Юрий Лапин - Экожилье - ключ к будущему

Город

мвт*час/м[2]*год

Город

мвт*час/м[2]*год

Архангельск

0.85

Омск

1.26

Петербург

0.93

Новосибирск

1.14

Москва

1.01

Ростов на Дону

1.29

Екатеринбург

1.1

Астрахань

1.38

Элементарный расчет показывает что в средней полосе России двухэтажный коттедж занимающий в плане 100 м[2] за год получает от солнца более 160 мегаватт*час энергии, что превышает всю его годовую потребность даже при нынешнем расточительном потреблении энергии.

Тепловые гелиоприемники

Тепловые солнечные коллекторы превращают энергию солнечного излучения непосредственно в тепло. Достоинством тепловых солнечных преобразователей является высокий КПД. У современных коллекторов он достигает 45 - 60%. Эффективность термальных гелиоприемников повышается если они снабжены теми или иными концентрирующими излучение зеркальными поверхностями. Весьма перспективными для экодомов обещают стать плоские солнечные элементы с линейными концентраторами излучения - фоконы. Однако потребности в низкотемпературном тепле летом в доме невелики, поскольку в связи с трудностью его длительного хранения, до зимы, когда оно главным образом нужно, его сохранить сложно. Этим объясняется относительно ограниченное их использование в энергоэффективных домах.

В зависимости от этого тепловые коллекторы разделяются на плоские и концентраторные. Плоские коллекторы наиболее просты и дешевы, однако дают лишь низкотемпературное тепло, сфера применения которого в домовом энергохозяйстве ограничена. Концентраторные коллекторы более эффективны, но достаточно сложны в т.ч. в эксплуатации, и дороги из-за необходимости поворотных систем слежения за солнцем. Поэтому их использование в автономной энергосистеме жилищ пока проблематично.

Промежуточное положение занимают появившиеся сравнительно недавно фоконы - плоские солнечные элементы составленные из полос линейных концентраторов лучистой энергии. Концентраторы в сечении имеют V - образную форму (плоскую или параболоидную, последняя дороже, но эффективнее) которые в широком диапазоне углов нахождения солнца концентрируют всю или большую часть излучения в своей сужающейся части где располагаются теплосъемные трубки. Фоконы совмещают в себе преимущества плоских и концентраторных коллекторов - они не требуют строгой ориентации на солнце и в тоже время позволяют получить более высокую температуру теплоносителя, что увеличивает их эффективность.

рисунок

Теплоулавливающие стены

В последнее время стали популярны стены с прозрачной теплоизоляцией которые хорошо улавливают солнечное тепло и передают его внутрь зданий. Они представляют интерес для домов переходного типа, для экологических домов эффективнее использовать все же солнечные батареи.

Фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии

Электроэнергия относится к качественным видам энергии поскольку может легко преобразовываться и успешно сохраняться, поэтому потребность в ней экодома достаточно велика. Вот почему экспериментальные дома имеют несмотря на низкий по сравнению с тепловыми батареями КПД большие площади покрытые фотоэлектрическими солнечными приемниками.

Общим недостатком солнечных приемников энергии является нерегулярность поступления энергии и несовпадение этих поступлений с графиком основных потребностей жилища в энергии, в связи с чем они могут успешно применяться только в сочетании с теми или иными энергоаккумуляторами.

Размещение гелиоколлекторов

При отсутствии затеняющих сооружений вся площадь восточных южных и западных фасадов дома, за исключением окон, может быть занята солнечными коллекторами. В первую очередь это относится как к наименее затеняемым поверхностям крыш, всвязи с чем уже появился термин "энергетическая крыша". Сейчас все больше появляется в продаже солнечных батарей выполненных как кровельные элементы.

Проблема доступа к солнцу

Еще в древней Греции незатеняемость дома и прилегающего участка гарантировалась законодательно. В связи с развитием малой солнечной энергетики аналогичное право должно быть введено и в современных поселениях.

При плотной городской застройке может возникнуть проблема взаимного затенения гелиоприемников деревьями , домами или другими сооружениями. На этот случай должны быть приняты нормативные акты и проектировочные правила защищающие определенный сектор солнечного облучения домовладения от затенения высокими деревьями или другими объектами на соседних участках. Опыт законодательного регулирования доступа к солнцу домовладений имелся еще в древней Греции. Расчеты показывают что при достаточно плотном, например шахматном расположении домов, затенение остается в допустимых пределах. Футурологи предсказывают что типичный городской пейзаж близкого будущего будет включать тысячи расположенных на крышах домов накопителей солнечной энергии, которые станут таким же элементом повседневности, как и телевизионные антенны сегодня.

В будущем предстоит создать для районов подверженных стихийным бедствиям солнцеприемные устройства достаточно устойчивые к их воздействию, подобно тому как это уже сделано для ветроустановок мачты и ли лопасти которых автоматически складываются при опасном ветре.

Ветровые энергоисточники

Ветровая энергия являясь разновидностью солнечной используется человеком с древнейших времен. Особенную ценность ей придает то, что во многих регионах она имеет зимний максимум, компенсируя недостаток прямой солнечной энергии. В некоторых районах ветроресурсы оказываются столь велики что ими можно удовлетворить энергопотребности дома с избытком. Избыточная энергия может использоваться для производственных целей или продаваться во внешнюю сеть. Стоимость ветроэнергии в некоторых случаях уже сейчас оказывается ниже стоимости энергии полученной на тепловых станциях.

Энергия биомассы

Существуют породы быстрорастущих однолетних и многолетних растений которые уже сейчас рентабельно выращивать для топливных нужд. Важно то что при сжигании специально выращенной биомассы в атмосферу не попадает дополнительный углекислый газ, поскольку в процессе роста такое же количество его поглощается. Таким образом суммарное количество двуокиси углерода относящейся к парниковым газам, в атмосфере не увеличивается и тем самым не вносится вклад в глобальное потепление.

Тепло окружающей среды

Можно отапливать дома отбирая тепло от холодного воздуха, воды, льда или грунта. Это может быть осуществлено с помощью тепловых насосов устройств в принципе идентичных обычному холодильнику, с той лишь разницей что полезным эффектом является тепло выделяемое радиатором. На привод теплонасоса затрачивается электрическая энергия, однако получаемая тепловая энергия оказывается в 3-5 раз больше. Отсюда в частности следует нерациональность прямого использования электроэнергии для этопления.