Энергоэффективный коттедж

Автор: Вадим Малахов [mr_malakhov]  

Энергоэффективный коттедж

Современный коттедж – это уже не просто дом, это совокупность технологий и решений, направленные на то, чтобы хозяева дома чувствовали себя уютно и защищенно. Рассмотрим вопрос, что делает наш дом по-настоящему комфортным – это тепло в зимние месяца и период межсезонья, прохлада в жаркие летние дни и электричество.

Тепло. На сегодняшний день есть масса современных способов построения системы отопления, но все они сводятся к основным трем типам:

1 тип. Традиционное отопление – вода нагревается в котле (газовом, дизельном, электрическом, дровяном и т.п.) и посредством системы трубопроводов, радиаторов, теплых полов отапливает помещения;

2 тип. Воздушное отопление – подается теплый воздух в отапливаемые помещения;

3 тип. Отопление электроконвекторами и другими электронагревательными приборами, в которых электроэнергия непосредственно преобразуется в тепловую энергию.

В основе всех методов отопления лежит либо сжигание какого-то вида топлива, либо использование электричества. Топливо необходимо доставлять, хранить и сжигать.

Газ. Основной проблемой отсутствия газового отопления дома заключается в том, что не везде есть магистральные газопроводы, а там где есть, необходимо согласование на подключение, согласование проекта, прокладка газопровода и т.п., и конечно же все это выливается в очень большие затраты. При этом не следует забывать, что газ – это взрывопожароопасно.

Дизельное топливо. На сегодняшний день его стоимость очень высока и сохраняется тенденция дальнейшего повышения цен на дизельное топливо. К тому же его необходимо где-то хранить, оно обладает резким техническим запахом, и его запасы необходимо постоянно пополнять, для этого нужны дополнительные площади. Не следует забывать, что данный способ обогрева дома связан с открытым огнем в доме, даже если он под контролем.

Дрова, пеллеты, уголь и другое твердое топливо – необходимо иметь в достаточном объеме, а это опять дополнительные площади.

Любой котел требует постоянной дозагрузки топлива, как правило, она осуществляется вручную, любое сжигание топлива подразумевает под собой строительство отдельного помещения (или его выделение) под котел, строительство дымохода, плюс обязательное сервисное обслуживание (сажа, копоть и пр.)

Электричество. Основным достоинством современных электрических котлов является их достаточно компактные размеры, так что установить их в доме не является проблемой. Но в отличие от любого топлива, где теплотворная способность достаточно высокая, например, 1 литр дизельного топлива дает при сжигании 8 кВт тепла (в идеальном котле), для выработки 1 кВт тепла электричеством, понадобиться 1 кВт электричества. В данном случае актуальность приобретает не только стоимость этого самого кВт электричества, но и его наличие в достаточном количестве, так как у большого дома, как правило, большие теплопотери, которые необходимо восполнять.

Эту дилемму позволяют решить современные энергоэффективные технологии, которые не только отапливают дом с большим коэффициентом преобразования электричества в тепло, но и, используя энергию Солнца (солнечные батареи), вырабатывают электричество для потребителей дома.

Рассмотрим вариант решения отопления на базе коттеджа общей площадью 200 кв. м., в котором проживают 3 человека. Дом построен из пенобетона и облицован кирпичом. Его теплопотери составляют 14 кВт, а потребность в холоде – 9 кВт.

Для реализации автономной системы отопления были выбраны тепловые насосы Dimplex, которые позволяют, используя тепло окружающего воздуха либо грунта или воды, при 1 кВт затраченной электрической энергии произвести от 2,5 до 5 кВт тепловой энергии, в этом случае экономия энергетических ресурсов достигает 70%!

Dimplex – это крупнейший мировой производитель отопительных систем, работающих от электрического тока. Группа компаний Glen Dimplex уже более 30 лет разрабатывает и производит на своем заводе в Германии инновационные теплонасосные системы.

Dimplex - единственный производитель, который имеет 100% выходной контроль качества!

Для оптимизации эксплуатационных расходов, предлагаем схему с двумя геотермальными тепловыми насосами Dimplex.

Один геотермальный тепловой насос работает на систему отопления при помощи теплого пола, второй тепловой насос работает на систему радиаторного отопления и приготовление горячей воды. Данная схема позволяет добиться среднегодового COP = 3.5 (коэффициент трансформации электрической энергии в тепловую), а при использовании одного теплового насоса данный коэффициент был бы равен 3 (в качестве источника низкопотенциального тепла используется тепло, накопленное в грунте). В предложенной схеме также предусмотрено холодоснабжение, посредством местных доводчиков воздуха. Источником холодоснабжения также выступает грунт: температура теплоносителя в грунтовом контуре в течении года составляет примерно 5°С, поэтому кондиционирование воздуха можно осуществлять без существенных затрат электроэнергии, она затрачивается только на работу циркуляционного насоса.

Принцип работы:

Геотермальный тепловой насос (1), подключен к источнику низкопотенциальной энергии (2) в виде трех вертикальных геотермальных зондов, циркуляция теплоносителя в геотермальном контуре обеспечивается за счет циркуляционного насоса (3). В тепловом насосе происходит перенос теплоты с низкопотенциального уровня, температура примерно 0°С, на высокопотенциальный уровень, температура 35°С. Теплоноситель, нагретый до 35°С, поступает в систему отопления теплым полом. Так как тепловой насос может самостоятельно регулировать температуру теплоносителя на выходе, то никаких дополнительных управляющих механизмов для регулирования температуры теплоносителя не требуется.

Высокотемпературный геотермальный тепловой насос (5), также подключен к источнику низкопотенциальной энергии (2) в виде трех вертикальных геотермальных зондов, циркуляция теплоносителя в геотермальном контуре обеспечивается за счет циркуляционного насоса (6). Этот тепловой насос работает в двух режимах: отопление радиаторов и приготовление горячей воды. При работе в первом режиме (температура теплоносителя на выходе из теплового насоса 55°С), теплоноситель при помощи циркуляционного насоса (7) подается в буферную емкость (8), где происходит аккумулирование тепловой энергии. Далее теплоноситель при помощи циркуляционного насоса (9) поступает в систему радиаторного отопления. Как только температура теплоносителя в буферной емкости опускается ниже расчетной, включается тепловой насос (5) и подогревает воду в буферной емкости. При работе во втором режиме температура теплоносителя на выходе из высокотемпературного теплового насоса составляет 65°С, такая температура необходима для быстрого нагрева горячей воды. Горячий теплоноситель при помощи циркуляционного насоса (11) поступает в теплообменник бака водонагревателя (10), где за счет процесса теплообмена происходит нагрев холодной воды до температуры 50°С. В баке водонагревателе дополнительно установлен ТЭН. ТЭН необходим для периодического обеззараживания бака водонагревателя, при нагревании воды в баке водонагревателе до 70°С, все бактерии, находящиеся в воде гибнут.

Для системы кондиционирования предусмотрен циркуляционный насос (13), который обеспечивает циркуляцию холодной воды из геотермального контура через местные доводчики воздуха.

План первого этажа:

Отопление первого этажа осуществляется с помощью теплого пола. В гостиной установлен местный доводчик воздуха. Техническое помещение отведено под установку геотермальных тепловых насосов и элементов системы автономного электроснабжения дома.

План второго этажа:

Отопление второго этажа осуществляется с помощью радиаторов, в санузле – теплый пол. В спальнях и детской установлены местные доводчики воздуха.

Основные преимущества данной схемы:

• высокий среднегодовой коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую, за счет того что основная нагрузка на систему отопления покрывается за счет напольного отопления, а тепловой насос для теплого пола работает с коэффициентом = 4.5;

• высокая надежность системы, так как в системе установлено два независимых тепловых насоса;

• система кондиционирования работает практически не потребляя электроэнергию, так как работает только циркуляционный насос.

Потребление циркуляционного насоса - 220 Вт,

потребление обычных сплит-систем – 5 кВт.

В итоге, используя геотермальные тепловые насосы Dimplex, мы получаем следующие годичные затраты на отопление дома, в сравнении с другими системами.

Стоимость решения:

Электроснабжение.

Для экономии электроэнергии и повышения автономности дома, устанавливается автономная энергосистема «Солнечный коттедж», разработанная нашими партнерами, компанией «РА-Энерго». Предложение разработано специально для данного дома, и обеспечивает бесперебойную работу систем электроснабжения, отопления и кондиционирования воздуха, с использованием энергии Солнца.

Использование автономных солнечных энергосистем (АСЭ) особенно актуально для энергоснабжения объектов, отдаленных от центральных энергосетей. Данный тип АСЭ часто используется в том случае, если подключение к основной сети влечет лишком высокие финансовые и трудовые затраты. В этом типе АСЭ для сохранения вырабатываемого солнечным модулем электричества обязательно применяются аккумуляторные батареи (АКБ). Аккумулятор, работающий в буферном режиме, просто необходим для фотоэлектрической системы. Помимо своей основной функции по хранению энергии, он выполняет также функцию стабилизации напряжения на нагрузке. Система работает по принципу генерации и / или накопления электроэнергии в АКБ с дальнейшим использованием для нужд потребителя. В зависимости от конфигурации, данный тип систем может обеспечивать потребителя постоянным, либо переменным током при использовании преобразователя (инвертора) напряжения 12В/24В/48В-220В. Системы такого типа способны обеспечить основную нагрузку загородного дома или иного объекта.

Стоимость решения:

А Солнечные батареи необходимой мощности ( генератор солнечной энергии)

В Контроллер заряда аккумуляторной батареи, который предотвращает губительные для батареи глубокий разряд и перезаряд

С Батареи аккумуляторов (АБ)

D Инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный

E Коммутационное и защитное оборудование

F Потребители энергоэффективной нагрузки переменного тока

Все эти элементы, соединённые определенным образом, образуют автономную солнечную систему энергоснабжения, имеющую следующие основные характеристики:

• Генерация энергии от солнечных модулей, кВт, зависит от количества и мощности солнечных батарей

• Время автономной работы без генерации, зависит от общей емкости банка аккумуляторов

• Мощность подключаемой нагрузки зависит от предыдущих двух пунктов и от выходной мощности инвертора

• Время автономной работы при генерации энергии солнечными батареями зависит от предыдущих трех пунктов плюс инсоляции

Помимо автономной системы, дом подключен к городским сетям. Инвертор в данной схеме позволяет контролировать потребление электроэнергии от различных источников: городские сети, солнечные батареи, дизель генератор. Полностью автономное электроснабжение дома возможно в период с апреля по сентябрь.

Стоимость решения:

Если возникнут вопросы по тепловым насосам – всегда рад помочь!

С наилучшими пожеланиями,

Вадим