В дополнение к ранее опубликованному материалу
Решение задачи энергоэффективности дома условимся понимать как задачу максимально полного полезного использования тепловых и электроэнергетических потоков с частичной генерацией последних. Цель решения задачи энергоэффективности – значительное и максимально возможное снижение денежных затрат на отопление и электроэнергию, что отличает такое решение от решения задачи энергоавтономности и автономной электрогенерации, когда в первую очередь необходимо обеспечить весь объем потребления энергии. При этом в ряде случаев, если весь объем генерируемой энергии, в первую очередь электрической, имеет меньшую стоимость, чем сетевая электроэнергия, решение двух этих задач может совпадать.
Предлагаемая схема в первую очередь пригодна для вновь строящихся зданий, хотя если дом имеет хорошую теплоизоляцию и каналы приточно-вытяжной вентиляции, то данное схемное решение в большинстве случаев будет пригодным и для него.
Технико-экономический эффект от внедрения ниже описываемого решения состоит в двухкратном и более снижении затрат на отопление и электроэнергию. При этом оборудование не требует или практически не требует обслуживания, а назначенный срок его эксплуатации измеряется десятками лет, что целиком оправдывает затраты на него.
В основу технологической схемы энергосберегающего и генерирующего оборудования дома положена идея перераспределения тепловых потоков с отбором избытка тепла для генерации электроэнергии, а в летний период – холода.
Технологическая схема включает в себя термоаккумулятор (теплоизолированную емкость с водой или раствором антифриза), на который завязаны положительные (привносящие тепло) и отрицательные (отбор тепловой мощности) тепловые потоки оборудования.
Оборудование, дающее тепловые потоки, это:
- ИК-коллектор – устройство, размещаемое на крыше дома или отдельно стоящее, обеспечивающее нагрев теплоносителя за счет солнечного тепла.
Горячий контур теплового насоса, позволяющего рекуперировать тепло воздуха в вытяжной вентиляции.
Справка. Около 50% тепла, затрачиваемого на отопление, расходуется на компенсацию тепловых потерь вентиляции. Тепловой насос позволяет рекуперировать 60% от этого тепла с минимальным расходом электрической энергии (на 1 кВт электроэнергии генерируется 5–5,5 кВт тепловой энергии, расходуемой либо на выработку электроэнергии, либо на нужды отопления, в зависимости от соотношения их дефицита в текущий момент времени). Оставшиеся 35–36% тепла рекуперируется с помощью специального рекуперативного теплообменника, охлождающего воздух вытяжной вентиляции до температуры всего лишь на 4–5 градусов выше забираемого воздуха из атмосферы, подаваемого в канал приточной вентиляции. Такой рекуперативный теплообменник является энергетически зависимым, но потребление электроэнергии мало, порядка 50–70 Вт на 1 кВт рекуперируемой тепловой энергии. В целом же удается практически полностью рекуперировать тепло вытяжной вентиляции, вернув его в помещение, тем самым снизив затраты на отопление почти вдвое.
- Тепловой котел (контур отопления) – источник тепла в условиях, когда котел может производить избыток тепла, расходуемого на отопление. Однако контур отопления может создавать и отрицательный тепловой поток, отбирая тепло из теплового аккумулятора, когда есть недостаток тепла на отопление.
Оборудование с отрицательным тепловым потоком (забирающее тепло):
- Собственно, ORC-электростанция, производящая электроэнергию дешевле сетевой для ее частичного или полного замещения (электроэнергия подается потребителю через согласующее фазы устройство).
- АХМ – абсорбционная холодильная машина – источник холода для охлаждения воздуха в теплый период года (при этом и тепловой положительный поток от ИК-коллектора будет максимальным, покрывая потребности в тепле как для АХМ, так и для ORC-электростанции).
Соотношение распределения тепловых и потоков электроэнергии внутри схемы различное и определятся алгоритмом управляющего устройства в зависимости от текущих климатических факторов.
Достоинствами предложенной схемы, кроме высокой технико-экономической эффективности, является использование ранее созданных НИИЭПФ и хорошо проверенных ее элементов (единиц оборудования), обеспечивающих ресурс работы многие десятилетия в отсутствии необходимости их обслуживания.
Настоящей публикацией мы приглашаем к сотрудничеству проектные и строительные организации для совместного внедрения описываемых решений в практику.