Энергосберегающие технологии

После того как построен дом, вы начинаете тратить деньги на его содержание. По статистике, содержание дома в течение его жизненного цикла в 10 раз дороже чем траты на его строительство. При этом затраты на энергию - самая большая часть расходов на содержание здания. Не секрет, что энергия тратится неэффективно. Причин несколько:

• некачественное проектирование здания;
• некачественные или не подходящие материалы;
• низкое качество строительства;
• люди проживающие в здании (человеческий фактор).

Если с первыми тремя причинами сложно что-то поделать после строительства здания, то для решения проблемы человеческого фактора мы можем привлечь промышленную автоматику, которая будет сама управлять светом, климатом, вентиляцией и так далее. Известный факт: при доставке энергии происходят большие потери, поэтому генерация одного ватта энергии эквивалентна сохранению 3 - 4 ваттов.

Кроме того, мы должны учитывать и косвенные расходы, такие как расходы на здоровье проживающих или работающих в здании людей. Десятилетиями идут дискуссии о возможностях уменьшения содержания CO2 в атмосфере планеты, но в этих дискуссиях как то выпадает из поля зрения проблема содержания CO2 в помещениях. Увеличения содержание CO2 в школах, офисах, жилых помещениях приводит к:

• падению концентрации и производительности;
• повышенной утомляемости;
• ухудшению состояния здоровья.

Например: предельно допустимый уровень CO2 достигается в классе уже на первом уроке. 

По статистике, расходы на возмещение вреда здоровью людей, вызванного загрязненным воздухом, распределяются на все общество и эквивалентны 50 - 80% от стоимости выработанной энергии.

Решением проблемы являются "зеленые дома" или "Zero Energy Buildings", как их называют в Европе.

Их основные черты:

• оптимальное использование энергии;
• микрогенерация энергии на месте;
• оптимальные параметры среды для проживания человека;
• интеллектуальное управление всеми устройствами здания. 

Давайте рассмотрим более детально каждый блок.

Оптимальное использование энергии реализуется за счет учета следующих факторов:

• проектирование здания с учетом максимального использования солнечной энергиию. За счет его расположения по оси запад-восток и использования дневного света для освещения помещений; 
• использование энергоэффективных материалов;
• использование LED светильников (светодиодов). КПД лампочки горения - 5%, КПД LED - 50%, то есть при потреблении одинакового количества энергии светодиодные светильники дают в 10 раз больше света.

Для микрогенерации энергии на месте часто используют альтернативные источники энергии, такие как солнце и ветер. Если их сравнивать, то ветряные генераторы имеют несколько серьезных недостатков:

• плавающий уровень выходного напряжения;
• проблемы с обслуживанием (при сильном ветре нужно тормозить лопасти, что означает быстрый износ тормозных колодок, а значит, затраты на их обслуживание);
• при работе ветряных генераторов из-за движения лопастей возникает инфразвук, который угнетающе действует на человека и животный мир;
• если ветряных генераторов много в одном месте, то из-за их работы может возникнуть "эффект горы". Например, влажный воздух с моря будет разбиваться лопастями ветряков и не достигать внутренних территорий, в результате чего могут начаться процессы опустынивания. 

Солнечная энергия более экологична и постоянна. Существует миф о том, что в России, в частности в Подмосковье, недостаточно солнца. Но если обратится к картам, то мы видим, что по количеству получаемой энергии Подмосковье сопоставимо с Южной Германией.

Сейчас используются два типа устройств для преобразования солнечной энергии: солнечные батареи и вакуумные трубки. Мы предлагаем использовать наиболее передовую технологию солнечных батарей -  тонкопленочные батареи.

Их отличительные черты:

• работают при любой погоде, даже в снегопад;
• элементы батарей можно размещать вертикально;
• более высокое выходное напряжение чем у других технологий.

Если обратиться к структуре потребления домом энергии, можно заметить что 70% это тепло. (горячая вода и обогрев), и только 20% - освещение. Поэтому логичнее использовать для обогрева дома солнечное тепло напрямую, без преобразования в электричество. Для этой цели используются вакуумные трубки. Принцип их действия прост: солнце нагревает трубку, она через коллектор отдает тепло и нагревает бак, вода в котором используется для обогрева дома. КПД такой системы - 90%! По статистике для Московского региона, использование вакуумных трубок позволит уменьшить потребление других энергоносителей на 50%.

Оптимальные параметры среды для проживания человека и интеллектуальное управление всеми устройствами здания реализуются через использование промышленной автоматики. Сейчас в Европе победил стандарт промышленной автоматики KNX. Более подробно Вы можете прочитать о нем в статьяхВведение в KNX  и KNX – на пути к массовому внедрению. Каким образом автоматика экономит энергию? 

Автоматика состоит из двух классов устройств - сенсоров и актуаторов. Сенсоры - это выключатели, датчики, пульты, все те устройства, которые могут подавать команды. Актуаторы - устройства, которые эти команды выполняют, например реле и диммеры. За счет того, что сенсоры постоянно отслеживают состояние среды, автоматика может выбрать оптимальное поведение системы для сохранения энергии и удобства человека.

Например:

• если открыто окно, автоматика отключает отопление, чтобы не топить улицу. Но в то же время, если температура в помещении упала до 5 градусов, и системе отопления грозит размораживание, она включит ее, несмотря ни на что;
• отключение отопления в помещении, когда там нет людей (в нерабочее время или когда в доме никого нет). По статистике, получается экономия бюджета до 40%:
• отключение света в помещениях, где нет людей, или управление яркостью ламп с учетом внешнего освещения. Экономия до 80% на электричестве;
• контролирование давления в водопроводе, включение насоса только когда нужно.

Также система может предотвращать возможность технических аварий:

• защита от протечек;
• контроль уровня CO в гараже;
• контроль уровня метана в погребах;
• пожарные датчики;
• контроль работы сложного оборудования и предупреждение об изменении параметров его работы, что может сигнализировать о его скором выходе из строя, а ремонт всегда дешевле, чем покупка и установка нового.

Экономический эффект от использования автоматики:

• 50% меньше расходов на обслуживание (зарплаты). Работу обслуживающего персонала выполняет автоматика;
• на 25% потребления ресурсов (электроэнергия, вода, тепло, канализация);
• 15% на ремонт M&E оборудования за счет предупреждение об скором выходе из строя;
• До +50% от страховой компании.

В заключение можно сказать, что в Евросоюзе принят закон, по которому каждое здание после 2018 года должно быть энергоэффективным.