Экодома

Без счетов за отопление. Пассивный дом и его строение

Мы живем в эпоху перемен. Эта фраза в форме предостережения, принадлежащая Конфуцию, отражает всю шаткость нынешнего мира. Мы приспосабливаемся, адаптируемся, затягиваем потуже пояса. В том числе из-за очередного подорожания электроэнергии, газа. Дома, в которых мы живем все дороже содержать. Часто слышим выкрикивания о энергоэффективности и экономии. 

building-passive-houseМежду тем, в мире уже давно все продумано и проработано, бери да пользуйся готовым опытом и технологиями. Существует несколько концепций жилья, как минимально потребляющего энергию, так и отдающего её внешним потребителям: пассивный дом, нулевой дом, активный дом, энергосберегающий дом. Если кратко, то пассивным считается дом, потребление энергии на отопление которого составляет, в зависимости от региональных стандартов, не более 10-15 кВт·ч/м?год. Нулевым является дом, потребление и производство энергии которым от возобновляемых источников одинаково. Ну а активным будет тот дом, который вырабатывает больше энергии от возобновляемых источников, чем потребляет, а излишек отдает, например, в общую сеть. Легко заметить, что нулевым и активным может быть любой дом, при установке в нем соответствующей мощности ветрогенератора, солнечных батарей, либо биогазовой установки. Вот это и есть принципиальная разница — существенные дополнительные расходы от стоимости самого дома наэнергосберегающее оборудование. Другое дело изначально спроектированный и построенный пассивный дом, рассчитанный на многие годы эксплуатации, который, при дополнительных минимальных затратах, может стать нулевым, а при чуть больших – активным. Концепция пассивного дома предполагает, что это относительно недорогое строительство, такое жилье может стоить столько же, сколько обычный дом, или незначительно дороже. Разница в стоимости должна быстро окупиться за счет низких эксплуатационных расходов.

building-passive-houseИтак, пассивный дом. Он представляет собой здание с предельно минимизированными тепловыми потерями, оптимально ориентированное по сторонам света, органично вписанное в окружающий ландшафт. В идеале пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры. Вся необходимая энергия для жизнедеятельности людей должна вырабатываться внутри самого дома. Как пример, если соответственно одеться, можно себя очень уютно чувствовать даже в морозы – одежда, фактически термоизоляция, сохраняет тепло нашего тела. Вот и пассивный дом должен быть этакой «терморубашкой», сохранять тепло, не пропускать ни жару, ни холод. Это достигается отличной теплоизоляцией, герметичностью, возвратом тепла вытяжной вентиляции в дом с притоком свежего воздуха, энергоэффективной бытовой техникой. В теории все просто, но на практике концепция пассивного дома требует пересмотра некоторых традиционных технологий строительства. На рисунке ниже приведены основные теплопотери обычного дома.

building-passive-houseКак видим, собственно уменьшение теплопотерь требует решения еще целого набора необходимых задач — термоизоляции стен, крыши и фундамента, конструкции окон и системы горячего теплоснабжения. Так же обязательна практически полная герметичность здания и наличие принудительной вентиляции с рекуперацией тепла.

Концепция пассивного дома

Итак, концепция энергосберегающего дома предполагает следующее:

— правильная ориентация здания по сторонам света, открытость и отсутствие затенения южного фасада, ветрозащита северной глухой стороны здания зелеными насаждениями, деревьями, другими зданиями хоз. назначения;

— максимальная компактность здания — соотношение площади ограждающих конструкций — стен, окон, крыши, пола и всего объема здания (его полезной площади). Чем меньше площадь ограждающих конструкций по отношению к полезной площади здания, тем компактнее оно;

— по возможности полное отсутствие балконов и других внешних элементов. Идеальной считается максимальная приближенность формы здания к полусфере, стоящей срезом на земле;

— расположение с юга максимального количества окон, светопрозрачных конструкций, которые пропускали бы глубоко в здание лучи низкого зимнего солнца, но не более 40% от площади стен;

— наличие наружной летней солнцезащиты в виде эркеров, карнизов, террас, затеняющих светопрозрачные конструкции, окна и не дающих попадать лучам высокого летнего солнца в здание;

— оптимальное расположение и соотношение окон и других светопрозрачных конструкций должно быть следующим: 70-80% с южной стороны, 20-30% с восточной, 0-10% с западной

— отсутствие на северной стороне окон, светопропускающих конструкций, через которые тепло покидало бы здание;

— разделение на буферные и жилые зоны; расположение вспомогательных помещений с севера в качестве буферных зон; расположение жилой зоны на юго-востоке;

— наличие массивных аккумулирующих элементов внутри помещений — стен из полнотелого кирпича или бетона, отделанных изнутри, например, глиняной штукатуркой, для обеспечения приема, сохранения и отдачи ими энергии в местах, куда попадают прямые солнечные лучи от низкого зимнего солнца;

— улавливание аккумулирующими элементами энергии внутренних источников тепла — бытовых приборов, компьютеров, освещения, тела человека, и т.п.;

— полное утепление всего периметра здания: фундамента, стен, крыши; то есть, создание внешней теплоизоляционной оболочки здания — теплопроводность  плотных ограждающих конструкций (фундамента, стен, крыши) в пассивном доме не должна превышать 0,15Вт/м?хС?. Теплопроводность окон и других светопрозрачных конструкций не должна превышать 0,85Вт м?хС?;

— внутренняя теплоизоляция всех внешних ограждающих конструкций — фундамента, стен, крыши;

— максимально возможная герметичность (воздухонепроницаемость) внешней оболочки здания;  — система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией;

— использование подземных каналов (грунтовых теплообменников ) для пассивного предварительного подогрева (или охлаждения) воздуха и воды.

building-passive-houseИспользование выше перечисленных приемов позволяет энергосберегающему дому очень хорошо сохранять тепло:зимой при аварийном отключении системы отопления температура внутри такого дома понижается лишь на 1-2 °С в сутки.

Какими способами решаются описанные задачи? Например, правильная ориентация здания зависит от рельефа местности, от сезонных ветров, наличия или запланированной посадки зеленых насаждений, деревьев. Требование к открытости южного фасада имеет ключевое значение для поступления солнечной энергии, предполагает достаточное свободное пространство с этого направления. Защищенность северной части здания тоже не маловажна — чем лучше прикрыта северная сторона здания, тем меньше потерь будет в этом направлении. Выигрышно смотрятся в этом отношении дома на южных склонах холмов, а так же дома, прикрытые с севера не жилыми строениями, садом, лесом, посадкой.

building-passive-houseХотя оптимальной формой, при максимальном объеме и минимальной площади, будет полусфера, форма пассивных здания может существенно отличаться, в зависимости от задач и потребностей. На это влияет площадь участка под дом,площадь его южного фасада,  архитектурные решения, этажность, а так же другие требования, в частности, наличие наружной летней солнцезащиты. 

building-passive-houseТак что на самом деле приближенное к полусфере решение можно встретить очень редко, в  экспериментальных проектах. Чаще всего используется форма дома, в разрезе с севера на юг напоминающая неправильный многоугольник, с большим южным фасадом и уменьшенной площадью северной стороны. В плане пассивный дом может быть так же многоугольным,с юго-восточным и юго-западным фасадами, но наибольшей популярностью пользуется план с удлинением по оси запад-восток. Над окнами, светопрозрачными конструкциями южного фасада обязательно должны располагаться элементы наружной солнцезащиты – террасы, козырьки, навесы, препятствующие прониканию солнечного излучения в жилые помещения в летний период и наоборот, позволяющие низкому зимнему солнцу максимально прогревать комнаты.

Внутренняя компоновка пассивного дома подчинена все той же задаче минимизации теплопотерь жилой зоны и максимальному поступлению солнечного тепла в нее. Для решения в северной части дома обычно располагают не жилые помещения – ванные комнаты и санузлы, кухню, кладовые. Жилые помещения – спальни, детские, гостиные – располагают в юго-восточной, южной частях дома. Пассивные дома часто имеют открытые планы (перетекающие пространства) для облегчения термосифонного эффекта в перемещении солнечного тепла от южного фасада через весь дом. Для распределения теплого воздуха в зданиях с закрытыми планами используется система вентиляции.

building-passive-houseОсобое место в энергосберегающем доме отводится использованию солнечного тепла. Чтобы лучи свободно проникали внутрь в холодный период года, площадь остекления может составлять до 40% южного фасада. Для сохранения солнечного тепла внутренние стены жилых помещений, расположенные напротив окон, делают теплоаккумулирующими и изготавливают из материалов высокой плотности: бетона, кирпича, камня, самана. Эти материалы, из-за эффекта тепловой инерции — способности поглощать энергию и отдавать ее через какое-то время, могут запасать тепловую энергию для дальнейшей медленного ее отдачи, снижая температурные колебания в здании. 

Таким образом, значительную часть отопительной нагрузки здания может нести солнечная энергия.Главным способом предотвращения потерь в пассивном доме является теплоизоляция. При этом проводится четкое разделение функций строительных материалов в конструкциях. Конструкционные и крепежные элементы должны обеспечивать прочность, утеплители должны обеспечивать тепловую изоляцию, декоративно-отделочные материалы — внешний вид. При таком подходе удается сократить количество мостов холода, по которым тепло из дома может выходить наружу. В доме формируется несколько слоев теплоизоляции — внутренняя и внешняя.

building-passive-houseДля внешней теплоизоляции стен применяют системы наружного утепления здания. Это вентилируемые навесные фасады и системы фасадного утепления со штукатурным слоем. Кроме того, используются теплоизолирующие панели толщиной 25 – 40 см. Теплоизоляция должна быть непрерывной, без отверстий. Например, балконы не должны напрямую стыковаться с ограждающими конструкциями – стенами, перекрытиями, а отделятся от них термоизоляцией и располагаться на внешних опорах.Внутренняя теплоизоляция часто выполняется в одном блоке с пароизоляцией, для сохранения полной герметичности здания, а так же с внутренним декоративным покрытием, в том числе с экологически чистых материалов.

Термоизоляция крыши имеет так же важное значение, и решения аналогичны термоизоляции стен. В пассивных домах еще с первых проектов широко распространена односкатная крыша, которую легче утеплять, хотя встречаются сложные ломаные конструкции.

Термоизоляция крыши — это многослойная система, включающая как собственно теплоизоляцию с предотвращением образования мостов холода, так и пароизоляцию, позволяющую вентилировать деревянные элементы крыши, а так же препятствующую образованию конденсата, снижающего эффективность изоляционных свойств утеплителя. Кроме полностью утепленных крыш, встречаются холодные кровли, когда утепляется верхнее перекрытие, а собственно кровля является отдельным элементом конструкции дома.

building-passive-houseОснование дома – фундамент – тоже полностью теплоизолируется с одновременной гидроизоляцией. Решается это следующими мерами: теплоизоляцией фундамента снаружи по всей высоте; установкой горизонтальной наружной теплоизоляции по периметру дома у нижней кромки опоры фундамента; установкой фундаментных блоков на песчаную подушку; применением схемы укладки плиты первого этажа на грунт через сэндвич: песчаная подушка, гидроизоляция, толстый утеплитель; так же фундаментные блоки над поверхностью должны иметь теплоизоляцию снаружи и изнутри. При такой схеме зона промерзания грунта будет находиться на значительном расстоянии от дома и утечки тепла через подпол будут несущественны. Аналогичным образом решаются проблемы сокращения теплопотерь при обустройстве подземных помещений. Кроме утепления фундамента также проводятся меры по теплоизоляции перекрытия.

building-passive-houseБольшое внимание в пассивных домах уделяется остеклению и окнам. В окнах для таких домов используют герметичные стеклопакеты, по меньшей мере, с двумя контурами уплотнений между рамой и створками. При этом сами окна должны быть оснащены стеклопакетом с низко эмиссионным покрытием, заполненным инертным газом, например аргоном. Рамы изготавливаются из профиля с заполнением, с минимальным коэффициентом теплопередачи, а так же из дерева. Часто окна делают не открывающимися, или открывающимися только на проветривание. Иногда, для дополнительной теплоизоляции, на окнах устанавливают ставни, жалюзи или шторки. Для предотвращения образования мостов холода окно при монтаже выносится в плоскость теплоизоляции. Поэтому необходимо уделять особое внимание надлежащей установке оконных конструкций, например, обеспечить тщательную заделку в теплоизоляционный слой, контролируя при этом герметичное и плотное.

building-passive-housebuilding-passive-houseЕще одним источником теплопотерь является входная дверь. Поэтому при входе в энергосьерегающий дом должен быть тепловой тамбур и вторая дверь. Требования к уплотнению притвора дверей и стыка дверной коробки с конструктивными элементами здания такие же, как для окон.

Места примыкания крыши, стен, фундамента пассивного дома стараются делать с применением термовкладок из конструкционных материалов с низкой теплопроводностью. Например, блоков из ячеистого бетона, специальных видов кирпича и т.д. Места сочленений дополнительно герметизируют различными видами герметиков, пластичными строительными растворами.

Кстати, показательным является пример Скандинавии, когда в шведских пассивных домах толщина эффективной теплоизоляции в стенах получается не менее 400 мм, в крыше — не менее 500 мм, в нижнем перекрытии — не менее 300 мм.

building-passive-house building-passive-house

building-passive-houseВ принципе, применяя современные теплоизолирующие материалы, показатель расходов энергии на отопление можно снизить меньше норматива, но расчеты Института пассивных домов продемонстрировали, что именно при 15 кВт чисто математически достигается экстремум по показателю «эффект/затраты». Если пытаться снизить до нуля затраты на тепло, резко возрастают затраты на строительство и сложность системы.

Одной из важнейших инженерных систем пассивного дома, позволяющих существенно уменьшить потери тепла, является система вентиляции с рекуперацией воздуха — приточный и вытяжной вентиляционный каналы должны проходить через рекуператор, где часть тепла отработанного, но нагретого воздуха передается свежему, но холодному воздуха с улицы. Так же приточный канал для забора воздуха может быть проложен под землей, ниже уровня промерзания, чтобы дополнительно подогреть (или охладить летом) воздух. Но для довольно холодного климата применение такого теплообменника сомнительно, потому что существует реальная опасность конденсации и замерзания в нем влаги при низких температурах.

building-passive-houseВ конечном итоге система рекуперации позволяет возвращать в помещения до 90% тепла уходящего воздуха.

Повышение энергоэфективности дома с помощью альтернативных источников.

Для еще большего увеличения энергоэффективности пассивного дома применяется целый ряд инженерных решений, направленных как на экономию потребления внешней энергии – солнечные установки и тепловые насосы, так и на производство электроэнергии – комплекты солнечных батарей.

Гелиоколлекторы, позволяющие максимально использовать солнечное излучение для нагрева воды, обеспечивают пассивный дом горячим водоснабжением в весеннее-летний период, а так же могут поддерживать систему низкотемпературного отопления – теплый пол, теплые стены. Тепловой насос высокоэффективно использует потенциал окружающей среды – воздуха, земли, воды, позволяя получить на выходе в несколько раз больше тепловой энергии, чем затрачивается электрической. В пассивном доме, благодаря его минимальным тепловым потерям, тепловой насос будет работать только в самые холодные дни года, а его максимальная производительность достигается при совместной работе с низкопотенциальными системами отопления – фанкойлами, теми же теплыми полами, теплыми стенами. Солнечные батареи и ветряные генераторы, преобразуя в электроэнергию солнечное излучение и энергию ветра, позволяют сделать пассивный дом нулевым. А если их производительность энергии выше потребления пассивного дома, то и активным, при чем с намного меньшими установленными мощностями, а значит, и стоимостью системы, чем понадобилось бы обычному дому.

building-passive-houseПрименение таких систем, как гелиоколлекторы, тепловой насос, рекуперация воздуха, ведет к отказу от традиционных способов отопления — радиаторов, батарей, котлов, каминов, дровяных печей с их низкой эффективностью. Но даже в таком современном жилье, каким является пассивный дом, часто используются дополнительные печи на растительном топливе. Самые лучшие — это дровяные печи медленного горения с каталитическим дожигом горючих газов. Сами печи с каталитическим дожигом, или пиролизные котлы, имеют очень высокий КПД, порядка 80%. Низкие теплопотери экодома позволяют использовать такие котлы малой мощности, а дрова являются возобновляемым источником энергии.

Кроме прямого обогрева дома существуют системы с сезонной аккумуляцией тепловой энергии от солнечного излучения. Функцию преобразования энергии солнца в тепло осуществляют гелиоколлекторы, а аккумуляторами выступают гравий, засыпанный в специальные контейнеры, грунт под домом, большие емкости с жидкостью. Такие аккумуляторы тепла используют для увеличения тепловой инерции дома. Так же выгодно и удобно, когда аккумуляторы тепла  выполняют функции конструктивного элемента дома, при простой собственной конструкции и недорогом устройстве.  За счет теплопроводности эти аккумуляторы быстро теряют энергию, поэтому их обустройство требует хорошей тепло– и гидроизоляции, но позволяет максимально использовать энергию солнца круглый год, запасая летом и расходуя зимой. Существуют так же гибридный теплонасос – гелиоколлекторные установки, летом прогревающие от солнца грунт через подземные зонды, а в отопительный период отбирающие его тепло, тем самым значительно повышая СОР теплового насоса. 

building-passive-houseИтак, в дополнение к максимальной экономии энергии пассивный дом требует минимальных расходов на отопление и горячее водоснабжение, а так же, что не маловажно, позволяет создать внутреннюю комфортную среду обитания, ведь человек в среднем более 60% своего времени проводит как раз дома. Создание комфортной среды обитания – это, как говорилось выше, применение низкотемпературных систем отопления – теплых стен, полов, дающих зимой эффект нагрева солнечными лучами, использование в отделке и покрытиях натуральных материалов – глиняной штукатурки, камня, дерева, линолеума из стружки дерева и льняного масла. Все вместе позволяет создать комфортные, экологичные условия, одновременно оказывая минимальное негативное влияние на окружающую среду. Собственная стабильность в эпоху перемен.

 

Новый офис WWF в Москве будет построен по стандартам «экодома»

Руководитель столичного департамента природопользования и охраны окружающей среды Антон Кульбачевский сообщил в разговоре с представителем РИА Новости, что новый московский офис Всемирного фонда дикой природы (WWF) инвесторы хотят построить по всем законам экологически чистой архитектуры. Кроме того, фонд примет участие в строительстве социальных зданий в Москве – школ, детских садов, больниц.

office wwf Moscowoffice wwf Moscowoffice wwf Moscowoffice wwf Moscow

Кульбачевский рассказал, что фонд хочет построить в Москве полноценный экодом, в котором и разместится центральный российский офис. Будут применяться исключительно экологически чистые материалы. Двери для строителей, окна и отделку выберут самого лучшего качества, и непременно из такого сырья, при производстве которого окружающей среде был нанесен минимальный вред. 

office wwf Moscow

Экодом для WWF будет построен в 1-м Кожевническом переулке. Участок для этой цели уже выделен правительством Москвы. Примечательно, что отапливаться здание будет за счет температуры земли или же тепловых насосов. Эти проекты будут первыми в экспериментальной серии строительных начинаний правительства Москвы.

office wwf Moscow

По словам чиновника, такие проекты в столице помогут улучшить здоровье горожан, уменьшить бюджетные затраты на эксплуатацию зданий, а также снизить расходы на коммунальные услуги. Пока что «зеленые» правила строительства имеют рекомендательный характер, но впоследствии они могут быть утверждены законодательно.

 

Принцип работы теплового насоса

eco_fireburn

  • в коллекторе циркулирует никогда не замерзающая смесь (спиртовая, гликолевая и так далее) – так называемый «рассол», поглощающий тепловую энергию из природных источников (вода, земля, воздух);
  • энергия тепла переходит через испаритель (теплообменник) насоса к безопасному хладагенту с низкой температурой кипения (например, углекислоте или углеводородам). Получив тепло, хладагент «вскипает» и превращается в газообразное состояние;
  • его давление благодаря работе компрессора увеличивается, поднимается и температура;
  • хладагент отдает тепловую энергию через конденсатор для системы отопления дома;
  • хладагент охлаждается для «выжима» остатков тепла и становится жидким;
  • давление в расширительном вентиле резко снижается;
  • в испаритель вновь поступает хладагент, и круговорот продолжается.

Таким образом, функционирует любой тепловой насос, использующийся как отопительная система.

 

Полностью энергетически автономный дом в действии

Использование солнечных батарей с каждым днем распространяется все больше, однако они все равно производят всего 1,5 % всей энергии, потребляемой в Европе. Так происходит из-за высокой цены солнечных панелей, сложности переработки такой энергии и негативного влияния погодных катаклизмов. Исследователи Швейцарского центра электроники и микротехнологий (CSEM ) в Невшателе создали солнечные панели нового поколения, которые производят больше энергии и стоят не так дорого, сообщает EuroNews. 

Home_SolarBattery

Новые панели отличаются от своих предшественников в первую очередь составом материала. Ученые CSEM заменили серебро в металлическом сплаве медью, благодаря чему панели стали намного дешевле. Кроме того, они покрыли поверхность батареи тончайшим силиконовым слоем, который увеличил возможное напряжение на 15 %. 

Исследователи провели несколько тестов на сопротивляемость сложным погодным условиям. Для того, чтобы сымитировать шторм и сильные порывы ветра, они бросали в панели камни, глыбы льда и металлические кубики, и батареи с легкостью выдержали атаку. В процессе последнего теста была измерена энергоэффективность новых панелей. Теперь ученые готовятся отдать свою разработку в массовое производство. Они уже выпустили модель терракотового цвета, которая будет отлично смотреться на крышах европейских домов.

 

Decode Urbanism Office

Китайские специалисты из Decode Urbanism Office представили свою передовую разработку – уникальный проект башни, на фасаде которой будет установлено несколько тысяч небольших ветряных генераторов, а его ограждающая конструкция будет содержать большое количество светодиодов.

home_turbo

Высотное сооружение, спроектированное в ультрасовременном урбанистическом стиле, будет использовать энергию ветра для освещения и питания электроприборов. Ночью же здание будет эффектно подсвечиваться, благодаря установленным ромбовидным генераторам и оригинальным светильникам на основе светодиодов.

Небоскреб, высота которого по проекту составляет триста пятьдесят метров, планируется возвести в городе Тайчунг что в Тайване. Согласно предварительным планам компании, в здании будет размещен Департамент Городского Строительства, а также офисы некоторых коммерческих организаций. Планируется также на верхних этажах отвести место для выставочных залов, музеев и объектов торговли.

home turbo2

При проектировании оригинального фасада дизайнеры компании черпали вдохновение из цветения сливы – одного из официальных символов Тайваня. Разработанная концепция подразумевает возможность ветряков реагировать на динамические изменения воздушных потоков и учитывать их направление, а также силу их порывов, для достижения максимальной эффективности. Кроме того, такая модель делает здание похожим на цветущее сливовое дерево.

Ветряные генераторы размещены по всему фасаду здания и подключены к энергетической системе разработанного объекта. Каждый из установленных генераторов имеет оригинальный светодиодный источник света, способный освещать определенные части здания. Интенсивность свечения каждого отдельно взятого светодиодного светильника зависит от скорости вращения ветрогенератора, благодаря чему здание представляет собой пульсирующий подсвеченный объект, освещение которого динамически изменяется и волнами расходится по всему фасаду. Помимо прочего, цвет ламп может быть отрегулирован в зависимости от погодных условий и времени годы.

 

Как устроены экодома

Экодом — это не просто стены и окна. В отличие от типовой квартиры, индивидуальный дом показывает характер своего хозяина, отражает его стиль и взгляды на жизнь. 

И вот, мы представляем настоящий дом будущего, который можно построить уже сейчас! Здесь объединены главные принципы XXI века: удобство, экономичность и экологичность. Все продумано до мельчайших подробностей и с учетом новейших достижений в области строительных материалов и современного дизайна. Такой дом станет вершиной рациональности и комфорта даже для самой взыскательной семьи.

Стиль может быть различным, но обязательно в этом доме будут присутствовать основные элементы концепции. Такой дом будет сам вырабатывать электричество, нагревать воду, очищать свои отходы и обладать прекрасной освещенностью и теплоизоляцией.Хозяева не будут страдать от капризов централизованного водоснабжения и отключений света. Постройка по срокам и цене обойдется ненамного дороже обычного дома, и все это окупится сторицей. Ведь жильцам не придется платить за услуги ЖКХ. Содержание такого дворца будет обходиться намного дешевле «скворечника» в многоэтажке.

Как это устроено

Для обеспечения дома зимой и летом теплом и горячей водой используются солнечные коллекторы. Это самая передовая технология в области отопления и горячего водоснабжения, которой не требуется сжигания никакого топлива. Источником служит неисчерпаемая энергия солнца, нагревающая солнечные коллекторы. Тепло передается в резервуары воды и контролируется аппаратурой управления. Такое оборудование может быть подключено практически к любому дому и комбинироваться с другими источниками тепла.

Энергетическая свобода!

Потребности дома в электроэнергии обеспечиваются солнцем и это имеет массу достоинств. Более надежная чем ветряная, солнечная электропанель в любую погоду обеспечит дом электричеством. И при этом не происходит никакого загрязнения окружающей среды. Особенно выгодным это оказывается для строений, находящихся вдалеке от обычных электрокоммуникаций. Установить систему альтернативной солнечной энергетики для частного потребления окажется дешевле, быстрей и надежней, чем прокладывать просеку, вкапывать столбы и тянуть линии. Никаких проводов, оплетающих дом — полная энергетическая свобода! И даже для тех, кто строится в черте города, выбор солнечной электростанции будет зачастую предпочтителен. Ведь изношенность и нагруженность электросетей общеизвестна. Во многих домах, где вроде как есть электричество, очень часто нельзя даже элементарно использовать микроволновку или включить телевизор из за низкого напряжения или скачков в сети. А сколько мы страдаем от неожиданных и длительных отключений электричества? Теперь этого можно легко избежать и построить свою комфортную и экологичную жизнь в доме будущего. Скептики возражают, мол, сколько у нас в Приморье того солнца? Дескать, лета не видим из-за постоянных туч над горизонтом. Но это верно лишь отчасти. По количеству солнечного тепла и солнечных дней, как это ни странно, юг Приморья является лидером страны. При это туманы летнего сезона компенсируются повышенной ясностью в остальное время года. Не надо забывать, что Владивосток находится по широте южнее Симферополя, Сочи и Астрахани. Даже по сравнению с Ташкентом Владивосток севернее лишь на полградуса. Эксперименты с солнечными панелями показали, что на юге Приморья от них можно получать электроэнергии примерно столько же, сколько на субтропическом Кавказе или в Прикаспийской низменности. А мировым лидером в области солнечной энергетики между прочим является Германия. Там меньше солнца и больше пасмурных дней чем у нас, зато там живут практичные люди. Немалую поддержку оказывает и правительство, активно субсидируя частную зеленую энергетику. Не стоит забывать, что солнечная электро-энергия вырабатывается не только в ясную погоду, но и в пасмурный день. Именно поэтому солнечные панели являются очень надежным источником энергии. Помимо этого солнечные электропанели очень долговечны. Их срок службы обычно рассчитан на 25 лет и более. Все накопленное электричество запасается в специальных аккумуляторах и потом расходуется для бытовых нужд. Процесс регулируется автоматической системой контроля и распределения. С учетом потребностей каждого дома специалистами проводится индивидуальный расчет необходимого количества солнечных панелей, аккумуляторов и рекомендуется оптимизация потребления с использованием энергосберегающих технологий. Главные же достоинства солнечной энергии неоспоримы — это бесплатно и экологично. Установленное оборудование сразу же будет экономить семейный бюджет и беречь природу.

ecodome

Стены и каркас

Здание строится быстро благодаря металлическому каркасу. Вертикальные стойки и горизонтальные ригеля с помощью болтовых соединений собираются в поперечные рамы, которые крепятся к фундаменту. К поперечным рамам крепится система растяжек или связей, придающая конструкции расчетную прочность. Затем устанавливаются кровельные и стеновые прогоны, а также задаются обрамления под окна и двери. Несущий каркас готов. Далее можно использовать любую облицовку — железобетон, пено- или газозолобетонные блоки, панели типа «сэндвич», а также любые комбинации этих конструкций. Экономические преимущества очевидны: затраты на 30 — 40% меньше, чем на строительство с использованием традиционных систем. Сроки – минимальные, так как уменьшаются за счет предварительной заводской подготовки. Здание можно возвести от 2-3 дней до 6 месяцев. Металлоконструкции позволяют сэкономить и расходы по содержанию здания. Еще одним плюсом является возможность сразу после окончания монтажа металлокаркаса приступить к отделке здания. Фасад будет сделан с применением алюмиевых систем. Это легкий, прочный и долговечный материал, подобные системы позволяют комплексно решить проблему защиты от атмосферных осадков, шума и ветра, а также обладают высокой теплоизоляцией и очень эстетичны. По пожарной безопасности алюминий также предпочтителен дереву или пластику.

Чистая вода

В доме буду работать системы водоподачи и водоочистки. Системы эффективных фильтров, предназн аченных для разных типов примесей, подбираются для каждого дома индивидуально. В доме осуществляется оптимизация водопотребления. Так, например, вода из ванной может использоваться для туалета. Предусмотрен сбор дождевой воды для полива участка и технического использования.

Сточные воды

Надёжные, удобные в эксплуатации и обслуживании, системы автономной канализации и локальных очистных обеспечивают полный цикл очистки сточных вод. Преимущества: никакого запаха, экологичность и долгий срок службы.

Переработка отходов

Вывоз мусора может обернуться проблемой для жителя коттеджа. Но есть способы уменьшить масштаб этой проблемы. В доме планируется раздельный сбор мусора. В будущем это должно стать нормой для каждого. Все органические отходы складываются отдельно и используются для производства компоста в специальном месте на участке. Таким образом, из отходов получается отличное удобрение для сада или домашних растений. Пластиковые бутылки утилизируются отдельно. Когда накапливается достаточное количество, их можно сдать на переработку. Аналогичным образом можно поступать с бумажными отходами. В результате этих действий объем мусора уменьшается в несколько раз, а значит упрощает обращение с ним и снижает воздействие на природу.

1f_0002

ecodome

 

 

ecodome

Разработчики проекта:

руководитель: В. П. Калошин, конструктор: В. В. Пачкория, дизайнер: И. А. Пискунов, инженер: О. А. Дедюк, специалист по теплотехнике: В. Ю. Торников ООО«Акватория 25»

 

Дом будущего
альтернативные источники энергии

Мы продолжаем свой рассказ о экологически чистом доме будущего и в этот раз представляем вашему вниманию информацию о таких альтернативных источниках энергии как солнечные батареи и ветряные установки. Что же такое солнечные элементы, как они устроены и из какого материала их изготавливают, сколько энергии может вырабатывать современная ветряная установка и о многом другом читайте, думайте, считайте и экономьте…

Солнечные батареи

ecodome

Солнечные электростанции (батареи) — это комплексы солнечных батарей, устройств преобразующих солнечную энергию в электрическую. Использование солнечного электричества имеет много преимуществ. Это чистый, тихий и надежный источник энергии со сравнительно высоким типовым КПД- 14%. Надежность фотоэлектрических батарей такова, что их десятилетиями используют в космосе на спутниках и орбитальных станциях. Сегодня солнечное электричество широко применяется, и является доступным почти для каждого. Даже в многоквартирном доме, установив такую батарею на внешней стене, можно экономить электроэнергию и деньги, сохраняя чистоту природы.

Из чего же делают солнечные коллекторы? Обычный песок – это сырье для производства элементов солнечных батарей. При тщательной очистке из него получают светочувствительный кремний, этот процесс достаточно дорогостоящий. Но именно из такого материала изготавливают элементы, преобразующие солнечный свет в электроэнергию.

В настоящее время наиболее мощными являются батареи на элементах из поликристаллического кремния, имеющие степень эффективности 15-16%. Для сравнения, современный двигатель автомобиля имеет степень эффективности порядка 23%. А остальные 77% уходит в окружающую среду в виде тепла и выхлопных газов. При оценке экономической эффективности солнечных батарей следует также принимать во внимание то, что они на протяжении всего срока службы не требуют эксплуатационных затрат и никаких капитальных линий электропередач и по сути своей являются источником автономного электроснабжения.

Одним из ведущих предприятий Приморья в области альтернативной энергетики является компания «Акватория 25», производящая установку и наладку подобных систем. При этом используется продукция лучших отечественных производителей солнечных фотоэлектрических модулей. Качество дает возможность широкий диапазон применения при сравнительно низкой цене.

Солнечные модули обычно выполняются в виде панелей в каркасе из алюминиевого профиля. Панель представляет собой фотоэлектрический генератор. Рабочее напряжение фотоэлектрических модулей обычно 12 В или 24 В. На заказ возможно изготовление маломощных модулей (примерно до 30 Вт) и рабочим напряжением 6 В.

Ресурс каркасных солнечных модулей составляет более 20 лет. Долговечность, экологичность, экономичность — это главные характеристики солнечных батарей. Именно поэтому будущее за альтернативными источниками энергии.

Илья Пискунов

 

Ветряная электростанция

ecodome До нас дошли лишь туманные описания первых ветряных мельниц, но судя по ним, проообраз современного ветрогенератора с его классической горизонтальной осью и вращающимися лопастями, был заложен еще в древности, а именно в VII веке.

Существует точка зрения, что первые ветряные мельницы появились в древнем Китае, т.к. его жители известны своим поклонением ветру, а их умение строить воздушных змеев приводит в эту страну тысячи туристов.

Наиболее часто ветряные мельницы использовались в городах Европы начиная с XVI века. Здесь их применяли как для орошения засушливых районов, так и для откачки воды. аиболее распостранены такие устройства были в Голландии, Франции, Испании. Позднее ветряные мельницы уступили место водяным – постоянная скорость течения реки стала преимуществом, а затем и паровым генераторам. Но с появлением электричества ветряные мельницы начали свою вторую жизнь, и теперь широко распостраны по всему миру.

Идея использовать силу ветра для получения электрической энергии родилась практически одновременно со вхождением человечества в “электрическую эпоху». Ещё в конце XIX века, а именно зимой 1887-88 годов, один из основателей американской электрической индустрии, Чарльз Ф. Браш построил прототип автоматически управляемой ветровой турбины для производства электроэнергии. На тот момент она была гигантской — диаметр ротора равнялся 17 метрам, и состоял из 144 лопастей, изготовленных… из средиземноморского кедра. Правда, генератор у этой ветроэлектростанции был мощностью всего в 12 киловатт. Установка проработала 20 лет, в течение которых заряжала батареи в подвале под турбиной. Сам Чарльз Браш был успешным изобретателем и предпринимателем. Его компания «Браш Электрик» в 1892 году слилась с «Эдисон Дженерал Электрик Компани», в результате чего родилась всем известная «Дженерал Электрик Компани» (GE).

В Европе первая ветряная электрическая станция (ВЭС) была пущена в 1900 году, а к началу ІІ-ой мировой войны на планете работало несколько миллионов ветровых энергоагрегатов, правда, преимущественно небольшой мощности. В СССР перед войной разрабатывались грандиозные планы существенного освоения энергии ветра. (Кстати, знаменитая ленинская программа «ГоЭлРо» была калькой бизнес-плана компании «Дженерал Электрик»). Амбициозные планы даже претворялись в жизнь. В трагическом 1937 году в Крыму была построена Балаклавская ВЭС, на то время – самая большая в мире. Она имела мощность в 100 кВт, вес в 50 тонн, ветроколесо диаметром 30 метров. Сконструировал ее Юрий Кондратюк, выдающийся инженер. В том же Крыму он планировал построить значительно большую ВЭС мощностью в 12 тысяч кВт, высотой в 165 метров, с двумя 80-метровыми колесами. Фундамент этого великана сохранился и поныне, на высоте 1324 метра, на плато Бедене-Кыр под Ялтой. На основе проекта этой железобетонной башни построена … Останкинская телебашня в Москве. К сожалению, тогда проектам не суждено было сбыться.

Интерес развитых стран к ветряной энергии вырос после первого мирового энергетического кризиса (когда в 70-х годах арабы обиделись на Запад и вчетверо подняли цену на нефть). Впоследствии этот интерес стал усиливаться в силу ряда причин. Это и независимость от чужих энергоносителей, и экологическая чистота (ни угольной золы, ни радиоактивных отходов, ни затопленных “искусственными морями» земель). Ныне лидером по внедрению ветряных агрегатов выступает Германия. Около 13 тысяч ветряных турбин от Балтийского моря до Альп дают стране 3.5 % от общего (и достаточно большого) объема электроэнергии, а до 2010 года планируется достичь отметки в 10 %. Но уже сегодня небольшая федеральная земля Шлезвиг-Гольштайн 25 % электроэнергии получает при помощи ВЭС. На Германию приходится 39 % в общемировой доле электроэнергии, произведенной ветряками. За Германией следуют США и Испания (по 15% от общей доли в мировом производстве ветроэнергии). Маленькая Дания со своими 9 % почти равна всем другим странам ЕС, вместе взятым (11%). В список лидеров новой отрасли с недавних пор впервые вошла страна «третьего мира» — Индия (5 %). Конечно, для страны с более чем миллиардным населением показатель невысок, но надо учесть, что все остальные страны мира, вместе взятые, производят только 6 % ветряной энергии.

Среди десятков тысяч ВЭС есть и маленькие, на одну крестьянский домик, и огромные. Наибольший на сегодня ветряной агрегат построен в сентябре 2002 под Магдебургом (опять таки, в Германии). Его мощность — 4.5 мегаватт, каждая из трех изготовленных из армированного стекловолокна лопастей достигает 52 метров в длину и 6 в ширину, и весит по 20 тонн. Крепится ротор на 120-метровой башне. А в проектах конкурентов гиганты с 125 метровыми «ветроколесами»! Самый большой комплекс ВЭС, суммарной мощностью в 520 МВт, строится в море, в семи километрах от берегов Ирландии. Этот проект должен обеспечить 10 % потребности Ирландии в электричестве. О перспективах развития ветроэнергетики красноречиво говорят цифры. По данным Американской Ассоциации Энергии Ветра, стоимость строительства ветровой электростанции сегодня дошла до $1 млн. на 1 МВт – это примерно столько же, сколько стоит 1 МВт на АЭС. По эффективности денежных вложений дешевле ВЭС только электростанции на газе ($600 тыс. на 1 МВт). Но надо учесть, что за газ нужно платить, а за ветер – нет. И нет проблем с отработанным ядерным топливом (или угольным шлаком). За прошедшие двадцать лет мировая стоимость ветровой энергии сократилась со 120 до 1,5 рублей за киловатт и приблизилась к мировым ценам на электричество, добытое традиционным путём. Упомянутая Дания и сегодня является пионером в отрасли ветроэнергетики, в сфере собственности на ветроустановки. Они там не государственные, и не имущество богатых корпораций. ВЭС в Дании – народные. В этой стране каждый тридцатый житель является владельцем или совладельцем источника возобновимой энергии. Более 100 тысяч датских семей являются членами кооперативов по использованию ветровой энергии. Такие кооперативы (примерно 50 семей на одну ветроустановку, которая окупается за 2-3 года, а потом начинает приносить доход) установили 85 % датских ветряков.

Но не все так просто. ВЭС имеет свои недостатки и опасности. Во-первых, они отчуждают земли, которых нужно много, чтобы обеспечиться энергией. (Кстати, эту проблему интересно решают в Германии. Экономя пространство, тамошние энергетики предложили использовать под ветряки опоры высоковольтных линий. Такое строительство подпадает под определение «синергия»). Во-вторых, тихие и бездымные, ВЭС тоже загрязняют среду вибрацией и звуками на сверхнизких частотах, создаваемыми движением лопастей ветряка. Влияние этих звуков на организм людей и животных еще мало исследовано, а значит, ВЭС не желанны там, где кипит активная жизнь. В-третьих, под лопастями ветряков могут гибнуть птицы. В-четвёртых, в будущем ветряки могут начать раздражать людей, так как …портят пейзажи. Это сейчас, когда их мало, они кажутся белыми красавцами, и туристы охотно фотографируются на их фоне. А когда ВЭС станут такими же банальными, как городские котельные?

Так или иначе, но Европа семимильными шагами движется в сторону освоения энергии ветра. Кроме традиционной Голландии и береговой Испании в «гонку вооружений» вот-вот впишется еще и Франция.

Стоит отметить, что в последнее время популярностью стали пользоваться вертикальные (инерционные) ветрогенераторы. От «классических» горизонтальных ветряков они отличаются распо¬ложением вала генератора и формой лопастей. У генераторов с вертикальной осью вращения турбины вал расположен вертикально, а лопасти — длинные, обычно дугообразные. В мире существует очень немного производителей таких ветроэнергетических установок, наиболее известный из них — компания FLOWIND (Дания). Благодаря вертикальному расположению ведущего вала турбины, инерционные ветряки, в отличие от горизонталь¬ных ветрогенератов, « захватывая» ветер, дующий в любом направлении, и для этого им не нужно менять положение при изменении направления ветровых потоков. Плюсы таких установок: меньшая скорость стартового ветра, ниже уровень шума, более высокая надежность в эксплуатации (из-за меньшей нагрузки на вал и мачту). Вместе с тем стоят вертикальные ветряки в 2 раза дороже, поскольку на их изготовление расходуется больше материала, а потому пока они мало распространены.

составитель: Григорий Пискунов.

Разработчики проекта:

руководитель: В. П. Калошин, конструктор: В. В. Пачкория, дизайнер: И. А. Пискунов, инженер: О. А. Дедюк, специалист по теплотехнике: В. Ю. Торников ООО«Акватория 25»

Обсуждение закрыто.