Энергоэффективный дом

Ежегодные повышения тарифов на водоснабжение, электроснабжение и отопление заставляют искать альтернативные ресурсосберегающие варианты, которые помогут снизить коммунальные расходы. На рынке уже появились отдельные технологические решения и строительные материалы, позволяющие решать эти задачи. Однако, как правило, они имеют достаточно узкую направленность и не обеспечивают комплексного подхода. А ведь и применение энергосбережения, и использование альтернативных источников энергии позволяет ощутимо снизить расходы на содержание дома, что является наиболее актуальным для частной жилой застройки. Здание с малым энергопотреблением и почти полной энергонезависимостью называют энергоэффективным домом. А здание, отвечающее наивысшим требованиям и стандартам энергосбережения, именуется пассивным или нулевым домом. Энергопотребление пассивного дома в умеренном климате снижено на 90%, в холодном – может быть уменьшено в 2-3 раза по сравнению с обычным зданием. При проектировании энергоэффективного здания применяется принцип использования всех существующих возможностей сохранения и получения тепла. Дом нуждается только в относительно незначительном отоплении в зимний период, благодаря минимальным теплопотерям. Отопление пассивного дома осуществляться теплом, выделяемым бытовыми приборами, проживающими людьми и альтернативными источниками энергии, горячее водоснабжение предусматривается за счет установок возобновляемой энергии.

Объемно-планировочные и конструктивные решения энергосберегающего дома предусматривают применение эффективных теплоизоляционных облицовочных материалов толщиной 25-40см, оконных блоков с высоким уровнем теплозащиты и проектирование тамбуров при входах. Эти подходы существенно снижают энергопотери на обогрев улицы. «Внутренняя начинка» помещений может потребовать установку комплекса «умный дом» и использование системы освещения с применением светодиодных и энергосберегающих ламп.

Теплоснабжение нулевого дома осуществляется с помощью тепловых насосов, солнечных коллекторов, термовихревых установок и отопительных котлов. Наиболее инновационными признана постройка тепловых насосов и установка солнечных коллекторов.

Принцип действия теплового насоса заключается в том, что тепло из окружающей среды (земли, воздуха или воды) поступает в насос, где циркулирует фреон, и нагревает его. Фреон, охлаждаясь в конденсаторе (теплообменнике), отдает энергию теплоносителю, который и поступает на отопление здания. Считают, что наиболее оптимально использовать такой теплоноситель при проектировании и обустройстве теплых полов.

Солнечный коллектор это установка, использующая солнечную энергию для получения отопления и горячего водоснабжения. Принцип действия коллектора заключается в передаче поглощенной солнечной энергии на медные трубки, по которым движется теплоноситель. Как правило, энергии солнца в летний период хватает на обеспечение нужд горячего водоснабжения, в зимний период – это является дополнительным источником тепла. Солнечные коллекторы могут быть нескольких типов: промышленные, плоские, с концентраторами, вакуумные и комбинированные. Наиболее высокий КПД зарегистрирован у вакуумного коллектора, поэтому он является самым оптимальным в климатических условиях с низкими температурами.
 

Кроме разработок по теплообеспечению в нулевом доме предусматривается и локальная система электроснабжения. Она может осуществляться при помощи индивидуальных ветрогенераторов малой мощности, солнечных установок (модулей) и гибридных (комбинированных) систем.

Ветроустановки, мощностью не более 5-10 кВт, могут обеспечить потребителя необходимым и достаточным количеством электроэнергии. В принципе действия установки заложено превращение энергии движения ветра сначала в механическую, а затем в электрическую энергию. Основными элементами ветрогенератора являются: мачта, ротор, генератор, аккумулятор и инвертор, который постоянное напряжение (24 В) преобразует в переменное (220 В). Срок службы ветроустановок достигает 20 - 30 лет.

Солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ) или как их еще называют солнечные модули преобразуют солнечную энергию за счет фотоэффекта непосредственно в электрическую. Используемый фотоэлемент влияет на КПД всей установки, а заодно и на цену солнечной батареи. Самый дешевый из фотоэлементов создан на основе аморфного кремния, самый дорогой – кремния монокристаллического. Уже доказано, что солнечные модули являются надежным и достаточно стабильным источником электрической энергии, особенно в южных районах. Однако с учетом того, что максимальное энергопотребление приходится на зимний период, когда наблюдается минимальная величина солнечного излучения, удовлетворить полностью потребности дома в этот период только за счет солнечных батарей не удастся.

В этом случае наиболее оптимальной окажется комбинированная система электроснабжения. Ветроустановка или солнечный модуль при соответствующих погодных условиях вырабатывает электроэнергию, которая идет на зарядку аккумуляторов и непосредственно на потребление. При проблемах с выработкой энергии включается дизель-генератор. Он восполняет недостаток и обеспечивает бесперебойное электроснабжение здания.

Нулевые дома с успехом строятся и уже функционируют в странах Западной Европы. В России - это пока еще новшество. Однако с учетом удобства, эффективности, экономичности и экологичности подобных зданий, постройке пассивных домов может принадлежать будущее.