|
| |
  |
На главную Теплоизоляция и экономия энергии Глава 8
Обогрев экодома
Традиционные системы обогрева на угле, жидком топливе трудоемки, неудобны и более всего загрязняют отходами природную среду. Чтобы этого избежать, надо использовать систему обогрева, которая не требует много топлива, а в доме при этом тепло и уютно. Это можно сделать за счет накопления летней энергии, ее сохранения и последующего использования зимой.
При этом система теплообеспечения должна быть дешевой, простой при изготовлении и надежной в эксплуатации.
В качестве основного источника энергии для обогрева экодома надо использовать солнце и незначительное количество растительного топлива (солома, дерево, биогаз) для приготовления пищи и в критических ситуациях. В определенных местах, где есть возможность, целесообразно использовать энергию ветра и воды. Кроме того, в некоторых местах можно использовать геотермальные источники. Единственный ист. энергии, который есть везде - это солнце.
на данный момент так же невозможно в больших масштабах отказаться от угля, нефти и газа. Поэтому, как промежуточный вариант, для отопления экодома будут использоваться невозобновляемые энергоносители , но их расход в экодоме в несколько раз меньше, чем в обычном доме.
основными теплогенераторами для экодома являются воздушные и водяные солнечные коллекторы и эффективные печи медленного горения с каталитическим дожигом горючих газов.
Так как экодом - это относительно небольшое здание, распределять тепло по экодому можно с помощью естественной конвекции и лучистого обогрева.
В цикле жизнедеятельности человек готовит пищу, сам выделяет тепло, использует бытовые приборы для освещения, слушает музыку, смотрит телевизор, работает на компьютере. На первый взгляд эти источники выглядят незначительными, но при такой теплоэффективности, которой обладает экодом, они все вместе могут играть существенную роль в его обогреве.
Если построить теплый экодом, как описано в предыдущей главе, то прямое использование солнечной энергии с середины февраля по май и с сентября по октябрь, обеспечит экодом теплом.
В этот период отапливать экодом легче всего при помощи воздушных солнечных коллекторов. Типичная система воздушного солнечного обогрева представлена на Система состоит из воздушного солнечного коллектора, воздуховодов, вентилятора. Если температура в помещениях недостаточна, то горячий воздух из коллектора попадает в комнату. Более холодный воздух из комнаты подается в воздушный коллектор и подогревается в нем. Если в помещениях тепло, то горячий воздух поступает в тепловой аккумулятор. Воздух начинает циркулировать, когда работает вентилятор, который приводится в действие солнечной батареей. Такая система удобна тем, что вентилятор работает только , когда солнечная батарея вырабатывает электричество и именно в это же время солнечный коллектор нагревает воздух. Весной осенью система работает на нагрев помещения и на накопление тепла в суточном аккумуляторе. Летом эта энергия накапливается в сезонном аккумуляторе.
Воздушная система солнечного обогрева с принудительной вентиляцией.
Воздушный солнечный коллектор - главный элемент системы воздушного солнечного обогрева. Его конструкция весьма проста (Рис 6. . Теплоизолированная снизу зачерненная поверхность является дном плоского ящика. Сверху этот ящик закрыт стеклом или другим прозрачным материалом (в настоящее время часто применяются двухслойные пластиковые покрытия). Видимый свет поглощается зачерненной поверхностью, нагревает ее, а она,, нагревает воздух в коллекторе. Нагретый воздух подается в помещение.
Площадь воздушных коллекторов, необходимая для нагрева помещений в экодоме определяется теплотехническими параметрами дома. В отсутствии солнца недостаток тепла компенсируется дровяной печью медленного горения с каталитическим дожиганием горючих газов.
Замечание. Воздушные коллекторы не обладают высоким коэффициентом полезного действия, но они просты и дешевы в изготовлении и в эксплуатации. Производство воздушных солнечных коллекторов не сложное. Для создания долговечных и устойчивых к погодным воздействиям в условиях сурового климата конструкций целесообразно использовать в качестве теплоизолятора пеностекло.
Воздушный солнечный коллектор с турбулизатором, повышающим эффективность нагрева воздуха.
В настоящее время солнечная система обогрева не в состоянии обеспечить полностью отопление дома весь отопительный период. Поэтому для подогрева экодома используются дополнительные печи на растительном топливе. Самые лучшие - это дровяные печи медленного горения с каталитическим дожигом горючих газов ( 6. . Низкие теплопотери экодома позволяют использовать печи малой мощности. Кроме того, дрова являются возобновимым источником энергии.
Каталитическая печь медленного горения.
Замечания. Подобные печи имеют k полезного действия 55-75%. Они оборудуются воздуховодами, обеспечивающими подачу теплого воздуха в разные помещения для их быстрого нагрева. Эти печи легко совместить с суточным водяным аккумулятором, в котором можно дополнительно снять остаточное тепло дымовых газов. Зола является ценным удобрением.
Эта печь может выполнять дополнительную функцию газогенератора и получающийся горючий газ можно отводить и использовать для приготовления пищи или выработки электроэнергии.
Основными источниками горячей воды для бытовых нужд в экодоме являются каталитическая печь медленного горения и водогрейная установка с водяными солнечными коллекторами.
Водогрейные системы, использующие солнечную энергию, бывают двух типов: с естественной и принудительной циркуляцией воды.
На представлена принципиальная схема системы приготовления горячей воды с естественной циркуляцией. Такие установки называются термосифоны. В них используется механизм естественно конвекции, которая возникает за счет того, что нагретая в солнечном коллекторе теплая вода легче холодной. За счет этого теплая вода поднимается в бак-аккумулятор, который необходимо размесить выше верхней части коллектора на высоту примерно 60 см.
Термосифонная водогрейная система с водяным солнечным коллектором.
Замечание. Эта система не требует перекачивающего насоса и электроэнергии, но накладывает ограничения на конструкцию и способы ее размещения в экодоме. Термосифонные водогрейные системы целесообразно применять для летнего душа, летней кухни и других подобных случаях.
Более удобна с позиции произвольного ее размещения водогрейная система с принудительной циркуляцией ( 6. . Составными частями солнечной установки для подогрева воды с принудительной циркуляцией являются плоский коллектор, бак-аккумулятор, трубопроводы, насос и система управления. Эта система предусматривает автоматическое регулирование. Каждый раз, когда температура воды в верхней части коллектора становится выше температуры воды на дне бака-аккумулятора на загодя заданное число градусов, включается насос. Вода прокачивается по системе до тех пор, пока температура не выровняется в баке и коллекторе за счет нагрева или не снизится уровень солнечного излучения. В Сибири в контуре через солнечный коллектор необходимо прокачивать жидкость, не замерзающую на морозе, а тепло в бак-аккумулятор передавать через теплообменник.
Система солнечного нагрева воды с принудительной циркуляцией.
Замечание. На данном этапе, когда так же не налажено производство такого оборудования, надо использовать подогреватели воды, использующие электричество, газ, дрова или их комбинацию. Для накопления необходимого объема горячей воды для бытовых нужд целесообразно использовать водяной суточный бак-аккумулятор.
При проектировании необходимо предусмотреть, чтобы летом эта система работала в автономном режиме, но в то же самое время водогрейная система должна являться составной частью отопительной системы экодома.
Водяной солнечный коллектор - главный элемент системы солнечного нагрева воды. В отличие от воздушного, коллектор на жидком теплоносителе имеет замкнутую систему, которая включает коллектор и теплообменник. По этой системе циркулирует незамерзающая и не выделяющая при нагревании накипь жидкость. Теплообменник размещается в нижней части бака-аккумулятора.
Замечание. Жидкостной солнечный коллектор может использоваться , когда тепловыделения больше теплопотерь. В условиях климата Сибири это предъявляет повышенные требования к теплозащите водяного солнечного коллектора.
Суточный водяной аккумулятор тепла является активным элементом тепловой системы экодома. Суточный водяной аккумулятор тепла устанавливается внутри дома, в том числе он может быть встроен в одну из межкомнатных перегородок. Аккумулятор представляет собой полую стену, в которой размещены баки, заполненные водой. Через эти баки проходят дымовые трубы от каталитической печи медленного горения, которые подогревают воду в баках. Принципиальная схема отопления приведена на Источниками нагрева водяного аккумулятора кроме каталитической печи медленного горения, могут быть использованы система воздушного солнечного отопления и система солнечного подогрева воды. Внешняя теплоизоляция аккумулятора - деревянная, кирпичная или из газобетона, - служит для понижения температуры обогревающей поверхности примерно до 40 оС. Теплоизоляция обеспечивает медленное остывание бака-аккумулятора с тем, чтобы температура в комнате поддерживалась в приемлемом диапазоне температур.
Замечание. Аккумулятор должен быть сконструирован так, чтобы можно было легко делать его профилактику, промывку, чистку.
Рис Суточный водяной аккумулятор тепла.
Тепловые аккумуляторы подразделяются на суточные и сезонные. Кроме многофункционального активного суточного водяного аккумулятора на практике используются пассивные аккумуляторы тепла из материалов с высокой теплоемкостью, например, кирпич или грунтоблоки, из которых построена печь, массив внутренней части ограждающих конструкций, межкомнатные перегородки, гравий, засыпанный в специальные контейнеры, грунт под домом. За счет теплопроводности такие аккумуляторы быстро теряют энергию. Их используют для увеличения тепловой инерции дома. Это выгодно, когда они выполняют функции конструктивного элемента дома, при простой конструкции и недорогом устройстве. В Сибири перспективны сезонные аккумуляторы, использующие для аккумулирования энергии вещества, в которых могут протекать обратимые химические реакции, сопровождающиеся поглощением и выделением тепла. Их главным преимуществом является то, что хранение энергии осуществляется в химических связях при обычных температурах любое количество времени. Применение именно этих аккумуляторов может сделать сибирский дом солнечным.
Замечание. Эффективное накапливание энергии в таких сезонных аккумуляторах требует достаточно высоких температур воздуха (~ 130 оС), что предъявляет высокие требованиях к солнечным коллекторам и теплоизоляции воздуховодов от коллекторов, хорошей теплоизоляции контейнеров, в которых находится рабочее вещество такого теплового аккумулятора.
Система вентиляции
Чтобы обеспечить энергоэффективность экодома, его делают герметичным. Из-за этого естественная инфильтрация воздуха в экодоме ниже, чем в обычном доме и чтобы обеспечить хорошее качество воздуха в экодоме весьма важно его хорошо вентилировать. Высокая теплоизоляция экодома приводит к тому, главные теплопотери в экодоме связаны с вентиляцией. Создание хорошей системы вентиляции переплетается с проблемой тепло- и пароизоляции. Для создания комфортных условий нужна полная замена воздуха в помещении с определенной скоростью.
Для вентиляции экодома можно использовать естественную, принудительную системы или их комбинацию.
Существуют две основные схемы вентиляции: с непосредственным смешиванием (традиционное проветривание через форточку или вентиляционное отверстие) чистого и загрязненного воздуха ( 8.1.) и вытеснительная схема ( 8.2.), когда воздух фронтом перемещается от одной стены к другой. Традиционная схема смешивания не обеспечивает высокой степени очистки воздуха, так как свежий воздух идет узким каналом, при этом чистый и загрязненный воздух постоянно перемешиваются, и в выбрасываемом воздухе присутствует большая часть свежего воздуха.
Система естественной вентиляции с идеальным смешиванием.
Вытеснительная схема вентиляции.
Для создания движения воздуха фронтом с малой скоростью от одной стены (чистый воздух) к другой (отработанный воздух), без перемешивания применяется вытесни тельная схема. В такой системе достигается полное удаление отработанного воздуха при однократной замене. Вытесни тельная схема вентиляции осуществляется при воздухопроницаемых стенах.
Воздухопроницаемость стен обеспечивается либо специальными пористыми материалами, либо распределенной системой мелких вентиляционных отверстий равномерно распределенных по поверхности стен.
Вытеснительную схему, применяемую для экодома в целом, необходимо дополнить традиционной схемой с контролируемым притоком и оттоком воздуха для кухни, ванной комнаты и туалета, причем вытяжку надо устраивать через туалет. В случае принудительной вентиляции необходимо применять сбалансированную систему ( 8. .
Принудительная вентиляция и давление воздуха внутри дома.
При высокой теплоизоляции экодома главным источником тепловых потерь является проветривание. Поэтому на выходе вентиляционной системы, чтобы понизить потери энергии, необходимо ставить теплообменник, в котором тепло воздуха удаляемого из дома передается свежему воздуху, поступающему снаружи. Такие системы позволяют вернуть 50-70 % тепла в дом. На представлен пластинчатый рекуператор тепла для системы с принудительной вентиляцией. Главные составные части такого устройства это пластинчатый теплообменник и вентилятор, размещенные в герметичном коробе. На представлен роторный рекуператор тепла для системы с принудительной вентиляцией. Главной составной частью устройства является дисковый вентилятор-теплообменник. Это устройство легче предыдущего и обладает на порядок меньшими габаритами, высокой эффективностью (до 80 % возврата тепла), работает при отрицательных температурах без обмерзания, что делает его более предпочтительными для климата Сибири.
Пластинчатый рекуператор тепла для системы с принудительной вентиляцией.
Роторный рекуператор тепла для системы с принудительной вентиляцией. (Разработка А.И. Яворского)
Удаление пыли и очистка воздуха
Составной частью системы вентиляции и кондиционирования воздуха является встроенный пылесос барботажного типа, в котором фильтрация воздуха осуществляется через водяную пену. Пылесос используется по прямому назначению - удалению пыли с поверхностей пола, мебели, ковров и одежды, и для очистки воздуха в помещениях от пыли и кондиционирования воздуха в помещениях с использованием различных доб * (дезинфицирующих, ароматизирующих, лечебных). С системой пылеудаления совмещена система озонирования или ультрафиолетовой обработки воздуха (слабая ионизация для повышения качества воздуха и сильная ионизация - для дезинфекции помещений).
Источник: www.seu.ru/programs/ecodom/book/06.htm
 ЦЕЛИ СОЗДАНИЯ АСКУЭ. О ходе и перспективах реализации реформы ЖКХ. О реализации Соглашения о сотрудничестве государств. Методические основы задачи энергетической паспортизации. На главную Теплоизоляция и экономия энергии 0.0038 |