Во время подготовки статьи про теплоаккумуляторы и солнечные батареи, мне часто попадалось на глаза одно занимательное видео. Идеей видео было то, что дом строится вокруг буферной емкости-переростка, которая за лето нагревается от солнечных коллекторов до 90 градусов, а зимой отапливает помещение. Преподносилось это все, как оригинальное решение из благополучной Европы. Мне стало интересно, а если спроецировать такое решение на наш уральский климат, каких объемов потребуется этот самый теплоаккумулятор? И сколько он займет места?
Итак, для расчета возьмем все тот же стандартный дом в 300 м2 из предыдущих расчетов, как следует его утеплим, снизив средние теплопотери скажем до 5 кВт на каждый расчетный час отопительного сезона.
Я честно даже боюсь представить, как это надо утеплить дом в 300 м2, чтобы его суммарные теплопотери в среднем не превышали 5 кВт, но для расчета пока примем эту цифру. Денежные затраты на утепление оставим на совести того, кто эту технологию придумал.
Отопительный сезон на Урале длится 7 месяцев или 7*30*24=5040 часов. Простым математическим расчетом мы получаем, что для того, чтобы не превратиться в сосульку и даже не стучать зубами в доме на протяжении долгих зимних 7 месяцев, нам потребуется 5040*5=25 200 кВт*ч энергии.
На Электричестве по дневному тарифу это будет стоить 25 200*6=151 200 рублей по текущему курсу энергосбыта.
Из статьи про теплоаккумулятор мы знаем, что 1 литр воды при остывании на 1 градус отдает 1,16 Вт тепла. Стандартная схема работы буферной емкости - 40-80 градусов, но у нас же бюджет вынесен за скобки, поэтому можно попробовать реализовать режим 30-90.
Придется весь пол и все стены обложить трубами из металлопластика или сшитого полиэтилена, но ничего страшного, бюджет же за скобками...
В таком режиме работы буферной емкости мы получим 60*1,16=69,6 Вт тепла (или 0,069 кВт) с каждого литра. Осталось дело за малым: посчитать объем теплоаккумулятора.
25 200/0,0696=362 068,9 литра, или 362,1 тонны воды.
Для примера мой дом в 2 этажа площадью 180 м2 давит на фундамент с усилием порядка 120 тонн.
Что такое 362,1 тонны воды? сколько места займет такой объем? Предлагаю выполнить и такой расчет:
Имеем дом в 300 м2, допустим он в 3 этажа с подвалом, который в площадь дома не входит (Олигарх строит, от БТИ подвал спрячет, чтоб налог поменьше был). Стандартная высота этажа 3 метра, с учетом межэтажных перекрытий - 3,3 метра. Глубина подвала от уровня пола первого этажа - тоже 3 метра, тогда мы имеем суммарную высоту от пола подвала до потолка 3 этажа 3,3*3+3=12,9 м. Буферную емкость будем изготавливать высотой на сантиметров 50 меньше (надо оставить место под утепление, олигарху в этой буферной емкости придется хранить кипяток от осени до весны). Итоговая высота буферной емкости составит 12,4 метра, а значит ее площадь будет равна 362,1/12,4 29,2 м2.
Для сравнения у меня в доме кухня 3,6х3,6 = 13 м2, а котельная - 15 м2
Для понимания, в центре дома придется выделить место под металлический (полимерный такие температуры не вывезет) столб, наполненный водой, диаметром 6,1 метра (6,1*6,1/4*3,14=29,2 м2. Квадратную емкость таких размеров делать не советую, нагрузки на стенки емкости будут астрономическими). Еще сантиметров 40-50 прибавит изоляция, а в качестве вишенки на торте будет расширительный бак объемом 10% от объема теплоносителя, или 36,2 м3.
Получаются какие то абсолютно астрономические цифры, которые вряд ли можно будет реализовать в частном доме, но с этим можно кое что сделать.
Подумаем, как будем греть такую емкость. Стандартное решение - солнечные коллекторы. летом они замечательно справятся со своей задачей, а вот зимой они безсмысленны, так как при разнице температур в 50-60 градусов (за бортом -20, в коллекторе +40) они уже толком не работают. Поэтому и необходима такая огромная емкость с водой. А если заменить их на солнечные батареи? (с наосами и теплоносителями заморачиваться не надо, нужен будет только инвертор и провода).
Площадь дома как мы помним 300 м2, три этажа, допустим кровля двухскатная, и на юг обращен один из скатов, а это значит что под солнечные батареи можно будет выделить примерно 60 м2 кровли. Площадь одной панели на 400 ватт/час равна 2 м2, т.е. на кровле можно будет в теории разместить порядка 60/2=30 панелей общей пиковой мощностью 12 кВт*ч. (летом) или 6 кВт*ч в зимнее время (если снег с них сметать будете регулярно). Зимой солнце светит в среднем порядка 7,5-8 часов, но полезными будут 5 часов в день, когда солнце выглянуло из-за соседних трехэтажных домов, а значит в день мы получим порядка 6*5=30 кВт*ч энергии, которую с учетом потерь на инвертере ( примерно 5-10%, но мы их пока не будем учитывать) мы передадим на нагревательные элементы в нашей емкости. Итак, за счет замены солнечных коллекторов на солнечные батареи мы получили дополнительные 30 кВт*ч энергии в сутки, или 210 кВт*ч энергии за весь зимний период. Таким для обогрева дома потребуется запасти уже не 25 200 кВт тепла, а "всего" 24 900, что в пересчете на тонны воды всего каких то 24 900/0,0696=357,8 т....
Человеку по имени Сергей, в чьём ролике я увидел такое решение, предлагаю самому произвести расчеты и подумать...
К чему весь этот абстрактный расчет? Просто захотелось проверить теорию, и посчитать на тему "что если..." но если кто то воодушевился идеей, то напишите, очень интересно увидеть реализацию этой идеи вживую, но еще больше интересно узнать затраты и способ изготовления емкости, хотя... если эту емкость изготовить в виде подземного бассейна...
Итак, глубина бассейна допустим 3 метра, (с учетом утепления придется копать на 3,5), необходимая площадь с учетом использования солнечных батарей - 357,8/3=119,27 м2, или 1,2 сотки. Если принять ширину 10 метров, то длина такого бассейна составит 12 метров, а с учетом утепления необходим будет участок11х13 метров. Утеплять такой бассейн придется пеноплексом с толщиной слоя 45-50 см, закрыть такой бассейн придется слоем пеноплекса в 80-100 см, и расположить такой бассейн можно будет на участке. Это уже вполне реальная конструкция, но необходимо будет в системе отопления использовать материалы, не подверженные коррозии, так как в воде такого бассейна будет много кислорода, а для эффективной работы системы отопления придется использовать воду непосредственно из бассейна.
И да, купаться в этом бассейне не советую, сваритесь, а если не сваритесь, то отравитесь, вода будет далеко не первой свежести.
Кстати, а хватит ли 12 кВт*ч энергии для нагрева этого бассейна/емкости?
Летом солнце светит порядка 12-13 часов, примем 12 часов, но уменьшим эффективность до 10 кВт*ч (учтем утро и вечер, когда солнце светит не в полную силу + пасмурные дни).Помним, что нам необходимо накопить 24 900 кВт энергии. 24 900/10/12=207,5 дней, или 7 месяцев. Не хватает, необходимо уложиться в 5 месяцев, а значит необходимо 24 900/5/30/12=13,84 кВт*ч, или примерно 42 панели, которые займут 84 м2 (как раз можно будет разместить над бассейном).
