок, в которых нагревается вода. Существует большое разнообразие конструкций водяных коллекторов, отличающихся тепловыми характеристиками, надежностью, долговечностью. Мы упомянем лишь выпущенный недавно предприятием СКБ «Гелиопласт» полипропиленовый коллектор, отличающийся высокой надежностью, долговечностью, экологичностью и низкой стоимостью (60 долл. за 1 кв.м). Это самый легкий коллектор из существующих. Его вес всего 6 кг для стандартного размера в 1 кв.м.
Как уже говорилось, неотъемлемой частью отопительной системы экодома является тепловой аккумулятор. Необходимость его использования вызвана колебаниями температуры в солнечных отопительных системах в течение суток и в зависимости от времени года. В простейшем случае аккумулятором являются массивные элементы конструкции дома, такие как печь и внутренние части его корпуса, сложенные из тяжелого материала с высокой теплоемкостью, например, кирпича или грунтоблоков. Они используются для увеличения тепловой инерции дома. В основном, это суточные аккумуляторы.
В качестве сезонных аккумуляторов используются резервуары с водой, контейнеры с гравием и галькой, соли, обладающие низкими температурами фазового перехода. На одном гектаре будет достаточно места для размещения таких аккумуляторов.
И В ЗАКЛЮЧЕНИИ….
Собранная мной информация позволяет осуществить коммерческий проект по сборке и производству комплектующих солнечных батарей, ветроустановок, аккумуляторов, преобразователей напряжения, модернизации бытовых приборов, а также по независимой и энергосберегающей электрификации частных домов, коттеджей, отдельно стоящих торговых павильонов и комплексов. И все это при минимальном количестве вложенных денежных средств. Некоторые технологические процессы необходимо производить в отсутствие пыли и вредных веществ в воздухе. Этого можно добиться в экопоселениях, за городом, но не в городе.
Поэтому заинтересованных лиц специалистов, менеджеров, спонсоров прошу обращаться ко мне, для доведения проекта до ума и воплощение его в жизнь.
Для тех, кто захочет попробовать собрать солнечную батарею или ветроустановку привожу ниже источники информации. Настоятельно рекомендую сначала посоветоваться со мной, т.к. у меня есть уже практический опыт. За советы денег никто не берет.
Если кто захочет воспользоваться бесперебойными источниками питания для компьютеров, имейте ввиду, что они не рассчитаны на постоянную работу от аккумуляторов. Но их можно и нужно доработать, иначе выйдут из строя.
Можно уже сейчас воспользоваться энергосберегающими лампами. У них большой срок службы, стандартный цоколь, хорошо работают на пониженных напряжениях. Они продаются. Стоимость в среднем от 100 руб. При оптовой закупке от 20 штук, обращайтесь ко мне, сделаю дешевле на 10 %. Окупятся они через 1,5 – 2 года. При повышении тарифов на электроэнергию (что будет обязательно!) намного быстрее.
Алексей Витальевич Кашелев