Print this page

Энергонезависимый дом

АВТОНОМНЫЙ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫЙ ДОМ

Данной статьей хочу начать цикл рассуждений по поводу заявленных в теме блога целей.
Целью моего блога было заявлено автономная жизнь и автономный дом.

Прежде всего хочется пояснить, что я имею ввиду под термином автономный дом.
Это дом не подключНажмите для увеличения изображенияенный к каким либо централизованным коммуникациям, электролиниям, канализации, водопроводу, теплосетям и т.д. , за исключением средств коммуникации и связи, без этого в современном мире никак нельзя, хотя никто не говорит, что нужно тянуть провода.
Казалось бы септик, колодец и дизельная электростанция, вот тебе и автономный дом, но нет, это не то. То, что я имею ввиду ближе всего к такому понятию как «Пассивный дом».


Рис.1 Пассивный дом


Хотя термин не очень точный. Почему пассивный? Этот термин ввели когда предполагалось, что дом будет отапливатся телами людей и энергией солнца через окна. Так же встречаются понятия «Энергоэффективный», «Энергосберегающий» и пожалуй самое точное «Энергонезависимый». Предлагаю называть его: «Автономный энергонезависимый дом». И такой дом несомненно должен быть «умным».
Какие требования предъявляются к автономному энергонезависимому дому? Я бы сказал никакие, за исключением того, что он должен обеспечивать энергией сам себя. Но это не совсем так. Существуют общепринятые нормы например википедия говорит, что по европейским нормам, для пассивного дома на нужды отопления должно уходить не более 15кВт·ч/м²год. И общий расход энергии не более 120кВт·ч/м²год.
Можно так-же руководствоватся европейскими стандартами EN15251 «Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment lighting and acoustics» и EN15193 «15193: Energy performance of buildings — Energy requirements for Lighting» в таком случае наш энергоэффективный дом должен соответствовать классу «А» или «А+». В стандартах данной серии довольно подробно описаны требования и к конструкции и к техносистемам. Это все уже отроботанные технологии и конструкции без которых современное строительство просто немыслимо.


Рис.2 Европейская классификация энергоэффективности.


Напомню, что здания советской постройки не дотягивают до «E» класса энергоэффективности.

Неплохое обсуждение получилось к статье о доме-матрасе. Некоторые идеи я буду брать оттуда. В целом решили, что энергонезависимый дом возможен, но за дорого.

Площадь дома

Прежде всего определимся с площадью дома и участка. Звучали мысли, что дом менее 250 кв.м. строить просто нет смысла. Я все же придерживаюсь мнения, что хочешь экономить и беречь природу езди на малолитражке или хотя бы гольфклассе. Нужно руководствоватся разумной достаточностью.

Типичная семья это двое взрослых и в идеале трое детей. Итого получается четыре комнаты по 10 кв.м., думаю более чем достаточно. Комната для гостей 10 кв.м. Кухня-гостинная 30кв.м. Прихожая 5кв.м, гардероб 5кв.м., теплоузел 10кв.м. Ванна, душ, баня-20кв.м, 2 туалета по 2,5кв.м. Лестница 10кв.м Гараж 20кв.м., но его не считаем. Это неотапливаемое помещение и является скорей дополнительной теплоизоляцией. Итого 155кв.м с гаражем или 135кв.м без гаража? Разве не достаточно? Может конечно и забыл про олимпийский бассеин, бальный зал и картинную галерею, но без этого можно как-то обойтись.

Площадь участка.

Для 2-х этажного дома площадь застройки около 100 кв.м.
Навес для второй машины, хоз. постройки и т.д 100 кв.м.

Поле фильтрации септика.


Нажмите для увеличения изображенияУчитываем, что скважина должна быть минимум 30м от поля фильтрации септика. Поле фильтрации септика возьмем 250 кв.м. Кстати а нельзя ли совместить с контуром теплового насоса? И тут возможны варианты. Какую систему очистки использовать.

Рис. 3 Санитарная зона септика


Контур теплового насоса.

 

 


Нажмите для увеличения изображенияТут данные разнятся, по разным данным требуется 400-600 кв.м. для 10кВт тепловой мощности. Для теплового насоса конечно так же возможны варианты. Которые я собираюсь рассмотреть в последующих сообщениях.


Рис.4 Контур теплового насоса


Итого общая площадь участка не менее 1050кв.м. и двойной запас на огородик, сад и т.д. Итого около 2000 кв.м. Но учитываем что один из размеров должен быть не менее 50м. В принципе типичный размер для застройки. Думаю ветряк и при необходимости солнечные панели вполне поместятся. Сразу предупрежу вопросы по поводу шума от ветряка. Эта проблема надумана. Уровень шума на растоянии 10м. не более 40дБ. что меньще чем шум от самого ветра. Над чем действительно стоит подумать, так над стробоскопическим эффектом. Нельзя, чтобы тень от лопастей падала на окна вашего или соседского дома, иначе можно сойти с ума.

Геометрия дома.

Чтобы уменьшить теплопотери, необходимо чтобы при нужной нам площади пола, была минимальная площадь поверхности. Так-же приветствуются неотапливаемые пристройки, типа гаража или застекленной террассы. Идеальным вариантом была бы сфера, но мы ж не космический корабль делаем. Неплохо так же полусфера и круг, такие вполне существуют. Но практика показывает, что любые здания отличающиеся от простых квадратных форм выходят сложнее и дороже. К тому же круглые помещения съедают часть внутреннего пространства, потому как стандартная мебель квадратная и к круглой стене ее не приладишь.

Нажмите для увеличения изображенияОптимальным вариантом будет куб. Допустим у нас есть 2 дома. Один одноэтажный, площадью 125 кв.м. и скажем 18x7x3м (2.5:1) и 2-х этажный площадью 135 кв.м. (10кв.м. съест лестница) 8.2x8.2x6м. В первом случае общая площадь внешних стен, пола и потолка будет 402 кв.м. во втором 331кв.м. при той же полезной площади. Возьмем среднюю теплопроводность 0,5 Вт*м2*К температуру на улице -30, в помещении 22 градуса по цельсию. В первом случае у нас будут потери тепла 10.4кВт, во втором 8,6кВт разница почти в 2 кВт и это только засчет геометрии.


Рис.5 Примерная схема дома.

 

 Пример энергонезависимого дома

Все необходимые энергоресурсы дом получает от Солнца и Земли.

энергонезависимый дом

Дом разработан и спроектирован сотрудниками компании "Альянс-Нева" при технической поддержке немецких компаний Viessmann и Zehnder.

Технические данные объекта:

  • Общая площадь здания:126,75 м2
  • Площадь застройки: 87,80 м2
  • Количество этажей: 2
  • Площадь кровли: 174 м2
  • Площадь кровли направленной на Юг: 63 м2
  • Угол наклона кровли: 55о
  • Проектное значение теплопотерь: 15 Вт/м2

Комфортное проживание в доме обеспечивает следующее оборудование:

  • Геотермальный тепловой насос Viessmann Vitocal 300 BW 106 для отопления и горячего водоснабжения. Первичный источник тепла: 1 вертикальный геотермальный зонд глубиной 105 м. Максимальная годовая выработка тепловой энергии 15000 кВт*ч/год.
  • Вакуумнотрубчатый солнечный коллектор с принципом «тепловой трубы» Viessmann Vitosol 300-T 2 м2, 2 шт. Средняя выработка тепловой энергии 3300 кВт*ч/год.
  • Фотоэлектрические солнечные батареи Viessmann Vitovolt 200 тип SD2, 36 шт. Средняя выработка электрической энергии 7100 кВт*ч/год.
  • Система принудительной вентиляции с рекуперацией тепла Zehnder Comfoair 350
  • Водоочистная станция производительностью 0,5 м3/час с водозабором из скважины или из открытого источника


 Климатические данные местности (данные NASA)

Параметр

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Год

Среднемесячная
температура, оС

-7.01

-7.23

-2.66

5.45

12.2

16.0

18.2

16.6

11.3

5.32

-1.73

-6.55

5.08

Среднемесячная
скорость ветра, м/с

4.34

4.09

4.09

4.01

3.81

3.70

3.71

3.69

4.01

4.25

4.17

4.20

4.00

Среднемесячная инсоляция
на горизонтальную поверхность, кВт*ч/м2/день

0.63

1.42

2.64

3.89

5.16

5.23

5.21

4.26

2.65

1.43

0.73

0.43

2,81

Суммарная инсоляция
на горизонтальную
поверхность, кВт*ч/м2/месяц

19.53

39.76

81.84

116.7

159.96

156.9

161.51

132,06

79,5

44,33

21,9

13,33

1027,32

Среднемесячная продолжительность
светового дня, часы

7.61

9.63

11.8

14.2

16.3

17.6

17.0

15.1

12.8

10.4

8.30

7.01

 


Преобразование солнечной энергии в тепловую и электрическую конструкцией дома 

Параметр

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Год

Сбор тепловой энергии с солнечного коллектора, кВт*ч/месяц

62,5

127,2

261,8

373,4

514,8

502,08

516,8

422,5

254,4

141,8

70,08

42,65

3290,01

Выработка тепловой энергии тепловым насосом, кВт*ч/месяц

580,53

458,3 

277,66 

0

0

0

207,69

430,56

589,44

2544,18 

Сбор электрической энергии с солнечных батарей, кВт*ч/месяц

134,7

274,3

567,7

805,2

1110,1

1082,6

1114,4

911,2

548,5

305,8

151,1

91,9

7097,5


Количество тепловой энергии для комфортного проживания в доме 

Параметр

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Год

Среднее потребление тепловой энергии на отопление, кВт*ч/сутки

20,743

20,912

17,402

11,174

5,99

3,072

1,382

2,611

6,681

11,274

16,688

20,39

 

Потребление тепловой энергии на отопление, кВт*ч/месяц

643,03

585,54

539,46

335,22

185,69

92,16

42,84

80,94

200,43

349,49

500,64

632,09

4187,54

Автономный дом – это энергонезависимый дом с системой жизнеобеспечения замкнутого цикла, возведение которого начинается еще задолго до непосредственного строительства, с начальных этапов проектирования. В идеале - владелец такого дома может прожить без внешних коммуникаций и общения с внешним миром достаточно долгое время.

Автономный дом – великолепное сочетание трех современных технологий, на основе которых уже довольно давно ведется сооружение так называемых «пассивных домов» и «умных домов» плюс интересное и многообещающее применение альтернативных источников энергии, что даст возможность существенно сократить расходы на электрическую и тепловую энергию.

Энергонезависимый дом не просто отлично сберегает тепло в лучших традициях «пассивных» (климатических) домов, он способен самостоятельно обеспечивать себя энергией, что обусловлено не только стенами с малой теплопроводностью и окнами с многослойным остеклением, но и наличием альтернативных источников энергии – геотермального теплового насоса, солнечного коллектора и фотоэлектрических солнечных батарей большой площади на крыше здания.

С применением системы принудительной вентиляции, водоочистной станции с водозабором из самостоятельного источника и локальной канализации энергонезависимый дом автоматически переходит в разряд «автономный дом», в котором умный и практичный человек найдет массу достоинств.

  1. Затраты на электроснабжение могут уменьшиться 90 %. В отдельные периоды года количество вырабатываемой энергии настолько велико, что ею можно делиться с другими потребителями.
  2. Колебания цен на энергоносители становятся не главной проблемой в жизни, уменьшая ментальную негативную нагрузку на своего владельца.
  3. Высокие технологии, примененные при строительстве и оборудовании дома, существенно продлевают жизнь такого строения, делая пребывание в нем комфортным и удобным.
  4. Пожаробезопасность автономного жилища намного выше, чем у аналогичных простых строений: нет котлов и емкостей для топлива.
  5. Внутри дома сохраняется благоприятный моральный и физический климат.
  6. Правильно построенный дом со своей автономией не оказывает на окружающую среду такого губительного воздействия, как стандартные энергозависимые дома с внешними инфраструктурами.
Read 2251 times