Автономный дом – это реальность

М. Гусалов

Идея постройки полностью автономного и экологичного дома не нова. Сегодняшние энергоэффективные технологии позволяют реализовать эту концепцию на практике. В этой статье пойдет речь об одном из уже построенных автономных домов

Автономный дом – это здание, в котором потребление энергии происходит в такой же или даже в меньшей степени, чем ее производство. В первом случае мы получим «здание нулевого энергопотребления» или «здание с почти нулевым энергопотреблением» (ZEB, NZEB), во втором – «зданием плюсовой энергии» (E+, E++). Так называемые «пассивные дома» нельзя считать полностью автономными, поскольку они зависимы от внешнего энергоснабжения, хотя и в небольшой мере. Подробнее о концептуальных особенностях зданий, потребляющих меньше энергии, чем они сами ее вырабатывают, см. в статье «Перспективы развития HVAC», журнал AW-Therm, № 5-2017.

Особенности постройки…

При строительстве автономных домов традиционные строительные материалы, такие, как кирпичи, камень, бетон, используются в значительно меньшей степени. Им на замену приходят пористые облегченные материалы с повышенными теплоизоляционными качествами (минеральная вата, пеностекло и даже солома). К тому же, с экологической точки зрения их использование более оправдано. Общая масса автономных домов значительно меньше, чем у традиционных. Небольшой автономный дом может вообще не нуждаться в привычном фундаменте, используются т. н. винтовые сваи. Каркас зданий часто изготавливают из металлопрофиля из особых сплавов и с покрытиями с высокой коррозионной стойкостью. Но также применяют и деревянные конструкции.

Применение древесины, как и других органических материалов, не увеличивает пожароопасность: они пропитаны специальными негорючими веществами.

Конструктивно автономные дома часто выполняют по модульной схеме. Это позволяет намного сократить сроки всего процесса сооружения здания. Отдельные модули имеют высокую степень «префабрикации», т. е. заводской готовности. Их изготавливают на отдельном производстве, и собирают непосредственно на месте строительства. Модульная конструкция также упрощает монтаж коммуникаций – они проложены еще на заводе, на месте сборки их остается только соединить между собой.

… и функционирования

Автономные дома характеризуются высокой энергоэффективностью и рациональным потреблением ресурсов. Но их главная черта – возможность производить энергию в достаточных количествах для обеспечения как минимум собственных потребностей.

Автономные дома используют различные способы получения энергии из ВИЭ прямо на месте расположения дома – энергию, произведенную, собственно, самим домом. Распространенным и удобным способом получения энергии является применение фотовольтаических солнечных панелей. Современные PV-панели имеют высокую энергоотдачу и малую степень деградации характеристик. Например, панель Talesun 260W (рис. 1), обеспечивает электрическую мощность до 260 Вт и за первые 10 лет ее свойства останутся на уровне не ниже, чем 90%. При достаточном освещении избыток электрической энергии может направляться в общую электросеть («зеленый тариф»), либо накапливаться в домашних аккумуляторных батареях. От них дом получает питание при пиковых нагрузках потребления, в период отсутствия (например, ночью) или недостаточного солнечного излучения (зимняя облачность). Кроме фотовольтаических панелей могут применяться и ветровые электростанции. Но этому должно способствовать расположение дома и характеристики шумности ветрогенератора. Полученная электроэнергия используется для охлаждения здания в теплую пору и для обогрева – в холодную.

Рис. 1. Фотовольтаическая солнечная панель Talesun

Для обогрева и охлаждения помещений также часто используют тепловые насосы (ТН). В зависимости от расположения дома можно выбирать наиболее подходящий тип ТН: «воздух-вода», «вода-вода» или «земля-вода». Особое значение приобрели ТН типа «воздух-воздух» и «воздух-вода», их можно смонтировать практически в любом доме. Для их работы используется рассеянное тепло в окружающем воздухе. Насосы типа «вода-вода» и «земля-вода», могут обеспечивать тепловую мощность до 500 кВт (например, модель TH-470 имеет тепловую мощность 497 кВт). Однако для автономных домов, обладающих высокой степенью теплоизоляции оболочки здания и светопрозрачных конструкций, такая мощность излишня. Производители ТН, как например, MIDEA, предлагают модели, доступные в вариантах с разной мощностью: 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 16 кВт. Можно всегда подобрать подходящее изделие, максимально снизив возможную переплату из-за избыточной производительности. Кроме отопления, тепловые насосы могут обеспечивать дом горячей водой. Для ГВС можно использовать и солнечные коллекторы – вакуумные или плоские. Совместное использование фототермальных коллекторов в сочетании с ТН позволяет полностью покрыть потребности в горячей воде на протяжении всего года.

Рис. 2. Тепловой насос типа «воздух-вода» MIDEA

Солнечные коллекторы эффективно поглощают тепловую компоненту солнечного света. Например, плоские солнечные коллекторы Calpak (рис. 3) с мощностью модуля 1,4 и 1,8 кВт имеют КПД 76,4% и гарантию от производителя на 10 лет. Использование экологических материалов и получение энергии из возобновляемых источников делают автономный дом дружественным к окружающей среде. Фактор экологичности проявляется также и в водоснабжении. В автономных домах часто используют дождевую воду для бытовых потребностей. Она тщательно фильтруется, а потом используется для стирки, смыва в унитазах, полива растений и т. д. Систему технического использования воды иногда делают замкнутой. Для этого применяют различное фильтровальное оборудование.

Рис. 3. Солнечные коллекторы Calpak

Пример практической реализации

Чтобы наглядно представить, что собой представляет автономный дом, обратимся к проекту, который реализовала компания Romstal (рис. 4). Дом общей площадью 170 м² имеет два этажа. Источником электроэнергии для него служат 22 фотовольтаические солнечные панели, а два солнечные коллекторы обеспечивают дом горячей водой. За год его эксплуатации жильцы израсходовали всего 4330 кВт энергии, а его энергогенерирующие системы произвели более 6844 кВт.

Рис. 4. Пример автономного дома

Разница направлялась в общую электросеть, а средства, полученные по «зеленому тарифу» стали прямой компенсацией инвестиционных расходов. Дизайн интерьера тщательно распланирован (рис. 5).

Рис. 5. Разработка проекта автономного дома требует особого внимания к мелочам

В здании в течение всего года поддерживается комфортная температура и влажность, а воздух насыщен кислородом на необходимым уровне. В этом большую роль играет достаточное количество растений, которые органично вписываются в интерьер (рис. 6). Благодаря продуманному дизайну, большую часть дня дом освещен естественным светом.

Рис. 6. Необходимый баланс кислорода и углекислого газа в атмосфере автономного дома поддерживают растения

Высокий уровень энергоэффективности обеспечивают автоматические системы контроля энергопотребления. Всеми процессами и работой всех систем можно управлять с экрана смартфона или компьютера, причем с любой точки планеты – через Интернет. Интеллектуальный анализ данных о потреблении, настройка индивидуальных графиков работы климатического и другого оборудования, позволяют существенно улучшить энергоэффективность и комфорт.

Несмотря на все новации и использование современных технологий, постройка и обустройство этого дома обошлись всего на 20% дороже по сравнению с домом традиционной конструкции. Материалы, из которых изготавливаются элементы здания, могут быть переработаны без вреда для окружающей среды и повторно использованы. Отсутствие потребности в сжигании ископаемого топлива не создает дополнительной эмиссии углекислого газа.

Автономность от внешних источников энергоснабжения придает владельцам такого дома уверенность и экономическую независимость в условиях постоянного подорожания стоимости энергоресурсов.

Инженерные системы выработки энергии из возобновляемых источников и технологии оптимизации энергопотребления продолжают развиваться, и становятся все доступнее. Это открывает широчайшие перспективы для строительства индивидуальных автономных домов во всех регионах страны. В Украине уже целый ряд компаний занимается проектированием и постройкой автономных домов. В результате – увеличивается конкуренция, приобретается необходимый опыт, повышается качество и постепенно снижаются цены. И в совсем недалеком будущем постройка автономных домов из разряда пилотных проектов перейдет к этапу массовой практики и станет обычным делом.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 11 552