Енергонезалежні будівлі та відновлювальні джерела енергії

Розділ І.

Це потрібно знати всім.

Більше ефективності при менших енергетичних затратах. Все залежить від наших зусиль від нашої активності. Що це значить? У нашому світі, коли є повна ясність про кінець видобування природних енергоносіїв, нині потрібно задуматись про день сьогоднішній, завтрашній, післязавтрашній. Головні питання: як користуватися енергією, яка її оптимальна величина для використання, які види, яким способом, і по якій ціні ми можемо використовувати енергію для своїх потреб?

Перша важлива і необхідна можливість – взагалі знизити ці потреби без порушення якісних показників життєдіяльності і навіть їх підвищенні. Це дуже важливо, але взагалі не вирішує питання споживання енергії і їх джерел.

Друга і найбільш актуальна необхідність і можливість – якомога ширше використовувати відновлювані джерела енергії, де теплота отримується, як наприклад, в компресійному тепловому насосі, на основі фізичного процесу стискування холодоагенту в газоподібному стані, який перетворюється із рідини в пару під дією теплоти землі, води, повітря. Це єдине стабільне джерело енергії незалежне від примх погоди. Ідея не нова, але до часу, поки існували дешеві традиційні джерела енергії, на основі процесу горіння, не набула в Україні значного поширення в практичній діяльності.

Одна із основних причин – значні первинні капіталовкладення для використання в подальшому цих джерел. Нова, невідома до цього часу ситуація, коли джерело енергії встановлюється одночасно із забезпеченням енергоресурсом, у даному разі відновлюваними. Низькі ціни на енергію, її надійність, подовжений термін роботи до певного часу до уваги не бралися.

Тепер із стрімким ростом цін на природний газ в Україні це стало не просто актуально, а дуже актуально і вкрай необхідно. Енергія вітру і сонця при цьому способі завжди органічно доповнює основне джерело теплової енергії. Це все реально здійсненна мрія, на основі інтелектуальних зусиль, розважливості і активності.

Енергонезалежний будинок, у якому може бути і житло, і офіс, і виробниче приміщення. Можливо?

Навіть більше ніж можливо, навіть із забезпеченням підвищених умов комфорту і затишку. При цьому незначне споживання енергії, особливо платної, із зовні. Характерна особливість таких систем полягає в тому, що досягається максимально можлива гармонія з навколишнім світом природи. Кожна така будівля, не тільки приємна для проживання, але й вносить значний внесок в охорону природи.

Енергонезалежна будівля не має зовнішніх відмінностей від звичайної, загальноприйнятої. Енергонезалежний будинок це просто нова ментальність, новий еталон життя без всякої твердо визначеної зміни в способах будівництва.

Особливості енергонезалежного будинку це – обов'язковість деяких деталей, як наприклад:

  1. Теплоізоляція вікон – двокамерний енергоефективний пакет – рама вікна з особливим утепленням.
  2. Якісне утеплення зовнішніх стін.
  3. Конструкція будівлі без теплопровідних перемичок.
  4. Повна відсутність повітряних протягів.
  5. Комфортний обмін повітря з обов'язковою рекуперацією теплоти.

Енергонезалежні будівлі це – гармонійний і послідовний розвиток будівництва споруд з низьким рівнем енергоспоживання. Тут вирішені питання поліпшеного планування і досконалого виконання всіх деталей. Все продумується, планується і виконується так, щоб навіть найменші можливості повернення тепла в дім, забезпечували тепловий комфорт. Наприклад, необхідна потужність на обігрів може бути забезпечена навіть освітленням лампою розжарювання. Кімната площою 20 м² обігрівається, навіть в зимовий період, двома, по 100 Вт, лампами розжарювання.

Хоча, енергонезалежний будинок, як правило, не обігрівається лампами розжарювання, але застосований вид обігріву і його ефективність потребує мало енергії.

Які кошти необхідні для забезпечення тепла в будівлі? Звичайна сучасна якісна будівля для обігріву за рік потребує близько 1,5 м³ природного газу на 1 м² площі, що обігрівається. В Європейському Союзі після останніх приписів і вимог 0,6 – 1 м³ на 1 м². Економія Енергонезалежної будівлі в порівнянні з існуючими будівлями масової забудови досягає іноді 90% теплової енергії.

Теплові втрати, при нових технологіях будівництва, застосованих матеріалах, новітніх ідейних розробках наскільки скоротилися, що будівлю потрібно ледь-ледь підігрівати. Присутні в будівлі пасивні фактори нагріву, такі як: побутові електричні прилади, люди, сонячне опромінення, теплова рекуперація повітря покривають основну потребу в теплоті.

Повну потребу необхідної теплоти рентабельно можна покрити припливною вентиляцією, якщо це буде навантаження не більше 10 Вт. на 1 м² житлової площі.

Якщо на обігрів будівлі досить такої потужності, то така будівля по праву називається «енергонезалежною будівлею».

Вирішальні переваги енергонезалежної будівлі:

  • Високий рівень комфортності;
  • Цілорічно в будівлі свіже, очищене повітря;
  • Екстремально низька оплата на обігрів і це в умовах, коли ціни на енергію постійно зростають;
  • Дуже сприятливо для будівельних конструкцій;
  • Високий рівень надійності;
  • Сприятливо при сплаті податків;
  • Радикально знижує навантаження на навколишній світ.

Невже енергонезалежна будівля передбачає тільки фанатизм високих технологій?

Замислимося. Устаткування опалення в будівлях масової забудови завантажене до такої міри, що потрібно бути в особливому стані, щоб це якось спокійно сприймати при існуючих цінах на енергоносії. В Енергонезалежному будинку потужність обладнання не перебільшено і не перевантажено.

Переконайтеся, що енергонезалежна будівля це – затишок і комфорт. Енергонезалежна будівля це ніби пуховий спальний мішок у будівельній оздобі. Все це разом функціонує так, що тепло завжди залишається в будівлі. І це в свою чергу:

  • однакова температура на всіх внутрішніх поверхнях приміщення;
  • стабільні показники комфортності внутрішнього повітря;
  • відсутність коливань температури в приміщеннях, відсутність протягів;

Кондиціонування повітря безперебійно забезпечує:

  • Постійно свіже повітря;
  • Його високі гігієнічні показники.

Стабільність, постійність. Виходячи з низького енергетичного споживання значно знижуються викиди в атмосферу шкідливих речовин в першу чергу СО2;. Застосування еталонів енергонезалежної будівлі значно поліпшує всі фактори захисту навколишнього середовища і одночасно поліпшує ситуацію з використанням природних ресурсів, зокрема природного газу. Актуальною і економічно вигідною стає можливість повністю перейти на енергозабезпечення від відновлюваних джерел енергії.

Інновації. Енергонезалежний будинок – новітня концепція стандартів будівництва, нові перспективи для архітекторів і інженерів, поштовх до розвитку індустрії новітніх будівельних матеріалів, технічного оснащення осель, які гармонійно відповідають концепції енергонезалежних будівель.

Інвестиції в комфорт і ефективність на цьому шляху, створюють нові розуміння цінностей і напрямків розвитку суспільства в країні.

Простота. Енергонезалежний будинок не передбачає потреби в особливих знаннях і вміннях власника такого будинку. Навпаки, такий будинок всіма своїми даними, приємною температурою приміщень, всіх навколишніх внутрішніх поверхонь ніби пропонує все сам. Ніяких протягів, ніяких перепадів температур, не потрібно турбуватися про свіже повітря і при цьому ніякої недоступної по складності техніки.

Індивідуальність. Стандарти Енергонезалежної будівлі не мають ніяких законодавчих приписів. Такі будівлі самі по собі демонструють свої вигоди.

Підтримка держави. В багатьох країнах для забудовників енергонезалежного будинку є багато різних вигод. Можливо колись так буде і в Україні. Поки що такої дієвої підтримки не існує.

Висновок. Енергонезалежний будинок – будинок, який обмежується споживанням теплової енергії на обігрів до 15 кВт/рік на 1 м² житлової площі. Споживання енергії на підігрів води, кондиціювання повітря визначається проектом і залежить від кількості проживаючих в будівлі.

У чому полягає особливість енергонезалежного будинку?

Обігрів такої будівлі ґрунтується на концепції, що будівля обігріває себе сама. Витрати теплоти будівлею зведені до мінімуму. Кондиціонування повітря забезпечує всі необхідні якісні показники повітря практично без втрат теплоти при повітряному обміні. Зовнішнє джерело теплоти має незначну потужність і тільки доповнює необхідну кількість енергії. Це розумно продумана система, яка максимально затримує тепло в будівлі, враховуючи всі її функції і потреби людини. Передбачене технічне оснащення процесу забезпечення теплом працює надійно, є керованим, і функціонує з найменшими втратами. Технічний термін «енергонезалежний будинок» означає особливу стратегію, синонімами якої є «енергетична безпека», «енергетичний фільтр», «пасивний нагрів», які завжди незримо присутні при його вживанні. Безумовно, цей термін не може сприйматись як абсолют. Практично неможливо уникнути незначних впливів, які не завжди співпадають з напрямком бажаного нами процесу теплозабезпечення.

Передусім йдеться про керований підконтрольний процес, який протікає з мінімальними втратами, які в свою чергу пов'язані з характером процесу, але при цьому досягається поставлена ціль.

Чому необхідні вимоги до повітренепроникності, внаслідок яких будівля не повинна дихати?

Повітряний обмін, який відбувається через будівельні конструкції звичайного будинку, а також щілини, які завжди існують біля з'єднань цих конструкцій, де відбувається це «дихання», не може забезпечувати комфортний внутрішній клімат. Традиційно ці огріхи усуваються провітрюванням при відкриванні вікон, дверей. Технічно цей процес не керований.

Дихання енергонезалежного будинку здійснюється управлінням у визначених функціях, приладами, які забезпечують комфортний клімат і виключають можливості пошкоджень будівельних конструкцій. Винятком є такі явища, як цвіль, що утворилась на будівельних конструкціях у місцях неякісного ущільнення внаслідок конденсації вологи внутрішнього повітря при контакті з холодним зовнішнім повітрям.

Чи потрібно і можливо відкривати вікна в енергонезалежному будинку?

Так, це можливо при потребі, але не є обов'язковим. Звичайно, це залежить від активності людей, від окремих випадків, наприклад, наявність неприємного запаху, бажанні відчути вечірню прохолоду і аромат. Але переважно кондиціонування повітря в домі це все забезпечує. При цьому постійно і в автоматичному режимі, що відчутно підвищує комфорт в домі. Адже треба врахувати, що система забезпечує свіже повітря без протягів, немає холодних кутів в домі, завжди свіже повітря без забруднень, без аерозолів, без алергенів, які успішно затримуються фільтрами на вході системи.

Які особливості вікон в енергонезалежному будинку?

Вікна – окраса і світло в будинку. В нашому випадку ми розглядаємо теплову дію. Практично це – пасивний сонячний колектор, який проводить окрім світла, сонячне тепло в будинок. У ці вікна вкладається енергоефективний двокамерний пакет, рама вікна практично не проводить тепло, з'єднання рами з будівельними конструкціями високоякісно теплоізольоване. Взимку сонячного тепла, переданого в оселю через вікна, завжди більше, ніж втрати через них.

Влітку велика частина сонячного випромінювання відбивається від поверхні скла, а на південній стороні ця теплова дія обмежена. При проектуванні треба звернути увагу на розумне розміщення вікон у будівлі. Добре буде виконати правило: великі вікна орієнтувати в південну сторону, а східні і західні ретельно спланувати з врахуванням дії сонячного випромінювання.

Високоефективний повітряний комфорт.

Енергозберігаючий будинок устаткований високоефективним кондиціонуванням з високим ступенем рекуперації теплоти. Зазвичай ця установка відбирає повітря з кухні, лазні, з приміщень, де можливі дим неприємні запахи. Відібрана з цієї маси повітря теплота нагріває свіже повітря і подається в житлові кімнати, спальні, кабінети.

Отже, у Вашому розпорядженні такі переваги:

  • У будь-який час доби – свіже повітря;
  • Повітря з запахом, підвищеною вологістю ніколи не змішується з повітрям з житлових кімнат, спальні, кабінетів;
  • Подача повітря виключно з приємною температурою;
  • Відсутність протягів. Рівномірно, у визначених об'ємах, при малих швидкостях постійна циркуляція повітря.
  • Енергозбереження. Рекуперація теплоти від 75% до 90%.

Інноваційна домашня техніка.

Потрібна для доповнення теплова енергія може бути використана від будь-якого теплоносія і будь-якої системи обігріву. Але, враховуючи, що потреби в потужності обігріву значно менші в порівнянні із звичайним будинком, ми не оплачуємо звичайних значних втрат. І відповідна система обігріву використає ці переваги. Загальноприйнятий розподіл теплоти за допомогою радіаторів можливий, але не обов'язковий. Рентабельно і можливо доповнити цю теплову енергію повітряним обігрівом. Виникає незнайома до цих пір ситуація, коли на підготовку гарячої води потрібна більша теплова потужність, ніж на обігрів, тому цю потужність можна створювати з урахуванням потреб теплопостачання.

Скільки коштує Енергозберігаючий будинок?

В Україні на даний час, на жаль, невідомі приклади такого будівництва. Світова практика показує, що стандарти будівництва не відрізняються значною мірою від загальноприйнятих. Але додаткові витрати існують, і ця величина складає додатково 5 – 10% у порівнянні із інвестиційними витратами на звичайний будинок. Але це підвищення швидко компенсується в процесі експлуатації платою за енергоносії. І обов'язково треба зауважити, що ринкова ціна такої будівлі значно перевищує ці 5 – 10%.

Енергозберігаючий будинок має в собі інноваційні компоненти і створює нові еталони умов побуту, нові життєві стандарти. Прийняті творчі рішення значно підвищують їх риночну ціну, а сама технологія будівництва не має тут значного впливу.

Забудовник такого будинку повинен з самого початку твердо визначити теплоізоляцію зовнішніх стін, її вид, технологію робіт, вартість і якість матеріалів, монтажні роботи.

Існують підтверджені дані, що такий будинок є набагато сприятливішим для життя і в декілька разів дешевшим в експлуатації. Ціна такого будинку на ринку значно перевищує ціну звичайного.

Розділ ІІ.

Що потрібно знати обов'язково?

Детальна інформація. Від мрії до реальності – Енергонезалежний будинок. Конструкція будівлі без теплопровідних перемичок і ущільнена від проникання повітря – завжди свіже повітря і відсутність умов пошкодження будівельних конструкцій.

Вікна – найліпші показники комфорту світла і тепла.

Кондиціонування – завжди чисте приємне повітря.

Енергонезалежний будинок можна створити і при реновації старої будівлі, але це завжди: приваблива інвестиція, пріоритет якості та досвід корисного буття.

Від мрії до реальності

Чи можлива будівля з високоефективними енергетичними показниками, чистим якісним повітрям і економними господарськими показниками і при цьому користуватися виключно своєю енергією? Це питання завжди було не висловленою мрією, дуже хотілося, щоб це стало можливим. Таке завдання поставило саме життя, і такий проект взявся розробити ряд вчених у різних країнах. На початку 1990 р. і пізніше з'явилася низка публікацій, про те, що ціль досягнуто. Тоді ж експериментально було встановлено, що такою будівлею має право називатися будівля із споживанням 15 кВт/год. за рік на 1 м² площі. Нинішні нові розробки передбачають цю величину 10 і менше кВт/год. за рік на 1 м² площі.

Цей показник підтверджено багаторічною практикою експлуатації ряду будівель у різних країнах і різних кліматичних зонах. Дана публікація базується на практичних даних, найбільш наближеної до України кліматичної зони: –18° С – найнижча зимова температура і 0° С – середня температура сезону обігріву.

Характер розвитку проектів енергонезалежних будівель.

На основі аналізу розвитку будівництва енергонезалежних будівель в Європейському Союзі відмічається характерна особливість, що це, в першу чергу, будівлі шкіл, будинки для людей похилого віку, дитячі садочки, різні бюро, лабораторії, готелі і, останнім часом, виробничі приміщення різних галузей. Характерною економічною ознакою є те, що пріоритетом у цих будівлях є комфортні умови у поєднані з низькими затратами на експлуатацію, і те що перші проекти розроблялись і виконувались при підтримці держави, за державні кошти.

Внутрішня теплова характеристика звичайної будівлі
Внутрішня теплова характеристика звичайної будівлі

Менше споживання – більше комфорту

Найбільше значення для енергозберігаючого будинку має рівень споживання всіх видів енергії. Це досягається якісним утепленням, вікнами з енергоефективними склопакетами в теплоізольованій рамі, вставленій по технології, яка виключає втрати теплоти, якісним повітряним ущільненням, високоефективною системою кондиціонування з рекуперацією теплоти, домашньою побутовою технікою з низькими енергетичними витратами, застосуванням відновлюваних джерел енергії. Але, не тільки вимоги обмеження споживання енергії є визначальними, важливішим є підвищені комфортні умови такої будівлі, поліпшення умов експлуатації будівельних конструкцій, оздоблення в усіх складових будівлі, її довговічність.

Поліпшена теплова ізоляція енергонезалежного будинку зменшує втрати теплоти і дозволяє підтримувати всередині будівлі більш високу температуру зимою і більш низьку влітку. По всій площі будівлі рівномірна температура повітря, немає явища холодних кутів, що сприяє не тільки приємним відчуттям, а й позитивно діє на здоров'я проживаючих. Можливість виникнення сирості деінде виключається повністю. Практично неможливе виникнення явища конденсації вологи із повітря. Всі типи конструкцій (опори, бетонні масиви, дерев'яні чи сталеві балки і інше) все повинно бути якісно теплоізольоване.

Внутрішня теплова характеристика енергонезалежної будівлі

Літній комфорт.

Енергонезалежний будинок захищає не тільки від холоду взимку. Теплова ізоляція будинку дозволяє також ефективно захищати людей від літньої спеки. Взимку будівля повинна прийняти найбільшу кількість сонячної теплоти. Сприятливим для цього є вікна південної сторони, які зимою пропускають сонячне світло в глибину дому. Влітку ця дія обмежується. Натомість, більш активно використовуються вікна східної і західної сторін. В літню спеку ефективним є також використання природної вентиляції при відкритих вікнах.

Конструкція будівлі без теплопровідних перемичок і ущільнена від проникнення повітря.

Уникнення теплопровідних перемичок – дуже важливий захід щодо економії господарських витрат. Ми розглядаємо будівлю не лише як стіни і дах. Ми враховуємо також всі конструктивні особливості, зокрема несучі конструкції і їх з'єднання, кути, і інші характерні особливості. Як правило, це місця з підвищеними втратами теплової енергії (теплопровідні перемички) і тут найбільш вірогідні місця повітряних протягів, які потребують особливої роботи по теплоізоляції та ущільненню. Тут треба зменшити втрати до найменш можливих. Повітряні ущільнення дозволяють уникнути загрози конденсування вологи із повітря і можливого пошкодження конструкцій.

Наприклад, балконна плита, яка зв'язана з загальним масивом будівлі, – теплова перемичка, яка призводить до підвищених втрат енергії. В енергонезалежному будинку передбачається термічне відділення плити від загального масиву і, таким чином, втрат не існує. Для енергонезалежних будівель розроблено спеціальні конструкції без теплопровідних перемичок.

Червона лінія показує повітряне ущільнення енергонезалежного будинку. Не повинно бути ніяких отворів, ніяких посторонніх витоків повітря. Всі конструктивні з'єднання повинні передбачати повітряне ущільнення. Матеріали і способи цього вказуються в проекті.

Жовтим масивом позначено теплоізоляцію і можливості уникнення теплових перемичок. В місцях з'єднань матеріали повинні бути як можна з меншою теплопровідністю.

Повітряні ущільнення будівлі зменшують теплові втрати і ризик конденсації вологи внаслідок ушкоджень будівельних конструкцій. Ці роботи треба виконувати старанно, кваліфіковано і якісно.

В будівлях з зовнішньою і внутрішньою штукатуркою це досягається без особливих зусиль. В інших випадках іноді потрібні спеціальні заходи.

Протяги, рух холодної маси повітря над підлогою, пошкодження будівлі по причині неякісних швів кладки і, як наслідок, мокрота і цвіль в цих місцях, – всього цього в енергонезалежному будинку не може бути і немає!

В будівлі повітря самостійно взагалі не повинно рухатись. Рух повітря можливий виключно від примусового приводу, або може бути зумовлений різницею температур.

Звичайно, що у випадку неконтрольованого руху повітря його якість не може задовольняти потреби проживаючих. Повітряний обмін через стіни, неущільнені шви і з'єднання не вирішує проблеми і навіть завдає шкоди, зокрема призводить до підвищених теплових втрат, неякісної звукової ізоляції, можливості появи конденсату в товщі стіни. Крім того, це повітря не може відповідати якісним показникам, в рідкісних випадках є його надлишок, а частіше просто недостає для потреб нормальної життєдіяльності.

На знімку система підвищення (пониження) тиску в комплекті з програмним забезпеченням випробовування будівлі на герметичність.

Енергонезалежний будинок гарантовано повинен бути практично герметичним. Для забезпечення якісного свіжого повітря в будівлі потрібне устаткування для кондиціонування повітря, яке діє постійно у відповідності до потреб будівлі.

Отже, реалізація енергонезалежного будинку можлива при поєднанні якісного добросовісного проектування та виконання будівельних робіт з безсумнівною якістю. Перевіркою виконання цих вимог є тест на герметичність. Це строгий іспит, який після завершення будівництва підтверджує якість всього комплексу робіт.

Тест полягає в тому, щоб будівлю в закритому стані спочатку контролювати під тиском, а потім з деяким ступенем вакууму. За наявності негерметичності, якщо така виявиться, відслідковуються місця негерметичності і додатково ущільнюються до отримання позитивного результату тестування. Такий герметичний енергозберігаючий будинок має виключно переваги: відсутність протягів і пошкоджень створює підвищений комфорт.

Вікна в енергонезалежному будинку – теплоізольовані віконні рами, теплозаощаджуюче засклення. Високоякісні вікна – обов'язкова умова для енергонезалежного будинку. Суворі вимоги термічного захисту (коефіцієнт теплопередачі 0,85 Вт/м²/К і менше) для вбудованих вікон дозволяє підтримувати високий рівень теплового комфорту в житлових приміщеннях. Навіть за відсутності звичного для нас обігріву під вікнами, температура вікна з внутрішньої сторони не падає нижче 17° С. Таким чином, створюються комфортні теплові умови навіть поблизу вікна. Важлива роль також і віконної рами, яка практично не має теплових втрат, і це в порівнянні до того, що звичайні рами мали такі втрати від 30 до 40 відсотків втрат всього вікна.

Для порівняння: у звичайного вікна (коефіцієнт теплопередачі 1,5-2 Вт/м²/К) теплові втрати значно перевищують аналогічні нашому випадку (коефіцієнт теплопередачі 0,8 Вт/м²/К). Для будинку із звичайними вікнами теплові втрати були б значно вищі. Якісна теплова і повітряна ізоляція по периметру рами вікна також значною мірою запобігає тепловим втратам. Скління виконується із потрійного пакету і герметично з'єднане з рамою вікна.

Можлива теплова перемичка по периметру установки вікна. При неналежному виконанні робіт по установці вікон є можливим утворення «теплової перемички», що обов'язково призведе до підвищених втрат теплоти, тому в енергонезалежному будинку все виконується на належному професійному рівні і рама вікна вбудовується в зовнішній теплоізоляційний шар. Виконання цього правила дає можливість уникнути втрат теплоти в місцях з'єднання вікна з будівельною конструкцією і створити тепловий комфорт із внутрішньої сторони вікна. Зазвичай такі вікна мають сертифікат від виробника і не створюють ніяких додаткових труднощів при їх установці.

Використання теплоти сонячного випромінювання. Сонячні промені досягаючи приміщення через скло, сприяють їх тепловому прогріванню. При мізерних втратах теплоти вікон йдеться про джерело теплової енергії, ефективність якого залежить від місця знаходження вікна, розподілення світлового потоку через нього, його площі і орієнтації по сторонах світу. Досвідчений планувальник обов'язково використає ефект сонячного нагріву і при цьому тепловий ефект супроводжується супутніми побутовими перевагами і більш здоровими умовами життя.

Повітряний комфорт: чисте повітря, приємна атмосфера. Ключове значення для повітряного комфорту має автоматизоване кондиціонування, яке забезпечує гігієнічне, кришталево чисте повітря (без пилу, квіткового пилку, алергенів), видаляє вологу і запахи з того місця, де вони виникають. При бажанні це зробити просто провітрюванням через вікна – це завжди можливо, проте втрати теплоти при цьому будуть більшими. Як правило, це – одноразова дія, відповідно до бажання, пов'язаного з особливими обставинами.

Рекуперація теплоти в енергонезалежному будинку – обов'язкова умова. Значною мірою теплова енергія теплого, витяжного повітря передається холодному, свіжому припливному повітрю. У відсотковому відношенні ця величина сягає 90%. Ефект значно підсилюється у випадку відбору свіжого повітря в найбільш екологічно сприятливому місці в межах земельної ділянки будівлі і подачі його по підземних повітропроводах (земляний теплообмінник), де це повітря зимою прогрівається, а влітку охолоджується і, таким чином, значно поповнює теплову енергію зимою і підвищує повітряні комфортні умови влітку. Високоякісне обладнання виключає при цьому будь-яку можливість змішування цих потоків повітря і потребує у декілька разів менше первинної енергії, в порівнянні з тією, що отримується в процесі рекуперації.

Для цього потрібно все правильно спланувати і якісно виконати монтажні роботи.

При цьому тепле повітря подається з допомогою вбудованих в підлогу спеціальних пристроїв з регулюванням об'єму подачі.

Рух повітряного потоку, що не сприймається людиною, спрямовується у передпокій, житлову та дитячу кімнати, спальню і витягується з туалетної, кухні, ванної кімнат. Ці два потоки в будівлі протікають у добре спланованих напрямках, вони можуть бути зустрічним в приміщеннях з специфічними функціями, як наприклад, коридорах, сінях, що підвищує ефективність їх використання. Щоб не обмежувати нормальне функціонування повітряних потоків при закритих дверях влаштовують оптимізовані отвори по периметру дверного полотна, а частіше всього у нижній його частині; або застосовують більш ефективний і технічно оснащений спосіб автономного вентилювання кожного приміщення чи їх визначеної групи. При цьому тепле повітря подається за допомогою вбудованих у підлогу спеціальних пристроїв з регулюванням об'єму подачі. А видаляється у верхній частині приміщення, також із регулюванням об'єму відбору повітря.

А видаляється у верхній частині приміщення, також із регулюванням об'єму відбору повітря.

В енергонезалежному будинку використовуються високоефективні повітряні прилади з найнижчими шумовими характеристиками, не вище рівня шепоту, технічна величина шумової межі не більше 25 dB. Для забезпечення цього повітряні канали підключаються до приладу через поглинаючі шум демпферні пристрої, змонтовані між повітряними каналами і приладом.

Технічне обслуговування і ремонт повітряних приладів з рекуперацією теплоти є дуже простим у виконанні необхідних регламентних операцій. Відповідно до гігієнічних вимог, для уникнення будь-якої можливості забруднень повітря прилад устатковано фільтрами тонкої очистки на стороні всмоктування і фільтром грубої очистки на стороні видалення. Ці фільтри легко доступні для обслуговування, дуже легко і просто міняються. Технічні рішення, їх різноманіття, пристосованість до кожної будівлі вирішуються індивідуально для кожної будівлі у відповідності до побажань і можливостей замовника професійними фірмами. З нашої точки зору, є важливим, коли все це – проект, монтаж, обслуговування – вирішується однією фірмою, або фірмами-партнерами. Витрати при цьому нижчі, а якість робіт, особливо під час експлуатації, значно вища.

  • Форма корпусу оптимальна для ізоляції
  • Поглинаючі шуми соти, в перфорованій шумовій ізоляції
  • НОВИНКА! Відсутність коливань, практично не відчутний рівень робочого шуму.

Рекомендовані технічні дані кондиціонування повітря для енергонезалежної будівлі – 30 м³/год повітря на одного проживаючого Максимальна температура нагріву свіжого повітря 50° С, що завжди є достатньою величиною при навантаженні 10 Вт/м² площі.

Слід завжди пам'ятати, що енергонезалежний будинок все-таки не може існувати без теплопостачання від незалежного зовнішнього джерела енергії. Проте, ця потреба, як ми вже впевнились, досить незначна в порівнянні з будівлями попередніх концепцій будівництва і енергозабезпечення.

Нагрів приміщення може ефективно здійснюватись підігрівом свіжого повітря. При цьому інші потреби в теплоті вимагають вирішення. Тому виникає дуже актуальне питання: «Який тип теплової енергії і яким чином використовувати в енергонезалежному будинку?»

Теоретично і практикою підтверджена відповідь, що на сьогоднішній, завтрашній, післязавтрашній дні і на майбутнє комплексне забезпечення тепловою енергією житла найбільш вигідним є від відновлюваних джерел енергії.

Найліпший варіант, еталон майбутнього – тепловий насос у комплекті з сонячними колекторами для можливості підігріву гарячої води і часткової підтримки обігріву в періоди сонячної активності, забезпечення обігріву взагалі, нагріву свіжого повітря, підготовки гарячої води, можливостей акумулювання сонячної теплової енергії.

  • Сприятливий дизайн
  • Незначна площа для розміщення: 5-16 кВт займає всього 0,24 м² 18-50 кВт займає всього 0,34 м²

Все це займає мало місця в будівлі, не потребує додаткових загальнобудівельних витрат (як наприклад, на комин), забезпечення протипожежної безпеки і технологічних вимог при використанні традиційних процесів горіння, облаштування підводів енергоносіїв і їх безпеки. Залежність від енергоносіїв від підвищення цін на них зведена до мінімуму, тому що тепловий насос споживає практично лише 20% платної енергії і 80% безкоштовної відновлюваної природної енергії. При цьому характерною ознакою є те, що споживається електрична енергія, ціни на яку практично, не міняються або змінюються не більше 2–5% на рік, що не йде ні в яке порівняння зі змінами цін на інші види енергоносіїв і, окрім того, в структурі ціни впливає тільки на 20% від загальної ціни теплової енергії.

Переваги енергонезалежного будинку

Висока ступінь енергозбереження – одна із переваг, що дозволяє знизити витрати на експлуатацію будівлі, як свідчить практичний досвід, у два і більше разів щорічно, при підвищеному порівняно із звичайним рівнем комфортності.

Проживання в такому будинку звичайно змінює і менталітет у побуті. Адже відсутність загрози виникнення деінде цвілі, запотівання вікон, повітряний комфорт – все це дуже активно і постійно впливає на стан фізичного здоров'я, створює атмосферу доброго настрою. Системи обігріву в підлогах і стінах не тільки сприятливіші для здоров'я, але й дають можливість більш корисно і вигідно використовувати житлову площу. Рівномірна по всій площі температура, однакова температура поверхні зовнішніх і внутрішніх стін дозволяє більш вигідно розташувати меблі в кімнатах і значно вигідніше використовувати простір приміщення.

Температурне поле зовнішніх стін в енергонезалежній будівлі.

Принцип дії енергонезалежного будинку може бути застосований і при реновації старих будівель. При цьому використовуються нові технології робіт, нові матеріали, нові концептуальні підходи і як результат - отримуємо не просто новий, а сучасний з підвищеними якісними показниками будинок.

Температурне поле зовнішніх стін в звичайному будинку.
Температурне поле зовнішніх стін в енергонезалежній будівлі.

При таких реноваційних роботах можуть виникнути додаткові в порівняні з новобудовами проблеми. Одна з них - можливість застосування зовнішнього утеплення. Завжди потрібно використовувати такий вид утеплення, у випадку, коли це неможливо, – застосовувати внутрішнє утеплення, пам'ятаючи, що це ліпше, ніж його відсутність взагалі. До такого утеплення виникають особливі вимоги. Гарантовано повинне бути кваліфіковане планування і виконання. Внутрішня поверхня такого утеплення повинна бути непроникна для повітря. Враховуються теплові перемички, для кожної із них – окреме рішення і виконання, в результаті якого повинна бути надійна теплоізоляція. Найбільша небезпека при такому виді утеплення – виникнення точки роси в товщі зовнішньої стіни. І проект, і якість робіт повинні це гарантовано виключити. Системи обігріву в таких будинках можна залишати існуючі, при цьому температура подачі на радіатори значно знижується, пов'язані з цим теплові втрати також.

Енергонезалежний будинок – приваблива інвестиція.

В розрахунках все базується на економії енергетичних витрат і завжди враховується, що енергія в майбутньому буде дорожчою, ніж та, що існуює на даний момент. Енергетичні витрати в енергозберігаючому будинку уже сьогодні набагато нижчі, ніж в звичайному стандартному.

В Європейському Союзі при відсотковій ставці позики на приватне будівництво 1,7–2,1% це беззаперечно вигідно і окупність економією на енергозабезпечення настає раніше одного року в порівнянні із стандартною будівлею. На жаль, в Україні не існує даних для відповідного точного аналізу. Однак, попередні розрахунки окремих запитів на енергозабезпечення показують безсумнівну вигідність такого будівництва.

Ті незначно збільшені кошти, які потрібно витратити на будівництво енергонезалежного будинку в порівнянні із звичайним, не грають якоїсь домінуючої ролі, а отримані вигоди і економія коштів при експлуатації будівлі мають домінуючу роль.

Приклад. Місце будівництва – Нижня Баварія, район міста Пассау, Німеччина. Розрахункова зовнішня температура –16° С в зимовий період. Будинок площею 150 м². Теплоізоляція в оптимальному варіанті, теплові перемички відсутні, вікна з трьома пакетами в спеціальній рамі, вентиляція з рекуперацією теплоти. Ціна такого будинку на 15 000–16 000 Євро дорожче звичайного.

Для будівництва отримано кредит на 30 років під 4,7% річних. Річні погашення кредиту (з 15 500 Євро) опосередковано для нашого випадку з обслуговуванням кредиту 750 Євро/рік.

Проживаючи в рівнозначному стандартному будинку сім'я витрачає на енергозабезпечення будівлі і побутових потреб 1010 Євро в рік, (в середньому це становить 1150 м³/н. природного газу). Споживання енергії і в стандартному будинку економне. В енергонезалежному будинку плата за енергетичне забезпечення 70 Євро на рік.

Економія на енергетичних витратах в енергонезалежному будинку (1010–70) = 940 Євро, з них сплачується 750 Євро на погашення кредиту, 190 Євро позитивний річний баланс. За 30 років це 5 700 Євро чистого прибутку (розрахунок станом на квітень 2008 року).

Основні правила.

  1. Оптимальне утеплення будівлі.

    Енергонезалежний будинок утеплюється більше ніж звичайний. Всі компоненти – підлога, стіни підвалу, зовнішні стіни і дах – все з підсиленою тепловою ізоляцією. Інвестиційні витрати є розрахунковою величиною. Кошти на ізоляцію в умовах України можна рахувати на 1 м² від 3 до 9 грн. на 1 см. товщини теплоізоляції.

  2. Корпус будівлі без теплових перемичок.

    Будівлі середнього і малого розміру повинні бути без теплових перемичок. Тут немає ніяких ускладнень, якщо архітектору відомо про всі існуючі деталі при проектуванні.

    Будівлі великого об'єму мають ту особливість, що теплові перемички є несучими конструкціями і, якщо це конструктивно можливо, то потрібно облаштувати термічні шви між ними. Якщо це неможливо, або витрати при цьому не виправдовуються, то теплові втрати від їх дії потрібно враховувати і теплоізоляцію виконати з урахуванням їх особливостей. Тут застосовується показник сприятливого відношення площі ізольованої поверхні до об'єму приміщення. Взагалі для оцінки ефективності вводиться таке поняття, як відношення витрачених коштів на утеплення до отриманого корисного ефекту.

  3. Повітронепроникний корпус будівлі.

    Повітронепроникність корпусу будівлі в першу чергу дозволяє уникнути пошкоджень будівельних конструкцій і підвищити комфортні умови проживання. Будівництво без повітряних ущільнень це - збільшення витрат на ремонти і неможливість досягнути того результату, який можливий при якісно виконаних роботах у процесі будівництва. Це незначні витрати від 3 до 6% в загальній структурі ціни будівництва. А результат, особливо дія на здоров'я проживаючих, – неоціненний. Таким чином, практично не витрачаючи додаткових коштів на будівництво, ми гарантовано уникаємо додаткових, завжди невчасних і неприємних витрат на поточні ремонти.

  4. Вікна в енергонезалежному будинку.

    В енергонезалежному будинку встановлюються вікна до яких існують спеціальні підвищені вимоги. І хоча їх якість призводить до подорожчання в процесі будівництва, все це дуже швидко окупається комфортом і низькими витратами на теплову енергію в будівлі. Системний розгляд підтверджує, що є розумнішим і вигіднішим заплатити один раз і користуватись перевагами весь час проживання в будівлі.

  5. Кондиціонування.

    Кондиціонування в енергонезалежному будинку – безумовний пріоритет технічного оснащення, який забезпечує умови для підвищених стандартів здорового життя і найбільш позитивно впливає на стан здоров'я проживаючих. Ця система безумовно є в будь-якому енергонезалежному будинку. Вона повинна бути і при реновації будівлі.

Особливість сучасної системи – ґрунтовий теплообмінник, який підігріває повітря зимою і охолоджує влітку. Вартість такої системи забезпечення повітрям підвищеної якості, при зведенні нових будівель, в країнах Європейського Союзу, як правило, становить від 40 до 60 Євро на квадратний метр будівлі. Це дорожче від традиційної, звичайної системи кондиціювання приблизно на 6 %. В експлуатації ефект від застосування незрівнянно вищий від вкладених коштів.

Споживаючи значно менше теплової енергії, енергонезалежний будинок потребує при будівництві значно менших витрат на теплозабезпечення. Навіть при використанні системи обігріву з радіаторами не є обов'язковим їх розміщення біля зовнішніх стін, система розподілу значно коротша в порівнянні із традиційною схемою. Джерело теплової енергії значно меншої потужності, відповідно, витрати на нього скорочуються. Скорочуються будівельні витрати, які супроводжують традиційне джерело теплової енергії. При такому варіанті економія складає до 3% коштів на будівництво. При застосуванні відновлюваних джерел енергії економія складає від 6 до 12%. При цьому варіанті відпадає необхідність в комині, спеціальному обладнанні і приміщенні для забезпечення хімічного процесу горіння енергоносія.

Теплота в відновлюваних джерелах енергії отримується зовсім іншим фізичним способом, від прямого сонячного опромінення, або ж у процесі стискування, в закритому контурі, газоподібного робочого тіла в тепловому насосі.

  1. Заощаджена сонячна енергія в повітрі.
  2. Заощаджена сонячна енергія землі.
  3. Заощаджена сонячна енергія підземних вод.
  4. Приміщення для теплового насоса.
  5. Обігрів у підлозі.
  6. Обігрів у стінах.

Застосування систем обігріву в підлогах і стінах від відновлюваних джерел енергії підвищує ефективність їхньої роботи, дозволяє ефективніше використовувати площі раніше зайняті приладами обігріву і простір навколо них. При цьому можна говорити про економію коштів при будівництві від 2 до 5 %. Концепція енергонезалежного будинку виникла на підставі нового ступеня розвитку суспільства. Це зовсім інший вимір, це інші підходи архітектора, інженерів, будівельників, матеріального і технологічного забезпечення будівництва, нові особливості і види технології будівництва.

Енергонезалежні будівлі мають свою історію і є підстави говорити про досвід, результати їх використання і відгуки користувачів. Перші енергонезалежні будівлі створювались не тільки для аналізу і випробовувань технічних рішень, технічного оснащення і технологій будівництва. Це в першу чергу були гарантовано забезпечені всіма умовами житлові приміщення.

Найбільш важливим результатом цих досліджень є отриманий у практичному використанні ствердний висновок проживаючих. Технічні дані будівлі можуть тільки вказувати і підтверджувати рівень позитиву.

  1. Заощаджена сонячна енергія в землі, повітрі або в воді доступна для використання повний рік.
  2. Рушійною силою, яка забезпечує привід теплового насоса є електричний струм.
  3. Повна теплова енергія на 20% складається з витрат на електропривод теплового насосу і на 80% із енергії природного середовища, яка використовується безкоштовно.

Проведено соціально-господарчі випробовування різних будівель суспільного призначення, шкіл, дитячих садків, виробничих приміщень. Можна з упевненістю заявити про позитивні результати. Характерна особливість в тому, що перші будівлі в Європейському Союзі будувались на державні кошти, це такі об'єкти, як: школи, будинки для людей похилого віку тощо. В даний момент витрати на експлуатацію таких будівель в декілька разів менші, ніж традиційних при підвищених показниках комфортності.

Особливу похвалу в енергонезалежному будинку викликає робота повітряних установок. Це дійсний еталон майбутнього, вплив на стан здоров'я проживаючих дуже позитивний.

В основному проживаючі в Енергонезалежному будинку оцінюють умови проживання більш позитивно, ніж в традиційних будівлях. Називаються такі переваги:

  • За режим обігріву в енергонезалежному будинку не треба хвилюватись, все функціонує автоматично і надійно.
  • Температура в будинку зимою і влітку практично однакова, або коливання температури незначні.
  • У випадку довгої відсутності в домі немає сенсу встановлювати режим обігріву з пониженою температурою.
  • Дивовижна реакція гостей в домі у літню пору, коли будинок зустрічає гостей приємною прохолодою.
  • Немає необхідності користуватися вікнами, навіть влітку в спальні. У літню ніч більш приємним є повітря від повітряної системи, ніж від відкритого вікна в звичайному будинку.
  • Заміна фільтру в повітряній системі - елементарно проста операція, яка наочно демонструє наскільки чистіше повітря для дихання в будівлі. Все, що потрапило у фільтр, не потрапило в легені.

Жителі одностайно стверджують: «Проживання в енергонезалежному будинку приємне, комфортабельне без всяких побутових клопотів, значно підвищує здорові відчуття і життєвий тонус».

Переваги відновлюваних джерел енергії:

  • Низькі витрати на виробництво енергії
  • Немає потреби в горючих матеріалах
  • Немає потреби в спеціально оснащених приміщеннях для горючих матеріалів, немає потреби їх транспортування
  • Приміщення для відновлюваних джерел енергії не потребують додаткових витрат
  • Кошти на витрати окупаються в короткі терміни
  • Використовують безкоштовну, природну енергію
  • Не мають ніяких шкідливих відходів
  • Підвищена надійність в експлуатації
  • Немає потреби в комині та інших газообмінних пристроях, примусовій вентиляції
  • Комфортна техніка для обігріву та проста в обслуговуванні
  • Потребує мало місця для розміщення і практично безшумна в роботі
  • При роботі не потрібен обслуговуючий персонал
  • Багато різних можливостей по передачі теплоти приміщенню
  • Дуже незначна залежність від цін на енергоносії
  • Дуже довгий термін експлуатації
  • Можливо розмістити в центрі (епіцентрі) теплових загрузок і виключити витрати теплової енергії.

Принцип отримання теплоти із природи тепловим насосом.

Обігрів тепловим насосом – одна з екологічно безпечних та найбільш енергоекономічних в експлуатації обігрівальних систем, яка пропонується для використання. За допомогою теплового насосу заощаджена сонячна енергія з землі, з підземних вод, з повітря «перекачується» в приміщення.

Теплота отримується в процесі стискання газоподібного холодоагенту компресором в закритому контурі, який перетворюється з рідкого стану в пару (газ), відбираючи теплоту з природного середовища. Кількість цієї природної безкоштовної енергії значно більша електричної енергії, затраченої на циркуляцію холодоагенту в круговому процесі. Повна теплова енергія від теплового насосу складається з енергії, витраченої на електричний привід у дію теплового насосу, і відібраної в природі теплової енергії. Відношення безкоштовної природної енергії до ел. енергії на привід СОР (Coefficient of performance) – основний технічний показник ефективності дії теплового насосу.

Тепловий насос включає в себе систему відбору теплоти в природі і систему обігріву приміщень (гарячої води).

Така концепція виконання теплового насосу дозволяє досягнути коефіцієнта використання природної енергії повітряними тепловими насосами 4,5. Іншими типами теплових насосів – 5,5–7,0 при теоретично можливій величині 12,0 разів.

Основна маса теплових насосів має цей коефіцієнт 3,5–4,5 разів. Заощаджена енергія сонця безкоштовна і доступна до використання впродовж всього року, навіть якщо зовнішня температура протягом довгого часу знижується на –28° С.

Як функціонує тепловий насос?

Принцип функціонування теплового насосу

Робоче тіло випаровується і перетворюється в пару, забираючи при цьому необхідне тепло (енергію) із земляного колектора, підземних вод, повітря, використовуючи для цього природне тепло (заощаджену сонячну енергію). Шкроль-компресор стискує газоподібне робоче тіло. При цьому його температура підвищується до необхідної при користуванні. Через теплообмінник енергія робочого тіла передається в опалювальну систему. При цьому вода в опалювальній системі нагрівається, а робоче тіло охолоджується і в процесі охолодження конденсується до рідкого стану. Охолоджена рідина (робоче тіло) може потрапити в подальшому до компресора тільки через регульовану дюзу (система вприскування, вентиль, експансії). Тут важливо те, що дюза пропускає таку кількість робочого тіла, скільки на даний час необхідно для задоволення потреб обігріву. Патентована фірмою «Heliotherm» електронна регуляція вприскування DSI всесторонньо забезпечує найбільш економний режим роботи установки та електроприводу.

Основні типи теплових насосів «Heliotherm».

  1. Теплові насоси, які використовують теплову енергію землі.Існують три можливості використання тепла землі і відповідно три підтипи теплових насосів.
    Теплові насоси з горизонтальним плоским колектором (прямого випаровування).
    1. Теплові насоси з горизонтальним плоским колектором (прямого випаровування).На відповідній кліматичному району глибині у відповідності до потужності теплового насосу закладається необхідна кількість земляних контурів. Ця система дозволяє відбирати до 82% енергії з землі, безкоштовно. Коефіцієнт використання природної енергії до 5,6. Земляні теплові насоси використовують безкоштовно тепло землі. Дуже сприятливо використовувати на новобудовах. При цьому досягається високий коефіцієнт використання природної енергії і витрати в порівнянні з бурінням свердловин незначні. Для земляних колекторів використовуються мідні труби в пластиковому рукаві, через які циркулює робоча речовина (також використовується назва «холодоагент»). Ця робоча речовина має фізичні властивості випаровуватись при температурі до –15° C, відбираючи при цьому тепло землі. В газоподібній формі робоча речовина попадає до компресора теплового насосу, де в процесі стискання отримується висока температура. Потім висока температура газу передається через теплообмінник воді контурів обігріву (обігрів в підлогах). При цьому робоча речовина скраплюється. Через дросель (dsi-Technik) робоча речовина в рідинному стані подається в контури колектору і круговий процес відбору природного тепла починається знову.
    2. Теплові насоси з самоциркулюючими зондами CO2.
    3. Теплові насоси з самоциркулюючими зондами CO2.

      Ця система функціонує з зондами, заправленими CO2, які відбирають тепло землі в процесі самоциркуляції. Це найбільш сприятлива у природоохоронному сенсі система і рекомендується до застосування в заповідних зонах. Коефіцієнт використання природної енергії до 5,0.

      Це означає, що 80% енергії отримується безкоштовно з Вашої земельної ділянки.

      Теплові насоси з зондами CO2 як постійне джерело енергії використовують тепло землі. Для цього облаштовуються глибинні зонди з CO2. Кількість і довжина таких зондів залежить від потужності теплового насосу.

      В CO2-зондах циркулює CO2, який по своїх фізичних властивостях в температурних умовах землі випаровується. У порівнянні із звичайними холодоагентами CO2 в такій формі абсолютно не несе ніякої загрози навколишньому світу. Цей факт сприяє їх використанню в санітарних і заповідних зонах.

      При відборі теплоти зондами з CO2 функціонують два незалежні контури з робочими речовинами.

      В CO2-зонді оксид вуглецю випаровується від стінок зонда теплом землі і самостійно по центру зонда підніма-ється вверх, де CO2 в теплообміннику віддає тепло у контур холодоагенту теплового насосу. При віддачі теплоти CO2 скраплюється і знову стікає по стінках зонда, знову відбираючи тепло землі.

      У газоподібній формі (другий контур) робоча речовина потрапляє до компресора теплового насосу, де у процесі стискання отримується висока температура. Потім висока температура газу передається через теплообмінник воді контурів обігріву (обігрів в підлогах). При цьому робоча речовина скраплюється. Через дросель (dsi-Technik) робоча речовина в рідинному стані подається в контури колектору і круговий процес відбору природного тепла починається знову.

      Переваги теплових насосів з глибинними зондами CO2:

      • Зонди з CO2 – самоциркулюючі, тому немає потреби у насосі циркуляції.
      • Використання теплових насосів з самоциркулюючими CO2-зондами рекомендується до застосування в санітарних і заповідних зонах.
      • Середньорічний коефіцієнт використання природної енергії можливий до 5,5. Таким чином, 82% отриманої теплової енергії це – безкоштовна енергія землі.
      • Використання закритих контурів забезпечує високу ступінь надійності і абсолютно не потребує обслуговування.
      • З Heliotherm DSG-корпусом тепловий насос працює особливо тихо.
      • Відсутність теплових втрат через додатковий теплообмінник.

      За допомогою Heliotherm web control®-Управління тепловий насос керується по мережі Інтернет незалежно від місця знаходження.

      Теплові насоси з зондами з протиобмерзаючою рідиною.

      У цій системі труби наповнено протиобмерзаючою рідиною, яка при циркуляції переносить тепло землі до теплообмінника теплового насосу. Таку систему при наявності земельної ділянки можна виконати і горизонтально.

  2. Повітряні теплові насоси Heliotherm, які використовують як джерело енергії навколишнє повітря.
    Теплові насоси з виносним випаровувачем.
    1. Теплові насоси з виносним випаровувачем.

      У такий спосіб виносний випаровувач установлюється ззовні у визначеному місці. Для цього потрібно зовсім мало площі. Така система ефективна за відсутності земельної ділянки, або при реновації будівлі.

      Повітряні теплові насоси використовують тепло навколишнього повітря. В даному випадку тепловий насос має внутрішню і зовнішню частини, які зв'язані системою циркуляції холодоагенту. Внутрішня частина встановлюється у технічному приміщенні, зовнішня – у сприятливому, визначеному проектом, зовнішньому середовищі.

      Вентилятор, який працює дуже тихо, всмоктує навколишнє повітря і обдуває ним випаровувач, в якому циркулює робоча речовина, що за своїми фізичними властивостями може випаровуватись при навколишній температурі до –15° C. У газоподібному стані робоча речовина поступає до компресора теплового насосу, в процесі стискання нагрівається і віддає цю енергію через плоский теплообмінник системі обігріву.

      Переваги повітряних теплових насосів:
      • Повітря це – енергетичне джерело, яке є повсюди у необмеженій кількості.
      • Система підходить у випадку відсутності земельної площі при санації будівель.
      • Оптимізований вентилятор і Helio-therm-DSG-корпус робить роботу установки виключно тихою.
      • Не потрібно ніяких офіційних дозволів.
      • Закритий круговий процес означає високий ступінь надійності у роботі, немає потреби в обслуговуванні.
      • Ніяких втрат теплової енергії через додаткові теплообмінники.
      • За допомогою Heliotherm web control®-Управління Тепловий Насос управляється по мережі Інтернет незалежно від місця знаходження. Виносний випаровувач можливо монтувати в настінному варіанті.
    2. Повітряні теплові насоси у компактному виконанні.
      Повітряні теплові насоси у компактному виконанні.

      Установка таких теплових насосів можлива в усіх сухих приміщеннях. Особливо вигідні такі теплові насоси при їх установці при санації і реконструкції будівель.

      Такі повітряні теплові насоси використовують безкоштовну енергію навколишнього повітря. Компактна внутрішня установка дозволяє зробити все практично у центрі теплового навантаження. Подача і видалення повітря потребує відповідних повітряних каналів.

      Компактний повітряний тепловий насос всмоктує через відповідний повітряний канал навколишнє повітря і обдуває ним випаровувач, в якому циркулює робоча речовина, яка за своїми фізичними властивостями може випаровуватись при навколишній температурі до –15° C. У газоподібному стані робоча речовина поступає до компресора теплового насосу, в процесі стискання нагрівається і віддає цю енергію через плоский теплообмінник системі обігріву. Відпрацьоване повітря видаляється через відповідний повітряний канал.

  3. Теплові насоси, які використовують теплову енергію підземних вод.
    Теплові насоси, які використовують теплову енергію підземних вод.

    Теплові насоси, які використовують теплову енергію підземних вод облаштовуються мінімум двома свердловинами. Одна із них подає воду з водоносних пластів ґрунту до теплообмінника теплового насосу, де віддається теплота води, інша сприймає цю воду від теплового насосу і повертає назад в водоносний пласт ґрунту.

    Підземні води мають практично постійну річну температуру 7–12° C і є стабільним і надійним джерелом енергії без будь-якої шкоди навколишньому середовищу.

    Процес теплообміну відбувається в двох незалежних теплообмінниках. В одному теплообміннику відбирається теплова енергія підземних вод, яка використовується для випаровування холодоагенту, фізична властивість якого випаровуватись при температурі до –15° C. В подальшому круговому циклі холодоагент в газоподібному стані поступає у компресор і в процесі стискання отримує теплову енергію до 65° C і через свій теплообмінник віддає цю енергію на обігрів приміщення, або підготовку гарячої води. Віддавши теплову енергію холодоагент скраплюється і в рідкому стані через дросель (dsi-Technik) в дозі, необхідній для забезпечення теплових потреб будівлі, поступає в теплообмінник, де випаровується під дією теплоти підземних вод і, таким чином, процес повторюється по новому колу.

    Переваги теплових насосів, які використовують енергію ґрунтових вод:

    • Ґрунтові води протягом року мають стабільну температуру.
    • Незначна площа для облаштування свердловин, що має вирішальне значення на обмежених земельних площах при новому будівництві і при установці теплових насосів у діючих будівлях.
    • Це – закритий контур циркуляції води, який не потребує постійного обслуговування і має високий ступінь надійності.
    • З корпусом Heliotherm-DSG робочий шум практично нижчий, ніж усі інші побутові шуми.

    За допомогою Heliotherm web control®-Управління тепловий насос керується по мережі Інтернет незалежно від місця знаходження.

Інші типи теплових насосів.

Це, в першу чергу, абсорбційні теплові насоси, робочими тілами в яких є вода і аміак. Схему роботи такого насосу можна порівняти з компресійним. Випаровувач, конденсатор і регулюючий вентиль відіграють ту ж саму роль. Решта елементів установки виконує функції термохімічного компресора, відсмоктуючи пари аміаку із випаровувача і стискуючи його перед подачею в конденсатор.

Термоелектричні теплові насоси. Їх робота базується на ефекті Пельтьє, суть якого в тому, що при проходженні постійного струму по електричному колу із двох напівпровідників, теплота виділяється на одному із спаїв і поглинається на іншому. Холодний спай термоелементу відбирає теплоту із навколишнього середовища, а гарячий спай передає цю теплоту в приміщення, або воду для теплопостачання. Коефіцієнт використання природної енергії таких теплових насосів 2–4. Термоелементи виготовляють зі сплавів на основі вісмуту, телуру, селену, свинцю і сурми.

Гібридні теплові насоси це ті, які використовують як джерело енергії природний ресурс і традиційні джерела енергії. Наприклад, якщо протягом сезону обігріву переважає стабільно плюсова температура і тільки незначний період потребує підвищеної потужності обігріву, такі насоси є економічно вигідні для використання.

Технологія Helioplus-System це – комбінований тепловий насос, де гармонійно і економічно обґрунтовано використовуються різні джерела енергії (наприклад, газ), земляні зонди, і теплообмінник на відходах процесу горіння газу. Це принципово новий продукт у галузі енергозбереження. Використовується як для обігріву, так і для охолодження приміщень в потужностях від 40 до 400 кВт, можливе і каскадне використання на більші потужності.

Теплотворність газу + тепловий насос.

Технологія використання газу як джерела теплової енергії детально опрацьована і застосована в практичному використанні. Тут давно використовується як теплота, вироблена у котлах, так і теплота відпрацьованих газів.

В Helioplus-гібридному обігріві використовується теплотворність газу (природного або скрапленого) і тепло землі, ґрунтових вод, навколишнього повітря. На даний час це – єдиний гібридний тепловий насос на ринку.

Helioplus-гібридний обігрів працює на абсорбційному принципі, використовуючи тепло процесу абсорбції аміаку водою. Для цього процесу в тепловому насосі використовується енергія горіння газу і енергія навколишнього середовища.

Використання природного ресурсу.

При використанні гібридного теплового насосу з природним ресурсом на зондах, необхідно три свердловини по 100 м (це рівно половина в порівнянні із звичайним компресійним тепловим насосом).

Можливий гібрид з використанням ґрунтових вод і газу. Для цього потрібно мати можливість в місці установки теплового насосу забезпечити відповідний водний ресурс.

Можливий гібридний тепловий насос зовнішнього розташування. Як правило, такий насос використовує навколишнє повітря, всмоктуючи його вентилятором і відбираючи теплову енергію повітря і як доповнення газ. Така версія дуже придатна, як для обігріву взимку, так і для охолодження влітку.

Повний потенціал можливостей проявляється у той час, коли енергія використовується максимально розумно. Ці показники відповідають застосуванню у готелі, де використовується робота на обігрів взимку, а влітку на охолодження. Причому літнє охолодження одночасно використовується для нагріву води в басейні і гарячого водопостачання.

Розподіл потужності по теплу і холоду в гібридній системі обігріву.

Використання у промисловому виробництві.

Середні і великі підприємства, які використовують газове опалення, значно понизять експлуатаційні витрати на обігрів, застосовуючи Helioplus-гібридний обігрів. Окрім того, це – прекрасна можливість використовувати теплові відходи різноманітних технологічних процесів, які видаляються в повітря і в воду. Використання у готельному господарстві.

Особливістю готелів відповідно виду і оснащеності є високі і різносторонні енергетичні витрати. Дуже багато енергії потрібно для забезпечення потреб здорової життєдіяльності. У будь-який момент, незалежно від сезону, внутрішнє устаткування зобов'язане забезпечити відповідний класу готелю комфорт. Як наприклад, гаряче водопостачання, підігрів води в плавальних басейнах, повітряні кліматичні умови.

З Helioplus-гібридною системою обігріву все це досягається з найменшими експлуатаційним витратами, забезпечуючи готель як теплом, так і холодом.

Частки розподілення енергії в готелі.

У разі потреби додаткової термічної енергії використовується або природній або скраплений газ. Холодова потужність використовується для охолодження у системі кондиціювання повітря, а теплова енергія – на підігрів води в басейні і гаряче водопостачання. Створюється здорова атмосфера з найвищими показниками при найменших енергетичних витратах.

В процесі отримання 73% холодової енергії відповідно виробляється і використовується 164% теплової енергії.

Узагальнення:

  • Теплові насоси це – окремий вид техніки обігріву, де теплота отримується у закритому фізичному процесі стискання газоподібного холодоагенту.
  • Теплові насоси монтуються одночасно з системою забезпечення природним енергетичним ресурсом.
  • Система обігріву від теплового насосу використовує низькотемпературний теплоносій, має свої характерні особливості і є його складовою частиною.
  • Підключення до теплового насосу систем обігріву від опалювального на основі процесу горіння обладнання різко знижує ефективність його роботи.
  • Приміщення для установки теплових насосів не потребують спеціального додаткового устаткування в порівнянні з опалювальною технікою.
  • Теплові насоси не мають взагалі ніяких викидів, тим більше шкідливих.
  • Теплові насоси не потребують обслуговуючого персоналу.
Частки розподілення енергії в готелі.

Сонячна енергія

Використовуючи безпосередньо сонячну енергію ми можемо нагрівати воду, виробляти електричний струм, використовувати її також як доповнення до систем обігріву.

Сонячне тепло

При використанні сонячної енергії проводиться перетворення сонячного випромінювання у теплову енергію в сонячних колекторах. Ця теплота використовується для різноманітних побутових потреб і часто частково доповнює потреби на обігрів будівель або окремих приміщень.

Найчастіше використовують плоский сонячний колектор як доволі ефективний, сприятливий по ціні і надійний в експлуатації. Він складається із плоского абсорбера, прозорого мало відбиваючого світло засклення, теплоізоляції задньої (нижньої сторони) і рами ( найчастіше із алюмінію, або нержавіючого заліза).

Абсорбер у всіх випадках із темного спеціального покриття металічного листа (мідь, алюміній), з яким зв'язані трубки, що відводять тепло. Абсорбуючий шар «збирає» сонячні промені і перетворює їх в теплоту, яка потім проточним Медіумом (термонесучою рідиною – найчастіше водно-гліколевою сумішшю) транспортує теплоту до теплового акумулятора.

Скляне покриття колектора зберігає колектор від дії навколишнього середовища і мінімізує теплові втрати (парниковий ефект). Оптично скло не має рефлекторного ефекту сонячних променів і цим самим підвищує ефективність дії колектора. Теплоізоляція (мінеральна вата) зводить до мінімуму теплові втрати у бокових стінах і задній частині колектора.

Широке розповсюдження отримали також вакуумні колектори, де темний метал посаджено у скляну трубку з додатковими стінками. При цьому теплота виділяється ніби в термосі і по відомій нам схемі з плоским колектором, заощаджується для подальшого використання в побуті. Такі колектори значно дорожче плоских, але потребують значно меншої площі на свою установку, є більш продуктивними і мають менші теплові втрати.

Вакуумні колектори збираються з багатьох окремих трубок, які легко повертаються і, таким чином, ідеально орієнтуються до сонячного випромінювання, що підвищує можливості відбору сонячної енергії.

Типи вакуумних колекторів.

Прямопроточний функціональний принцип, що отримав назву «Heat-Pipes», і згідно з яким термонесуча рідина протікає через вакуумну трубку, відбираючи теплоту абсорбера. Такі колектори орієнтуються на південь з відповідним ухилом, а на плоских дахах можлива також горизонтальна установка.

Є також вид, в якому вакуумна трубка наповнена водою або алкоголем, який випаровується при низьких (близько 25° C) температурах. Конденсат збирається у верхній частині трубки, звідки теплота відбирається термонесучою рідиною. Такі колектори потрібно монтувати з нахилом приблизно в 25 градусів.

З вакуумними колекторами температура нагріву завжди вища, ніж з плоским. Їх основний недолік – висока ціна в порівнянні з плоским колектором і, окрім того, неможливо такий колектор змонтувати вбудованим в дах. Проте вони – єдина можливість забезпечити необхідну потужність при малій площі для установки.

Сонячні батареї.

Окремі зібрані в модуль сонячні елементи називають сонячною батареєю. Батарея виробляє постійний електричний струм, використовуючи пряме і дифузне сонячне випромінювання.

Як працює батарея?

Для елементів сонячної батареї використовуються матеріали з властивостями напівпровідників. Ці напівпровідники при підведенні теплоти або опроміненні світлом є провідниками електричного струму, а при низьких температурах – ізоляторами.

Більше 95% сонячних елементів, які виготовляються в світі складаються із напівпровідників на основі кремнію. В земній корі кремнію 27,6 %. Це доступний матеріал, переробка якого має ту перевагу, що в цьому процесі не виникає ніяких шкідливих відходів.

Кремній належить до головної підгрупи четвертої групи періодичної системи Менделєєва. У його зовнішньому електронному шарі чотири електрони, тому атоми кремнію під час хімічних реакцій можуть прилучати недостатні для завершення шару чотири електрони, або віддавати іншим елементам свої чотири валентні електрони. І тому кремній проявляє валентність або –4, або +4. Більш типовою для нього позитивна валентність, він є напівпровідником «донором», створюючи так званий P-N перехід. У цьому переході при його опроміненні сонячним світлом виникає електричне поле і електричні носії заряду. Якщо до різниці потенціалів, що виникла, підключити контакти, що проводять струм, виникає замкнутий електричний контур, по якому протікає постійний електричний струм, яким користується споживач.

Кремнієві елементи виготовляють розмірами 10 х 10 см, або 15 х 15 см. Верхній прозорий шар покриття захищає елемент і зменшує втрати від рефлексії світла.

Сонячна установка в комбінованому виконанні для гарячого водопостачання і підігріву на широті Києва повинна бути орієнтована на південь і мати нахил не менше 400.

Характеристики сонячних елементів.

Робоча напруга, яка виникає на P-N переході кремнієвих елементів, досягає 0,5 вольта і залежить від величини його опромінення.

100 см² кремнієвого елементу досягає максимуму потужності в 1 000 Вт/м² при сильному опроміненні, при цьому струм підвищується трохи більше 2 А.

Потужність сонячного елементу залежить від його температури. Їх перегрів призводить до пониженої потужності і пониження ККД, який показує, яка кількість сонячного випромінювання перетворюється в корисну сонячну енергію.

При підготовці матеріалів використано технічну та технологічну документацію фірми «ІнтерНатурЕнергі»