Энергоактивные здания: солнце и земля вместо газа

В Днепропетровской области начато строительство двух домов, отопление и горячее водоснабжение которых осуществляется исключительно за счет солнечной энергии и тепла земли. К сожалению, подобные проекты - пока единичные. Внедрение же новых технологий на общегосударственном уровне дальше разговоров не идет.

При возведении двух частных коттеджей в Днепропетровске и пгт. Кировское (Днепропетровский район) реализуется система «Альтернативного тепло-энергообеспечения объектов» (АТЭО), позволяющая комплексно использовать возобновляемые источники энергии. Ее внедрение позволяет круглогодично обеспечивать объекты любой площади отоплением, горячей водой, кондиционированием и вентиляцией, затрачивая при этом в 5 раз меньше средств, чем при использовании традиционных источников энергии.

Это первые примеры применения АТЭО в Украине на сегодняшний день. Возможно, в ближайшее время к ним присоединится еще один проект: коммерческий объект площадью 5 тыс. кв. метров в Днепропетровске. Переговоры по этому поводу сейчас ведутся.

Основными компонентами системы являются энергоактивная крыша, сезонный аккумулятор тепла, тепловой насос (ТН), система утилизации вентиляционных выбросов и система распределения теплого и холодного воздуха (фэнкойлы). Принцип работы данной технологии — крыша здания, выполненная из гелиопрофиля ТЕПС, круглогодично улавливает солнечную энергию и преобразует ее в тепловую. В зимний период полученное тепло напрямую направляется на систему горячего водоснабжения и отопления. А в теплое время года – на подогрев воды, а излишки накапливаются в сезонном аккумуляторе тепла, расположенном под зданием или рядом с домом в толще грунта. За весенне-летний сезон температура грунта в сезонном аккумуляторе повышается с +8Со до +20Со.

Третий компонент системы — ТН, который в холодный период будет отбирать тепло от нагретого летом грунтового аккумулятора и отапливать дом. Летом ТН работает в режиме кондиционирования, наоборот, «перекачивая» отобранное из самого здания тепло в сезонный аккумулятор, что обеспечивает его дополнительный подогрев.

При классическом использовании грунтовых ТН на 1 кВт затраченной электроэнергии можно получить 3-4,5 кВт тепловой энергии. Использование гелиосистемы и грунтового аккумулятора тепла позволяет увеличить этот коэффициент вдвое (чем выше температура грунта, из которого он будет отбирать тепло, тем выше эффективность его работы). Кроме того, использование ТН в комплексе с энергоактивной крышей и аккумулятором тепла позволяет сократить в 5 раз метраж скважин в земле, необходимых для его работы (пробурить один погонный метр скважины стоит 40 Евро).

Непосредственно поддерживать комфортный микроклимат в зданиях лучше всего с помощью системы фэнкойлов, — рекомендуют разработчики системы авторы концепции Вячеслав Подлепич, Виталий Страшко и Дмитрий Безнощенко. Они подключаются ТН и «перепревляют» от него воздух: зимой подогретый, а летом охладженный. Кроме того, к ТН можно подключить и систему «теплых полов». А вот использование классических батарей отопления также возможно, однако является менее эффективным, т.к. при этом возникают дополнительные затраты на систему кондиционирования.

При использовании сезонного аккумулятора тепла для системы кондиционирования зданий в мае и июне (когда грунт еще не слишком прогрет) можно вообще не использовать мощности ТН, а соответственно дополнительно экономить на электроэнергии. В этом случае вода для фэнкойлов просто «прогоняется» через сезонный аккумулятор, где охлаждается до нужной температуры.

Еще одним важным компонентом системы АТЭО является приточно-вытяжная вентиляция (ПВВ) зданий. Как известно, в зданиях советской постройки приток свежего воздуха в помещение обеспечивается за счет запланированных неплотностей в домах и дверях (т. е. строители сознательно устраивали «сквозняк» для вентиляции помещений). Сейчас же при строительстве новых зданий и утеплении старых вопрос подачи свежего воздуха зачастую вообще не учитывается, что создает нездоровый климат в помещении. Благодаря использованию ПВВ в домах, оснащенных системой АТЭО, свежий воздух в помещение подается каждый час. Предварительно он подогревается или охлаждается до нужной температуры (для подогрева используется тепло солнца от энергоактивной крыши) и перед подачей в помещение очищается от вредных примесей системой фильтров.

Но отработанный воздух не просто выбрасывается наружу: сначала от него отбирается тепло. Применение системы утилизации вентиляционных выбросов позволяет отобрать до 80% тепла и запустить его по второму кругу как дополнительный источник тепловой энергии для горячего водоснабжения или для подогрева бассейна. Использование этой технологии позволяет сэкономить дому более 30% тепловой энергии.

Все элементы системы АТЭО работают в автоматическом режиме и, несмотря на множество технических решений, их присутствие внешне практически не заметно. По своей сути АТЭО представляет собой отечественный аналог sustainable building (технология создания зданий, которые находятся в равновесии с природой и человеком). Стоимость внедрения системы АТЭО «под ключ» составляет 200 евро на квадратный метр помещения. Ее окупаемость в среднем — 6-8 лет. Причем эффективность системы напрямую зависит от числа компонентов, которые она будет обслуживать: чем их больше, тем быстрее она окупится.

Система АТЭО является довольно гибкой: в зависимости от особенностей каждого проекта и наличия средств она позволяет применять дополнительные источники энергии (например, оснащать здания ветро- или биоустановками) или удалять «лишние» компоненты, если их технически невозможно применить на конкретном объекте или необходимо снизить первоначальную стоимость проекта.