Раскрываем секреты инженерного оснащения первого российского Активного дома.
В предыдущей серии статей "Первому в России «Активному дому» - 10 лет: раскрываем его секреты" (См. Часть 1, Часть 2, Часть 3, Часть 4, Часть 5, Часть 6, Часть 7, Часть 8, Часть 9, Часть 10) мы подробно рассказали о конструкции и технологии строительства первого в России Активного дома. Теперь настала очередь поговорить об инженерном оснащение этого строения: системах и устройствах, обеспечивающих дом теплом, энергией, здоровым микроклиматом и т.п.
Для начала давайте разберёмся, откуда дом черпает ресурсы. Начнём с источников тепла.
Откуда берется тепло?
Системы горячего водоснабжения и отопления дома снабжаются теплом по схеме, которая объединяет солнечные водяные коллекторы и тепловой насос. Начнём с солнечных коллекторов.
Размеры каждого солнечного коллектора CLI S06 (Velux, Дания) — 118х114 см. На крыше активного дома расположены 13 таких коллекторов, смонтированных только на южном скате кровли, что позволяет им получать максимальное количество энергии. Они образуют две группы, в одной из которых семь коллекторов, в другой — шесть (общая площадь — 15,6 м2).
Коллекторы установлены непосредственно на кровельное покрытие с помощью оклада (напомним, что кровельным покрытием в данном случае служит ПВХ-мембрана, спрятанная под декоративной деревянной декоративной обшивкой крыши). При этом коллекторы лежат в одной плоскости с мансардными окнами Velux, имеют одинаковый с ними размер, и потому визуально почти ничем от них не отличаются.
Обе группы коллекторов подсоединены к баку для хранения нагретой воды TTF 950 (Velux), снабжённому насосной станцией и системой автоматики. Этот сосуд объёмом 950 л состоит из двух ёмкостей, смонтированных по системе «бак в баке». Меньший из них (250 л) используют для горячего водоснабжения, второй (700 л) — для системы отопления. Нагретую солнечными коллекторами воду применяют преимущественно для ГВС (она обеспечивает 70 % годовой потребности) и лишь частично для отопления (8 % годовой потребности).
Можно предвидеть вопрос читателей: «Как же эти коллекторы будут работать зимой? Не занесёт ли их снегом?» Производитель заранее продумал этот вопрос — в системе автоматики предусмотрена программа, включающая насос в режиме реверса, и тот начинает гнать поток нагретого теплоносителя (им служит пропиленгликоль) через коллекторы, вызывая таяние покрывшего их снега (при этом температура в баке не опускается ниже комнатной). Эта же автоматика останавливает работу насоса, если температура воды в коллекторе становится ниже температуры воды в баке (например, ночью), что позволяет избежать охлаждения воды в баке теплоносителем.
Второй, основной источник тепла — тепловой насос DHP-L Opti Pro 10 (Danfoss, Дания) с модулем пассивного охлаждения. Его размеры (В х Д х Ш) — 1538 х 690 х 596 мм. Масса — 62 кг. Принцип работы насоса практически такой же, как бытового холодильника: «отнять» тепло у продуктов, при этом охладив их, и передать его в испаритель. Однако холодильник с помощью тепла, взятого у съестных припасов, нагревает только собственный испаритель (от него греется лишь комнатный воздух, что зимой, может быть, и полезно, но летом создаёт дискомфорт). А тепловой насос передаёт тепло, «отнятое у продуктов», теплоносителю, циркулирующему в системе отопления дома, то есть использует его на благо человека.
Но где взять источник, у которого тепло можно «отнимать» бесконечно долго? В роли таких источников способны выступать атмосферный воздух или вода (грунтовая, озёрная либо проточная). Для геотермального насоса источником тепла является грунт ниже глубины промерзания. Именно этот вариант считается более надёжным (земля на значительной глубине имеет постоянную положительную температуру), но в то же время более трудоёмким и дорогостоящим, поскольку требует прокладки длинных трубопроводов в грунте.
Чтобы проложить такие трубопроводы, монтажники пробурили в разных местах прилегающего к дому участка восемь скважин диаметром 160 мм и глубиной 30 м. В каждую из них опустили двойной U-образный зонд, который состоит из четырёх труб, выполненных из полиэтилена высокого давления, и соединяющего их попарно наконечника (расчётный срок службы зонда — 50- 80 лет). Затем зазор между стенками скважины и трубами коллектора заполнили бетонитом, чтобы улучшить теплопередачу. Трубы соединили с установленным в доме теплообменником и в полученный таким образом внешний контур залили незамерзающий теплоноситель — 30%-й раствор пропиленгликоля.
Работает тепловой насос так. Циркуляционный насос прокачивает по внешнему контуру теплоноситель, который при этом нагревается от земли на несколько градусов, а затем уже внутри агрегата через теплообменник (испаритель) отдаёт тепло фреону, циркулирующему по внутреннему контуру теплового насоса. Фреон нагревается, переходя при этом из жидкого состояния в газообразное, и попадает в компрессор. Там «газ» сжимают при высоком давлении, и его температура значительно возрастает. Далее этот горячий продукт поступает во второй теплообменник — конденсатор, где передаёт своё тепло теплоносителю, циркулирующему в трубопроводах системы отопления дома. Отдав тепло, фреон вновь превращается в жидкость, но всё ещё находится под высоким давлением. Чтобы его снизить, хладагент пропускают через дроссельный клапан и снова направляют в испаритель. Далее цикл повторяется.
Конечно, для работы такой системы необходима электроэнергия, причём в достаточно большом количестве. Но привлекательность теплового насоса заключается как раз в том, что, затратив на его работу 1 кВт электроэнергии, можно получить 3-5 кВт тепловой энергии. Проведённые в первом российском активном доме измерения подтвердили, что 1 кВт израсходованной электроэнергии превращается в среднем в 3,6 кВт тепловой энергии. Согласитесь, весьма выгодный показатель.
Кроме того система с тепловым насосом может не только обогревать дом с помощью тёплых полов, но и с их же помощью охлаждать его в случае, если мощности системы охлаждения поступающего воздуха окажется недостаточно. Для этого компрессор теплового насоса отключается, но насос, обеспечивающий циркуляцию во внешнем контуре, должен продолжать работать. Поступающий из скважины теплоноситель будет охлаждать воду, циркулирующую по тёплым полам, и те охладят помещения.
Как совмещаются тепловой насос и солнечные коллекторы? Полученная с помощью коллекторов горячая вода попадает в бак-аккумулятор (именно поэтому он имеет ёмкость 950 л), и автоматика системы сама определяет, достаточно принесённого тепла или нет. В первом случае тепловой насос выключается, а во втором — включается и подогревает воду до нужной температуры. В результате, по расчётам, тепловой насос обеспечивает 8 % тепла, необходимого для системы ГВС, и 92 % —для системы отопления.
Продолжение следует
Номер статьи в рубрикаторе журнала WOODFOCUS - 14.01.01.
Хотите регулярно читать интересные статьи на тему деревянной архитектуры и строительства - подписывайтесь на наш канал на платформах:
ЯRUS - https://yarus.ru/feed/19291
Яндекс-Дзен- https://zen.yandex.ru/id/6223590ba3cab778193cddb1?lang=ru PABLIKO-https://pabliko.ru/@woodfocus/
#активный дом #пассивный дом #энергосберегающий дом #энергоэффективное здание #солнечные водяные коллекторы #тепловой насос #строительство #технология строительства #геотермальный контур #схема работы теплового насоса