ИСТОРИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Тепловые насосы успешно используются в быту и промышленности в Европе и США уже более 70 лет! Концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером Уильямом Томсоном и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером. Его и считают изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году.

Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах XX века, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер экспериментировал с морозильной камерой. Однажды Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе камеры и понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем, как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды. В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал своё изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и с помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его отопления. Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал своё тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому. В следующем году Вебер продал свою старую угольную печь.

В 1940-х годах тепловой насос был известен благодаря своей чрезвычайной эффективности, но реальная потребность в нём возникла после нефтяного кризиса 1973 года, когда, несмотря на низкие цены на энергоносители, появился интерес к энергосбережению.

Особенность тепловых насосов состоит в преобразовании так называемого низкопотенциального тепла окружающей среды: земли, воды, воздуха. На российском рынке эта экологичная технология получила «второе дыхание» сравнительно недавно в начале 2000-х. Ещё в 60-70-е годы прошлого века в СССР активно шли разработки тепловых насосов для применения в сельским хозяйстве и на производстве. Экспериментальные поселки, которые отапливались при помощи тепловых насосов, внедрялись в разных климатических регионах по всему Советскому Союзу. То, что было смелым экспериментом в двадцатом веке, в двадцать первом – вошло в практику. Были достигнуты хорошие показатели по производительности и безотказности оборудования. Установки тепловых насосов внедрены на больших предприятиях. Но увы в конце 80-х, начале  90-х, данное направление в отечественной промышленности пришло в сильный упадок и позже было полностью уничтожено. 

ТИПЫ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

По виду передачи энергии тепловые насосы бывают двух типов:

1) Компрессионные. Основные элементы установки – это компрессор, конденсатор, расширитель и испаритель. Используется цикл сжимания-расширения теплоносителя с выделением тепла. Этот тип тепловых насосов прост, высокоэффективен и наиболее популярен.

2) Абсорбционные. Это теплонасосы нового поколения, использующие в качестве рабочего тела пару абсорбент-хладон. Применение абсорбента повышает эффективность работы теплового насоса.

По источнику тепла выделяют тепловые насосы:

1) Геотермальные.

Тепловая энергия берется из грунта или воды. Подходят для повсеместного использования в любых климатических регионах.

2) Воздушные.

Тепло извлекается из атмосферы. Подходят для регионов с теплым климатом, где максимальная отрицательная температура не опускается ниже – 10^ОС

3) На вторичном тепле.

В качестве источника тепла используются воздух, вода, канализационные стоки. Могут применяться повсеместно, везде где есть утилизация низкопотенциального тепла. Например, тепловой насос, отбирающий тепло из системы вытяжной вентиляции на пищеблоках, способен нагревать большие объемы горячей воды, экономя значительную часть электроэнергии!

По виду теплоносителя входного/выходного контура тепловые насосы различают на:

1) Тепловые насосы «воздух-воздух».

Этот вид тепловых насосов забирает тепло у более холодного воздуха, еще больше понижая его температуру, и отдает его в отапливаемое помещение. Самый распространённый вид теплового насоса. Применяется повсеместно. Самый яркий пример – Бытовой кондиционер (т.н. Сплит-Система)!

2) Тепловые насосы «вода-вода».

Используется тепло грунтовых вод, которое передается воде для отопления и горячего водоснабжения.

3) Тепловые насосы «грунт-вода».

Трубы прокладываются под землей, и по ним циркулирует вода, забирающая тепло из грунта.

4) Тепловые насосы «вода-воздух».

Используются зонды или скважины для воды и воздушная система отопления.

5) Тепловые насосы «воздух-вода».

Атмосферное тепло используется для водяного отопления.

6) Тепловые насосы «лед-вода».

Для нагревания воды в системе отопления и горячего водоснабжения используется тепловая энергия, которая высвобождается при получении льда. Замораживание 100-200 л воды способно обеспечить обогрев среднего дома в течение часа.

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ

Тепловые насосы востребованы прежде всего в случаях, когда другие способы организации системы отопления обходятся значительно дороже. Растущая распространенность тепловых насосов на производстве и в быту связана со следующими их преимуществами:

1) Экономичность.

Для передачи в отопительную систему 1 кВт•ч тепловой энергии, установке требуется в среднем затратить всего 0,2-0,35 кВт•ч электричества.

2) Простота эксплуатации.

Упрощение требований к системам вентиляции помещений, повышение уровня пожарной безопасности. Возможность переключения с зимнего режима отопления на летний режим кондиционирования. Компактность и бесшумность, что делает тепловой насос самым привлекательным для отопления частного дома.

По оценке Мирового энергетического комитета, уже в ближайшие пять лет доля отопления и горячего водоснабжения от тепловых насосов будет составлять в развитых странах не менее 75%.

Общим недостатком тепловых насосов для Российских реалий – можно назвать «не очень высокую температура» нагреваемой воды для ГВС. Как правило, она составляет 50-60^ОС. Для Европейских же стран это норма является вполне естественной, так как горячее водоснабжение в большей их части должно иметь не более 40-50^ОС для исключения получения человеком случайного ожога. Но этот «недостаток» для российского потребителя легко нивелируется наличием в ситеме ГВС дополнительного водонагревателя, либо гелиосистемы, способными догревать воду, вплоть до 90^ОС.

СТОИМОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Традиционное решение для частных домов и коттеджей – газовое отопление. Однако вариант теплового насоса значительно выгоднее и удобнее. Чтобы установить газовый котел, требуются специальный дымоход, вентиляция, а также целый набор разрешительных документов. Применение тепловых насосов избавляет человека от этих проблем, к тому же существенно сэкономит средства. Чтобы провести газ в дом, потребуется расстаться с довольно значительной суммой порядка 100-150 т.р., и это в том случае, если ваш дом удален от газопровода менее, чем на 1 км, – иначе затраты могут вырасти в несколько раз! Помимо этого, придется учитывать не только скорость работы отечественных газовщиков, но и дальнейшие затраты на эксплуатацию газового котла, например периодическое ТО, которое по последним данным хотят сделать аж 2-3 раза в год, а всё в связи с участившимися случаями повсеместного взрыва бытового газа.  Установка же теплового насоса «под ключ» стоит от 260 т.р., а работы занимают всего 2-3 недели. Из всего вышесказанного можно сделать однозначный вывод: использование тепловых насосов – это эффективное, простое в монтаже, экологичное и экономичное решение для организации отопления и горячего водоснабжения в частном доме.

Выбирая, где купить тепловой насос, обращайте внимание прежде всего на качество и надежность комплектующих для данного оборудования. На нашем рынке можно приобрести продукцию ведущих европейских производителей климатической техники, выпускающих тепловые насосы. Если вы поклонник немецкого качества, можно рассмотреть бренды Vaillant или Viessman. Если же Вы – прагматичный человек, соответственно, не желающий 70-80% переплачивать за бренд, то Вы  можете рассматреть и отечественные тепловые насосы,  прямо сказать - ничем не уступающие по качеству, а иногда и превосходящие импортные аналоги. Преимущество отечественных тепловых систем – это в первую очередь адаптация работы теплового насоса к Сибирским реалиям и напряженным режимам работы. К тому же сервис всегда находится «под рукой», а не где-нибудь в далекой европейской стране! Наши специалисты произведут для Вас все необходимые расчеты и подберут эффективное оборудование. Все работы осуществляются «под ключ». Наш сервис включает доставку и монтаж теплового насоса.

Представляем собственную торговую марку Тепловых насосов ЭКО-Термаль ГЕО (грунт-вода) и ЭКО-Термаль АКВА (вода-вода)

Наши тепловые насосы имеют многоступенчатые системы защиты. Они не содержат ядовитых веществ и полностью безопасны для детей, персонала и животных.

В тепловых насосах установлены супернадежные компрессоры Copeland. Поэтому у нас расширенная гарантия на тепловой насос - 36 месяцев!!!

БЕСПРЕЦЕНДЕНТНАЯ АКЦИЯ 2019 ГОДА! На насосы серии GEO (грунт-вода).

Все монтажные работы до системы отопления + Земельные работы и Бурение скважин – В ПОДАРОК!

Геотермальные тепловые насосы на 220В:

- ECO-Termal-GEO5 - Отопление до 100кв.м (1,2 кВт/ч)       - 260000р.

- ECO-Termal-GEO6 - Отопление до 120кв.м.(1,5 кВт/ч)       - 280000р.

- ECO-Termal-GEO8 - Отопление до 160кв.м (2 кВт/ч)          - 340000р.

- ECO-Termal-GEO10 -Отопление до 200кв.м (2,5 кВт/ч)      - 360000р.

- ECO-Termal-GEO12 -Отопление до 240кв.м (3 кВт/ч)         - 400000р.

Геотермальные тепловые насосы на 380В:

- ECO-Termal-GEO12/3 - Отопление до 240кв.м (3 кВт/ч)     - 400000р.

- ECO-Termal-GEO15/3 - Отопление до 300кв.м (4 кВт/ч)     - 480000р.

- ECO-Termal-GEO18/3 - Отопление до 360кв.м (5кВт/ч)      - 500000р.

- ECO-Termal-GEO22/3 - Отопление до 440кв.м (5,5 кВт/ч)  - 540000р.

- ECO-Termal-GEO25/3 - Отопление до 500кв.м (6кВт/ч)      - 600000р.

- ECO-Termal-GEO28/3 - Отопление до 560кв.м (7кВт/ч)      - 660000р.

Дополнительно:

- Бойлер косвенного нагрева воды для ГВС 100 литров - 30000 р.

- Бойлер косвенного нагрева воды для ГВС 200 литров - 60000 р.

- Контроллер для управления тепловым насосом со смартфона (опция) - 25000 р.

- Блок пассивного кондиционирования – от 30000 р.

* Расчет площади дома производился из расчета теплопотерь здания в 50Вт/кв.м. Пересчёт площади отопления осуществляется индивидуально для каждого объекта и как правило составляет от 30 до 150Вт на квадратный метр. Например дом из термопанелей/SIP-панелей имеет теплопотери всего 25Вт/кв.м, дом из утепленного газобетона - 40-60Вт/кв.м, дом из профилированного бруса (200х200мм) будет иметь теплопотери порядка 100Вт/кв.м, а вот дом из кругляка (D-200мм) - уже 130Вт/кв.м!

- Геотермальная система на 70-80 процентов экономичнее, поскольку на 100 кВт тепла оборудование потребляет 20-30 кВт электроэнергии, а электрокотел - 100 кВт. К тому же мы поставили еще один тепловой насос на кухне. Он отбирает избыточное тепло, образующееся при приготовлении пищи, после чего оно используется для подогрева воды. Так что расходы на горячую воду практически равны нулю, - отметил Александр Честных.

В Алтайском крае это первый проект геотермального отопления в бюджетном учреждении. Мощный насос для забора тепла из земли был специально разработан для Лебяжинской школы одним из отечественных производителей. Так что барнаульский опыт сегодня смело могут брать на вооружение учебные заведения и больницы не только в Алтайском крае, но и в других городах Сибири. В европейской части страны такие проекты распространены, а вот в Сибири они пока в диковинку.

- В Барнауле опыт Лебяжинской школы мы планируем тиражировать. Ведь геотермальное отопление это еще и способ быстрее избавиться от угольных котельных, загрязняющих воздух, - поделился планами глава города Сергей Дугин.


Российская газета - Федеральный выпуск №7446 (280)
https://rg.ru/2017/12/10/reg-sibfo/na-altae-vpervye-ispolzovali-geotermalnoe-otoplenie-dlia-shkoly.html

Приобрести можно у нас на сайте в разделе Товары и услуги.

Биогаз

Биогаз — это газ, который получается метановым брожением биомассы. Разложение биомассы на компоненты происходит под воздействием 3-х видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй кислото-образующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида.

Состав биогаза

55%-75 % метана, 25 %-45 % CO2, незначительные примеси H2 и H2S. После очистки биогаза от СО2 получается биометан. Биометан полный аналог природного газа. Отличие только в происхождении.

Сырьё для получения

Органические отходы: навоз, зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозавода — лактоза, молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни.

Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 30-50 м³ биогаза с содержанием метана 60 , 150-500 м3 биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70 %. Максимальное количество биогаза — это 1300 м3 с содержанием метана до 87 можно получить из жира.

В биогазовых расчётах используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе не дает газа.

Из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза.

Чтобы посчитать выход биогаза из конкретного сырья необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание быстроразлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудно разлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание элементов, считается выход газа для каждого по отдельности и затем суммируется.

Раньше когда не было науки о биогазе и биогаз ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из чего-угодно органического, это понятие отошло и перестало использоваться.

Кроме отходов биогаз может производится из специально выращенных энергетических культур, например из силосной кукурузы или сильфия. Выход газа может достигать до 500 м3 с тонны.

История

Человечество научилось использовать биогаз давно. В 2 тысячелетии до н.э. на территории современой Германии уже существовали примитивные биогазовые установки. Алеманам, населявшим заболоченные земли бассейна Эльбы, чудились Драконы в корягах на болоте. Они полагали, что горючий газ скапливающийся в ямах на болотах — это вонючее дыхание Дракона. Чтобы задобрить Дракона в болото бросались жертвоприношения и остаки пищи. Люди верили, что Дракон приходит ночью и его дыхание остается в ямах. Алеманы додумались шить из кожи тенты, накрывать ими болото, отводить газ по кожанным же трубкам к своему жилищу и сжигать его для приготовления пищи. Оно и понятно, ведь сухие дрова найти было трудно, а болотный газ (биогаз) отлично решал эту проблему.

В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 году сэр Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.

Первая задокументированная биогазовая установка была построена в Бомбее, Индия в 1859 году. В 1895 году биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930 году, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза.

Экология

Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу. Переработанный навоз применяется в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды.

Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО2, и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.

Производство

Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60-ти разновидностей технологий получения биогаза. Наиболее распространённый метод — анаэробное сбраживание в метатанках, или анаэробных колоннах (в русском языке термин не устоялся). Часть энергии, получаемой в результате утилизации биогаза направляется на поддержание процесса (до 15-20 % зимой). В странах с жарким климатом нет необходимости подогревать метантанк. Бактерии перерабатывают биомассу в метан при температуре от 25°С до 70°С.

Для сбраживания некоторых видов сырья в чистом виде требуется особая двух-стадийная технология. Например, птичий помет, спиртовая барда, не перерабатывается в биогаз в обычном реакторе. Для переработки такого сырья необходим дополнительно реактор гидролиза. Такой реактор позволяет контролировать уровень кислотности, таким образом бактерии не погибают из-за повышения содержания кислот или щелочей.

Получение биогаза экономически оправдано при переработке постоянного потока отходов, например на животноводческих фермах.

Свалочный газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов.

Применение

Биогаз используют в качестве топлива для производства: электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива. В Индии, Вьетнаме, Непале и др. странах строят малые (односемейные) биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи.

Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод. Т.е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясо-костной муки.

Больше всего малых биогазовых установок находится в Китае — более 10 млн. (на конец 1990-х). Они производят около 7 млрд. м³ биогаза в год, что обеспечивает топливом примерно 60 млн. крестьян. В Индии с 1981 года было установлено 3,8 млн. малых биогазовых установок.

В конце 2006 года в Китае действовало около 18 млн. биогазовых установок. Их применение позволяет заменить 10,9 млн. тонн условного топлива.

Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании — биогаз занимает до 18 % в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия — 8000 тыс. шт. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом.

Volvo и Scania производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе. Такие автобусы активно используются в городах Швейцарии: Берн, Базель, Женева, Люцерн и Лозанна. По утверждению Швейцарской Ассоциации Газовой Индустрии уже более 10% автотранспорта Швейцарии работает на биогазе.

Тепловизионный контроль до недавнего времени применялся, исключительно, в военных целях, для наблюдения за врагом в условиях недостаточной видимости. Теперь он служит в более мирных целях и нашёл себе применение в сфере строительства, помогает определить участки здания, где происходит утечка теплоты. Так же обнаружить проблемные участки в процессе проведения технического обслуживания оборудования и систем, а так же контролировать производственный процесс, предупреждая риск возгорания.

Разновидность тепловизоров

Термография с тепловизором - это экономия времени, энергетических ресурсов и денежных средств, как в промышленности, так и в строительном секторе. Строительные тепловизоры делятся на следующие виды:

1. Наблюдательные. Такие тепловизоры способны отображать информацию соответствующую инфракрасному излучению цветовой шкале.
2. Измерительные. Данная модель отличается от предыдущих тем, что такой тепловизор способен не только показывать температуру соответствующего цвета, но и обозначать каждый цвет на экране определенной цифрой, что значительно облегчает работу специалистов.

Как работает тепловизор

Принцип работы тепловизора заключается в том, что он позволяет отследить за изменением и колебанием температуры в пределах необходимой зоны, после чего все полученные данные показываются на экране прибора или сохраняются в его памяти в виде цветного поля, где каждый отдельный цвет показывает определенную температуру.

Свойства тепловизора

С помощью встроенного инфракрасного объектива тепловизор фиксирует поступающие от источника тепловые излучения. При помощи тепловизионного обследования можно получить информацию о местонахождении участков, где происходит утечка теплоты. После проведения данной процедуры на экран тепловизора выводится подробная термограмма, при помощи которой можно легко различить участки с повышенными тепловыми колебаниями, которые по сути и будут являться источниками потери тепла.

Сделав обследование тепловизором, можно обнаружить места, где в следствии некачественной теплоизоляции образовались участки, через которые происходит потеря теплого и холодного воздуха, выявить области промерзания несанкционированной потери тепла и определить уровень поврежденности источника, благодаря чему можно рассчитать нужное количество материала для ремонта и общую стоимость работы.

Стоимость тепловизионного обследования - 1500 рублей. Данная стоимость предусматривает кроме непосредственной тепловизионной съемки на объекте выдачу термограмм в электронном виде Заказчику.

- Проверка эффективности работы систем отопления
- Проверка безопасности электропроводки
- Определение местоположения скрытой электропроводки
- Обнаружение скрытых коммуникаций
- Определение местоположения теплого пола и его скрытых повреждений.
- Определение тепловой эффективности окон, дверей
- Поиск наименее холодных точек зданий
- Тепловой контроль узлов и агрегатов

2 и 3 сентября 2016 года в крупных городах и столицах России пройдет масштабное яркое мероприятие Всероссийский фестиваль энергосбережения #ВместеЯрче при поддержке Миноэнерго России, Федерального агентства по делам молодежи. Данный фестиваль пройдет в формате праздников для всей семьи с вовлечением руководителей органов власти, компаний, деятелей науки, культуры, спорта.

В рамках Всероссийского фестиваля энергосбережения #Вместе Ярче планируется проведение в регионах следующих мероприятий:

1. Уличная выставка «экономия в быту» и конкурсы, лотереии по розыгрышу энергоэффективной бытовой техники;

2. Открытие встречи с «Послами энергосбережения» на тему энергетики будущего и развития энергоэффективных технологий;

3. Школьные и молодежные мероприятия (флеш-мобы, конкурсы, квесты, выступления, рисунки на асфальте, поделки из старых электрических лампочек и др.);

4. Спортивные и развлекательные мероприятия, не связанные с энергосбережением;

5. Торговля, ярмарка;

6. Другие культурно — массовые мероприятия, которые направлены на привлечение общественного внимания к проблеме бережного отношения к электросбережению.

К участию в Фестивале приглашаются все желающие.

В последнее время на рынок буровых услуг вышло множество ИП и даже частных лиц, предоставляющих данную услугу. Сегодня человек, захотевший пробурить скважину может с легкостью попасть на недобросовестных людей, которые только потратят его время и деньги.

Бывают моменты, когда "частники" берутся за бурение скважин, которое оказывается им "не по зубам", в конечном счете они не выполняют поставленную перед ними задачу, а только тратят драгоценное  время, материалы, ресурсы (обычно это электроэнергия) и деньги заказчика впустую .

К нам часто обращаются люди, которые пробурили скважину по "заниженной" цене, потому что их не устраивает работа данной скважины, а иногда и вообще отсутствие воды. Такие проблемы появляются не сразу, а через некоторый промежуток времени. Но устранять проблемы скважины, которой занимались другие бурильщики не возьмется ни одна компания.

Поэтому перед заказом, узнайте о том, каким оборудованием и сприменением каких материалов будет выполнено бурение и о прогнозируемых технических характеристиках скважины.

Наша компания бесплатно ведет каждую пробуренную скважину в течении первого года ее эксплуатации и в случае чего производит её сервисное обслуживание.

Реально ли до 70% снизить затраты на отопление загородного дома? Ответ можно найти в весьма нестандартном источнике энергии — недрах земли. Мы расскажем об устройстве и принципе работы тепловых насосов, а также поможем сделать правильный выбор отопительной системы.

Постоянный рост цен на энергоресурсы дает отличный повод задуматься над более современными и экономичными средствами получения тепла и горячей воды. На сегодняшний день уже существуют десятки инновационных способов обустроить эффективные схемы отопления, сделав его абсолютно бесплатным.

Тепловые насосы и устройства геотермального кондиционирования

Почти четверть энергии, вырабатываемой в мире сегодня, является экологически чистой, а одну восьмую часть получают без сжигания биологических масс. Наиболее эффективным и практически неисчерпаемым источником энергии можно по праву считать ресурс, скрытый в недрах нашей планеты — геотермальную теплоту. Примечательно, что направление передачи энергии можно обратить: в жаркое время года почва может эффективно поглощать теплоту. Этот двухсторонний процесс принято называть геотермальным кондиционированием.

Для сбора и преобразования тепловой энергии применяются специальные установки — так называемые тепловые насосы. Благодаря высокому КПД и незначительным энергозатратам при работе они приобретают все большую популярность.
Сама идея работы таких установок далеко не нова. В 50-х годах XIX века уже был сконструирован и запатентован первый прототип, ориентированный на массовое производство. Идея лорда Кельвина в то время не получила практического применения из-за того, что понятие энергетического кризиса было еще неведомо, но спустя почти одно столетие Роберт Вебер (Robert C. Webber) начал успешно применять такие системы в быту и промышленности. Поразительно, что еще в далеком 1931 году в знаменитом небоскребе Эмпайр-Стейт-билдинг была применена технология геотермального отопления, основанная на работе тепловых насосов. В России и на постсоветском пространстве геотермальные источники энергии используются еще со времен СССР, а производственные комплексы позволяют выпускать необходимое оборудование без привлечения иностранных партнеров.

Тепловая энергия низкого потенциала. Принцип действия

 

Второе правило термодинамики гласит, что передача тепловой энергии возможна только от более нагретого тела к менее нагретому. Но если между двумя средами с небольшой разницей температур поместить вещество с изменяемыми физическими свойствами, оно может послужить посредником, способным обратить естественный процесс передачи теплоты. Цепь таких преобразований осуществляется в процессе работы теплового насоса. При сильном сжатии газов выделяется большое количество теплоты, а сам газ охлаждается и переходит в жидкое состояние. Это называется компрессией, и конечным результатом этого процесса является тепло в доме. Чтобы цикл компрессии можно было повторять бесконечно долго, в качестве газа используется хладагент с очень низкой температурой кипения. Его можно вернуть в газообразное состояние в процессе испарения при температуре до +10 °С. Тепловая энергия с низким потенциалом, как правило, добывается из грунта ниже глубины промерзания, но может быть получена и любым другим способом. В целом, принцип работы теплового насоса прямо противоположен действию холодильной установки, хотя и основывается на идентичных процессах.

Современные тепловые насосы

Подобные системы, применяемые в современном мире, являются более продвинутыми, в сравнении с их предшественниками. В качестве хладагента применяются сложные соединения газов, все элементы конструкции и исполнительные механизмы выполняются с большим запасом износостойкости и надежности. Развитие точного машиностроения дало возможность воссоздать геотермальные установки в миниатюре. Портативныетепловые насосы не отличаются ничем от своих промышленных родственников, а низкая цена и возрастающая конкуренция делают установки доступными широкому кругу потребителей.

Особенность тепловых насосов, отличающая их от традиционных отопительных приборов, — возможность работы в четко заданном диапазоне уличных температур, который определяется физическими свойствами вещества-хладагента и типом системы. Воздушные тепловые насосы могут извлекать тепловую энергию из воздуха положительной температуры, но плохо работают при отрицательной. Геотермальные насосы способны обогреть дом даже в сильный мороз, но их применение в осенне-зимний период не всегда является оправданным. Для каждой климатической зоны выбор оборудования осуществляется индивидуально. В домашнем хозяйстве наилучшим образом себя рекомендует комбинация разных типов устройств.

Шесть главных вопросов о тепловых насосах

Хотя тепловые насосы и получили широкую известность, многим свойственно сомневаться в их экономической выгоде. Тем не менее, существует всего шесть вопросов, ответы на которые дадут полное представление о преимуществах тепловых насосов.

Что представляет собой геотермальная система в частном доме

 

В загородном доме система занимает столько же места, сколько заняла бы обычная газовая котельная. Можно разделить установку на две части: видимую и скрытую. На виду у владельца будут функциональные элементы: тепловой и циркуляционные насосы, обвязка, краны, фильтры, измерительные приборы и автоматика. Скрытым от человеческих глаз останется первичный теплообменник, спрятанный глубоко под землей. Система полностью бесшумна и может быть размещена даже на улице. Сборка и наладка могут быть произведены самостоятельно, но при желании можно обратиться в специализированную монтажную компанию, полный спектр услуг будет стоить от $1000.

Насколько эффективна работа насоса

Для обеспечения комфортного климата в жилых помещениях достаточно температуры воды в контуре отопления 40–45 °C. Если газовые котлы нагревают воду с избытком, а их автоматика рассчитана на значительно больший диапазон температур при срабатывании, то тепловые насосы поддерживают постоянную температуру, работая непрерывно. Если помещения закрытые и только периодически проветриваются — можно быть уверенным, что температура внутри них будет достигать 30 градусов. С использованием более мощных установок становится возможным как наличие проточной горячей воды для бытовых нужд, так и подогрев бассейнов.

Варианты размещения теплообменников

 

Многих людей, столкнувшихся с ГТО-системами, интересует вопрос о размещении первичного теплообменника. Он может быть расположен на глубине до трех метров под землей и иметь горизонтальную ориентацию. При этом на прилегающем к дому участке роется глубокий котлован, в котором размещается кольцевой змеевик теплообменника.
Современные системы способны работать и с вертикальным размещением первичного контура. Этот вариант более предпочтителен с точки зрения сохранности ландшафта приусадебного участка, хотя и требует наличия дополнительного оборудования — циркуляционных насосов высокого давления. При вертикальном расположении первичного контура на участке бурят от трех скважин, глубина которых может достигать в отдельных случаях100 м. В скважину помещается петля трубопровода (зонд), которая соединяется с общим коллектором. Бурение скважин нельзя произвести без специального оборудования, а потому следует прибегнуть к помощи профессионалов. Стоимость такой услуги зависит от условий проведения работ и глубины бурения, но менее чем на $450 за устройство одной скважины рассчитывать не стоит.

Обслуживание оборудования

Принцип действия и устройство систем автоматики в тепловых насосах сильно отличаются от их аналогов, применяемых в тандеме с газовым оборудованием. Характеризуется высокой технической сложностью и ряд функциональных агрегатов: испарителей, компрессоров и систем промежуточного теплообмена. Несмотря на очевидную сложность, тепловые насосы не требуют обслуживания в процессе эксплуатации. Единственный подверженный сильному износу элемент — компрессор, который имеет срок эксплуатации более 30 лет и легко заменяется. Сам же насос фабричной сборки может служить до ста лет без плановых ремонтов. Система автоматики также не требует специального обслуживания и легко управляется через единый цифровой контроллер.

Сколько стоит производство энергии таким методом

 

Системы отопления, основанные на тепловых насосах, отличаются крайне низким потреблением электроэнергии. При наибольшей разнице температур в первичном и вторичном теплообменниках, система выдает тепловую мощность втрое большую, чем потребляемая электрическая. При минимальной разнице температур воздуха и источника тепла (до 12–14 градусов) потребление энергии будет в семь раз меньше, чем производимое количество теплоты. При желании потребителя пойти дальше, обеспечив полную автономность системы и избежав материальных затрат на электричество, можно прибегнуть к помощи солнечной энергии: установка на 3 кВт будет компактной и не потребует больших денежных вложений.

С какими инстанциями нужно согласовывать установку подобных приборов

На установку теплового насоса не требуется каких либо специальных разрешений или проектной документации. Единственным исключением могут стать коммерческие объекты и муниципальные заведения, оснащение которых таким отоплением должно сопровождаться актами экологического соответствия и сертификатами на используемое оборудование. К счастью, тепловые насосы любого типа являются экологически безопасными и соответствуют всем нормам производственной и бытовой санитарии.

Производители тепловых насосов

Мировой и отечественный рынки тепловых насосов активно развиваются, что создает высокую конкуренцию и ощутимый демпинг цен. Нельзя сказать, что некоторые производители обладают абсолютным превосходством над другими: каждый имеет свои преимущества и недостатки. Однако можно разбить рынок оборудования на три сегмента.

Тепловые насосы европейского производства

 

Одним из основных поставщиков геотермального оборудования является Европа, где такие установки применяются очень давно, а технология их изготовления тщательно отработана. Особых отличий между европейскими брендами нет, разве что некоторые компании стремятся сделать установки более компактными и бесшумными. Отлично сочетаются технические характеристики тепловых насосов у швейцарского концерна NIBE, германского Viessmann и датского Danfoss
К достоинствам данных производителей можно отнести огромный опыт в массовом производстве теплового оборудования. Компании специализируются именно на создании и совершенствовании установок, работающих на экологически безопасных источниках энергии. Например, начиная с 1949 года NIBE купила более двадцати крупнейших производителей высокоточного оборудования в Европе, Азии и Северной Америке. Это позволило предприятию обеспечить своим агрегатам наибольший срок службы за счет использования компонентов от самых известных мировых производителей. Но стоит заметить, что и цены за приобретение европейских тепловых насосов будут соответствующие: от 7 тысяч евро для насоса тепловой мощностью в 5 кВт.

Российские производители тепловых насосов

Российский рынок также не стоит на месте. Всего за пару десятков лет в России появились и получили развитие несколько крупных компаний, специализирующихся на производстве тепловых насосов.

 

Наиболее крупные и активно совершенствующие свою продукцию — компании ПЭА, ALTAL, Henk, УЗТН, BROSK. Главная особенность отечественного производителя — наилучшее соотношение цены и качества. При обеспечении срока эксплуатации оборудования от 50 лет и предоставлении гарантийного и сервисного обслуживания, насосы малой мощности будут иметь цену в диапазоне 2,6–3,7 тысяч долларов.

Большинство российских компаний производят свое оборудование уже по совершенно новым технологиям и ориентируясь на суровый Российский климат, перенимая при этом опыт зарубежных компаний. Многие комплектующие изготавливаются в России по патентам и франшизе, а это дает гарантию того, что отечественное оборудование является качественным и пригодным для использования в отечественных условиях.

Тепловые насосы, произведенные в Китае

Самой низкой стоимостью обладают тепловые насосы китайского производства. Компаний-производителей, как таковых, в Китае не наблюдается: каждый насос имеет узкий модельный ряд, который назван короткой аббревиатурой.

Отличительная черта китайских производителей — очень низкая цена и сомнительное качество. Так, тепловой насос с полезной мощностью в 12 кВт обойдется в 1100–1300 долларов без учета таможенной пошлины и затрат на перевозку. Относительно качества продукции нельзя дать однозначного заключения: некоторые агрегаты работают по году и выходят из строя, но есть и такие, которые уже 5 или 7 лет продолжают исправно вырабатывать тепло. К счастью, китайские насосы имеют блочное устройство и все комплектующие могут быть легко заменены на более качественные.

 

По заявлениям многих энергетических компаний, в течение следующего десятилетия 95% используемого в индивидуальных хозяйствах отопительного оборудования будут составлять тепловые насосы. Этому способствует их безопасность и неприхотливость, а также возрастающее стремление человечества сохранить природные ресурсы. Но все же главным аргументом остается постоянно и постоянно растущая цена на газ и электричество, что заставляет потребителей все чаще искать альтернативные, менее дорогостоящие варианты отопления, даже те, кто раньше не задумывался об экономичности, начинают постепенно приходить к этому. 
Подводя итоги, можно все же сказать о перспективе развития в России рынка геотермального отопления в угоду того, что уже в этом году средняя стоимость отопления на магистральном газе сравнялась по стоимости с затрачиваемой тепловым насосом электроэнергией за отопительный период. А стоимость отечественного оборудования в условиях санкций стала весьма привлекательной для потенциального покупателя. В некоторых случаях получается дешевле реализовать на объекте геотермальное отопление и ГВС, нежели подводить природный газ!  

Это надежная и экономически выгодная альтернатива магистральному природному газу и централизованному электроснабжению. Использование отходов животноводства, растениеводства, пищевой промышленности и канализационных стоков для производства биогаза может сделать отдельную компанию собственником "небольшого газового месторождения" с годовой добычей от 1 до 20 млн куб. м и электростанции мощностью от 300кВт до 10МВт.

Внедрение биогазовых технологий в последнее время стало быстро распространяться в России благодаря росту цен на электроэнергию и газ. Ускорение этого темпа в ближайшие годы сделает биогаз единственным решением проблем энергоснабжения предприятий агрокомплекса и пищевой промышленности, а также городских водоканалов.

Биогазовая установка – это:

• Независимость от растущих тарифов, а также от возможных сбоев в поставках газа и электроэнергии
• Возможность получения одновременно нескольких видов энергоресурсов – электроэнергии, тепла, газа, моторного топлива
• Полное решение проблем утилизации органических отходов с разделение их на чистую воду, биогумус и ценнейшие минеральные удобрения с высоким содержанием азотной и фосфорной составляющей
• Возможность организации новых, высокорентабельных видов с/х производств
• Основа конкурентоспособности такой компании в изменяющихся рыночных условиях

Использование специализированного оборудования при строительстве наших биогазовых станций обеспечивает расчетный срок работы не менее 40-50 лет. Конкурентоспособные цены позволят окупить установку за 3-5 лет только за счет выработки собственной электро- и телоэнергии.

Строительство деревянных домов, столь свойственное для России, как в прежние времена, так и сегодня, объясняется особыми свойствами этого экологически чистого природного материала, а также его изобилием в наших лесах. Дерево отличается неплохими термоизоляционными свойствами, прочностью и долговечностью. Этот уникальный материал дышит, поэтому микроклимат внутри помещений всегда оптимален. Кроме всего перечисленного, дерево еще и эстетически привлекательно. Его структура, оттененная морилкой или просто покрытая лаком, представляет собой настоящее произведение самого искусного художника – природы. Но даже при всех своих положительных качествах дерево нуждается в дополнительной обработке и защите, а дома из этого материала – в утеплении. Особенно остро вопрос утепления стоит при строительстве домов из профилированного или клееного бруса, толщина которых меньше, чем у обработанного бревна. Однако и бревно в местах стыков не дает той толщины, которая позволила бы максимально снизить энергетические затраты на поддержание оптимального микроклимата.

Снижение расходов на отопление и кондиционирование

Дополнительную защиту от древоточцев и прочих вредителей

Исключает возможность возникновения ваги, плесени и грибка

Конечно, ключевыми целями является продление эксплуатационного срока строения и обеспечение высочайшего уровня комфорта. И только один из всех существующих на сегодняшний день утеплителей отвечает всем требованиям, которые выдвигаются материалам при утеплении деревянных домов. Это вспененный полиуретан, о котором мы расскажем чуть ниже. А пока мы объясним, чем же так не угодили другие термоизоляционные материалы.

Пенопласт можно монтировать только на специальный клеевой состав, который попросту закупоривает древесину, не давая ей дышать.

Конечно, лишь один из всех утеплителей недопустим к применению категорически, а использование других попросту экономически нецелесообразно и малоэффективно. Начнем мы с самого известного, но самого опасного варианта – пенопласта. Этот материал – настоящий убийца. Но в чем же его опасность? Самое страшное – это продукты горения этого материала. При этом воспламеняется пенопласт очень легко, а сгорает быстро. В числе продуктов полураспада около 15 смертельно опасных летучих соединений. Время жизни любых существ в продуктах горения пенопласта не превышает 25-30 секунд.

Дополнительная опасность создается самим фактором легкой возгораемости пенопласта. Для деревянных домов это недопустимо. Но и это не все. Пенопласт можно монтировать только на специальный клеевой состав, который попросту закупоривает древесину, не давая ей дышать. В доме становится душно, влажно, а это негативно сказывается, как на самом материале постройки и на ее долговечности, так и на здоровье человека. Пенопласт привлекает различных грызунов, которые с легкостью прогрызают в нем норы и делают гнезда. Таким образом, про пенопласт можно сразу забыть.

Опилки

Опилки – очень горючий материал. Утепляться ими опасно. Более того, они подвержены гниению

Применяются чаще всего именно при утеплении деревянных домов, так как считаются экологически чистыми. Чаще всего так и есть – это торфяные смеси, опилки или целлюлозные наполнители. Все это производные продукты дерева. За исключением того, что в них присутствуют некоторые антипирены и антисептики, это действительно экологически чистый материал. Но применение его неоправданно. Во-первых, они, хоть и обработаны антипиренами, но остаются горючими утеплителями, хоть интенсивность горения и будет несколько ниже. Но ключевая проблема состоит в том, что они довольно быстро слеживаются, практически полностью утрачивая эффективность.

Если на такой утеплитель попадает влага, то его смело можно выбрасывать. Сначала целлюлозный материал набухает, расширяясь, а затем ссыхается. Происходит его «усыхание» и уменьшение в объеме. Образуются полости внутри утепленных каркасов, поэтому КПД падает практически до нуля. Кроме того, эти материалы годятся только для каркасного утепления, а это связано с дополнительными сложностями, затратами денег и времени на монтаж.

Минеральные ваты

Минеральная вата – это продукт, который изготавливается на основе минералов – чаще всего базальтов вулканического происхождения.

Конечно, производители минват сильно преувеличивают, заполняя свои каталоги десятками разных видов минеральных ват. По сути, все они одинаковы – это продукт, который изготавливается на основе минералов – чаще всего базальтов вулканического происхождения, а отличие состоит лишь в их плотности и применении тех или иных добавок. Что касается этих самых добавок, то сразу вырисовывается один серьезный недостаток. В качестве антисептика и связующего элемента при производстве минеральной ваты используются альдегиды муравьиной кислоты (в том числе формалины). Причем готовый продукт медленно, но верно выделяет их в воздух в виде летучих соединений, так называемых летучих формальдегидов. И назвать их безопасными нельзя даже с натяжкой – это токсические вещества!

ВАЖНО: Острых отравлений не происходит лишь потому, что в обычных условиях коэффициент их выделения крайне низок, а дозы, вдыхаемые людьми, минимальны. Накопление в организме происходит медленно. Но стоит отметить еще один факт - если подвергнуть минеральную вату воздействию высокой температуры или огня, как интенсивность выделения летучих формальдегидов резко возрастает.

Если вы когда-то были на складах минеральной ваты или даже в помещениях, где в распакованном виде она лежала какое-то время, то вы наверняка помните этот специфический запах. Это не что иное, как формалин или летучие формальдегиды. Неправильно использовать такие материалы для утепления экологически чистого дома.

Но и это далеко не все. Несмотря на то, что минеральная вата после вспененного полиуретана на втором месте по коэффициенту теплопроводности, то есть – высокоэффективна как утеплитель, у нее есть еще масса недостатков:

Боязнь влаги – вода вытесняет воздух из пор ваты, в результате чего ее эффективность падает на две трети

Наличие швов и стыков – вата выпускается в рулонах или матах (листах), поэтому при монтаже образуется много стыков, особенно если приходится утеплять конструкции сложных форм. Это приводит к снижению КПД готового результата

Несовершенная технология монтажа – вата крепится на пластиковые анкера с применением специального клея или без него. Процесс длительный и трудоемкий

Исходя из тех недостатков, которые уже были перечислены, для монтажа минеральной ваты необходимо дополнительно применение полупроницаемых мембран, которые не давали бы попадать воде на сам материал, но позволяли бы парам воды выходить вместе с воздухом наружу, то есть – дышать. Также сложности возникают и с отделкой минеральной ваты, да и эксплуатационный срок ее не столь велик – не более 15-20 лет. А после этого владельца дома ждет капитальный ремонт. Неоправданно.

Пенополиуретан, сокращенно - ППУ.

Вспененный полиуретан – экологически чистый утеплитель для деревянных домов

А теперь пришло время поведать о термоизоляционном материале, который совмещает в себе все положительные качества, исключая недостатки. Это вспененный полиуретан – гетероцепный полимер, особый вид органических полимочевинных соединений, построенных на базе экологически чистых природных компонентов. Эти компоненты являются производными продуктами сельскохозяйственной деятельности. В результате простых реакций производителю удается получить два компонента, которые взаимодействуют между собой и с воздухом, в результате чего происходит вспенивание и насыщение основы микроскопическими пузырьками воздуха. Взятый объем жидкого полиуретана увеличивается в 70-100 раз за счет этого воздуха, то есть, готовый утеплитель на 90% состоит именно из воздушных пузырьков.

Технология нанесения и ее плюсы

Для нанесения полиуретана применяются пульверизаторы. Мастер методом напыления тонким слоем наносит этот состав на поверхность, после чего в течение двух-трех минут происходит вспенивание и увеличение основы в объеме. Полное застывание происходит в течение двух-трех часов. У этого способа нанесения следующие преимущества:

Возможность обработки поверхностей любых форм

Достижение полной герметичности, благодаря заполнению всех швов, стыков, углублений

Отсутствие технологических швов и необходимости в применении дополнительных монтажных элементов

Значительная экономия времени

Удобная и надежная обработка даже самых труднодоступных мест

Вспененный полиуретан ровным слоем покрывает любые поверхности, будь то дерево, камень или металл. Высокая адгезия позволяет ему надежно закрепляться на основании, которое не нуждается в какой-то особой подготовке, особенно если речь идет о деревянном доме. Но что с эксплуатационными свойствами вспененного полиуретана?

Вспененный полиуретан очень прочен, выдерживает умеренные механические воздействия и термические деформации основания.

Характеристики этого материала определяются двумя важными составляющими:

Микроскопические воздушные пузырьки – воздух отличается самым низким коэффициентом теплопроводности, поэтому и вспененный полиуретан является максимально эффективным утеплителем. Коэффициент теплопроводности не более 0,035 единиц.

Полимочевинные соединения – на 90% материал состоит из воздуха, а оставшиеся 10% – это связующие полимочевинные соединения. Они отличаются высочайшей степенью прочности и эластичности, поэтому пенополиуретан очень прочен, выдерживает умеренные механические воздействия и термические деформации основания. Чтобы вам легче было оценить уровень прочности вспененного полиуретана на основе полимочевинных соединений, сама полимочевина применяется для гидроизоляции и абразивной защиты при устройстве промышленных полов

А теперь перейдем к преимуществам материала, помимо полной герметичности и высочайшей эффективности:

Минимальная масса – вес одного кубометра этого уникального утеплителя не превышает 11-ти килограммов. Это позволяет осуществлять комплексное утепление, не рискуя превысить допустимые нагрузки на несущие конструкции

Материал является негорючим – вспененный полиуретан не просто не горит и не поддерживает горение, он еще и не выделяет никаких вредоносных веществ даже под воздействием огня и высоких температур. При этом он значительно повышает уровень пожарной безопасности, защищая деревянное основание от воздействий огня при локальных возгораниях

Вспененному полиуретану не страшна влага – коэффициент влагопоглощения составляет всего 1,5% от общего объема материала, причем влага, которая на него попадет, не нанесет ему никакого ущерба

Материал не лишает дерево его свойств – дом будет продолжать дышать, микроклимат внутри будет оптимальным

Дополнительная прочность и защита от вредителей – ППУ дополнительно укрепляет конструкцию, а также защищает ее от воздействия мелких вредителей

Долговечность – эксплуатационный срок вспененного полиуретана составляет более 50-ти лет. И это лишь подтвержденный срок, а предельный пока еще даже не установлен

Материальная доступность и экономическая целесообразность – стоимость такого утепления вполне доступна, а за весь эксплуатационный срок полиуретан успеет окупиться несколько раз

Очень важно, что после полного застывания вспененный полиуретан представляет собой отличную основу для практически всех отделочных материалов, за исключением тяжелого фасадного камня. Это может быть и штукатурка, и ламели вагонки на обрешетке, и отделка легким камнем или керамикой. Но при условии, что дом деревянный, лучше всего использовать вагонку из натурального дерева для внешней отделки.


Как происходит утепление деревянного дома?

Вспененный полиуретан отлично подходит для утепления любых элементов деревянных домов и хозяйственных построек.

Процессом утепления занимаются профессионалы.  На объект доставляется необходимое оборудование и материалы, после чего специалисты приступают к работе. Как правило, комплексное утепление дома занимает от одного до трех дней, в зависимости от масштабов работ. Рекомендуется именно внешнее утепление, которое дополнительно защищает стены от внешних негативных воздействий само деревянное основание.

Советы мастера: При внешнем утеплении слой пенополиуретана наносится на стены снаружи, после чего производится их отделка. Рекомендуется применять не глухие виды отделки, такие как штукатурка, а «дышащие», такие как вентилируемые фасады или деревянная вагонка по обрешетке. Не стоит опасаться того, что усадка дома повредит ППУ утеплитель.

Разумеется, что капитальная отделка деревянного дома осуществляется уже после того, как прошел этап основной усадки. В среднем это два-три года. Впоследствии усадка продолжается, но очень медленно, поэтому вспененный полиуретан прекрасно ее переносит, постепенно адаптируясь под нее, благодаря своей эластичности.

ППУ подходит для утепления любых элементов деревянных домов и хозяйственных построек. Кроме того, его используют для утепления транспорта, производственного оборудования, промышленных объектов и т.п.

В заключение хочется сделать акцент на столь важной составляющей, как экологическая чистота материала. Двадцать первый век характеризуется повышенным вниманием к вопросам экологии, так как люди наконец-то пришли к осознанию того, что их деятельность пагубно сказывается на окружающей среде. Даже шифер, который еще пять лет назад считался обычным строительным материалом, сегодня вне закона, так как в его состав входит асбест.

Вспененный полиуретан же является абсолютно безвредным и экологически чистым материалом, поэтому ему не грозит оказаться в списке запрещенных материалов ни сегодня, ни послезавтра. Он сочетает в себе все лучшее, что должен сочетать в себе утеплитель, отвечающий всем требованиям современного общества. И не возникает ни малейших сомнений в том, что этот материал еще многие десятки лет не будет вытеснен какими-либо аналогами.

Система нового поколения.

В данной статье расскажем вам о способе отопления в индивидуальном жилищном строительстве, а именно, о многочисленных плюсах геотермального отопления. 

Для тех, кто основательно задумался о приобретении участка для строительства частного дома расскажем о технологиях, которые помогут решить часть основных проблем, связанных с энергообеспечением жилища. 

Участки земли, где уже подведены коммуникации, как правило продаются по высоким ценам, что заставляет задуматься об альтернативных вариантах. Ведь без подведенного магистрального газа отапливать дом очень дорого или проблематично, - электроотопление слишком дорого, твердотопливное отопление небезопасно и требует много внимания. Но не надо отчаиваться! 

Отопление загородного дома на базе тепловых насосов грунтовых - эффективное решение проблем энергообеспечения. Геотермальное отопление - это лучший вариант, если нет магистрального газа. Это автономное энергообеспечение, безопасное, экологически чистое и значительно экономичное.

Для такой системы не требуется получать технических условий и проходить ежегодные проверки. Цена геотермального отопления дома – это лишь расходы на оборудование. 

Геотермальные тепловые насосы недаром относятся к системам отопления нового поколения. Они не просто не имеют никаких негативных воздействий на здоровье человека или домашних обитателей, но даже, в случае каких-либо неполадок, не несут потенциальной угрозы для жизни человека как, например, взрывоопасный газовый котел. 

Установка таких систем занимает не больше одного месяца и включает в себя 3 основных этапа : теплотехническое проектирование, выполнение внешнего геотермального контура - укладка замкнутого геотермального контура в грунт, установка теплового насоса грунтового и подключение его к контуру отопления. Благодаря данной системе вы получаете не только отопление, но и горячее водоснабжение, а также, кондиционирование дома жарким летом. 

Подведем итоги, что вы получите от геотермального отопления? 

Автономное теплообеспечение вашего дома и независимость от подведения коммуникаций, что позволяет построить дом, практически, на любой земле. Полная автономность системы, которая не требует дополнительного вмешательства для контроля и регулирования со стороны владельца дома. Отопление, горячее водоснабжение и кондиционирование от одного теплового насоса грунтового без приобретения дополнительного оборудования. Получаете самое экономичное отопление, потому что 3/4 необходимой энергии для отопления объекта тепловой насос берет бесплатно из земли. Экономия времени и полезной площади, обусловленная отсутствием необходимости регулярной закупки топлива, которой не избежать при организации любой другой системы обогрева здания. Безопасность, потому что принцип работы геотермального отопления в сочетании с его особенностями устройства полностью исключают возможность возникновения любых аварий, в частности, из-за возгорания. А также, высокий уровень экологичности системы геотермального отопления, так как независимо от продолжительности обслуживания, исключен выброс каких-либо вредных веществ для человеческого организма. 

Геотермальное теплообеспечение применимо для любого объекта, где требуется обогрев, и абсолютно безопасен для окружающей среды и человека!

В процессе поиска способа отопления нашего загородного дома мы решили остановиться на тепловом насосе. Прокладка Газа в нашем посёлке не предвиделось, а работать кочегаром у котла не очень то хотелось. Мы полгода изучали это оборудование, для использования на нашем участке, приобрели и установили геотермальный тепловой насос.

Благодаря новейшим разработкам инженеров на сегодняшний день появилась возможность «докачки» энергии в сеть от альтернативных источников энергии. Так был создан гибридный инвертор с мощностями от 1.3 до 18 кВт. Такие инверторы немного дороже обычных, но они позволяют при недостаточной мощности сети не переходить инвертору в режим генерации (на аккумулятор), а частично выдавать необходимую порцию электроэнергии от  солнечных панелей, ветрогенератора, дизель/ бензо/газогенератора, миниэлектростанции в пиковые часы нагрузки. Т.е. Ваша сеть получит бесплатную подпитку. Все распределения энергии (генерация, докачка сети, зарадка АКБ, трансляция сети 220в) инвертор делает автоматически без просадок в питании потребителей.

Ещё одно неоценимое качество этого прибора в возможности рекуперации (отдачи) энергии в центральную сеть (если установлен электросчётчик с вычетом обратного тока), но к сожалению пока Энергосбытовым организациям не выгодно покупать электроэнергию - в их интересах как можно больше продать. Хотя старушка Европа и развивающаяся Азия уже давно инвестируют в  проекты создания альтернативных сетей на базе частных потребителей, компенсируя им часть потреблённой энергии.

Так что в России дело за перспективой «зелёных» законопроектов и на практике для частного потребителя пока  электроэнергию не продать, а использовать дополнительную бесплатную энергию это реально. Пройдёт время, и практически каждый загородный дом будет оснащён солнечными панелями с системой автономного, бесперебойного энергоснабжения. А мы (Центр РАТИВЭ), сделаем всё возможное, чтобы обеспечить Ваши комфортные дома доступными по цене и высококачественными гибридными инверторами.

Cистема энергоснабжения на солнечных батареях кажется очень простой. Ведь в ней всего 4 основных компонента - сами фотоэлектрические панели, аккумуляторы, контроллер заряда и инвертор, преобразующий низковольтный постоянный ток к бытовому стандарту ~220В. Однако эта простота обманчива, - здесь, как и в любой системе, все элементы должны быть сбалансированы между собой. Несбалансированность в лучшем случае обернётся неоправданными затратами на неиспользуемый потенциал, а в худшем - выходом из строя самого слабого элемента и, как следствие, неработоспособностью всей системы.

Прежде всего следует выяснить, какое количество энергии потребуется от системы. Для этого придётся определить пиковую мгновенную мощность, а также рассчитать две величины ожидаемого суточного энергопотребления - его максимальное и среднее значения.

Пиковая мгновенная мощность определяется суммарной мощностью всех энергопотребителей, которые могут быть включены одновременно, то есть наихудшим случаем с точки зрения нагрузки на сеть.

Ожидаемое суточное энергопотребление сложнее. Оно зависит от того, в каком режиме планируется использовать создаваемую систему электроснабжения.

Режимы автономного электроснабжения

1.Полное электроснабжение

Полное электроснабжение от солнечных батарей подразумевает полную замену сетевого электроснабжения на автономное без какого-либо ограничения привычного стиля жизни. Чтобы определить необходимое количество энергии, достаточно понаблюдать за электросчётчиком или просто посмотреть на свои ежемесячные платежи за электричество. Чтобы полностью отключиться от электросети но ни в чём не менять образ жизни необходима система, способная за месяц выдать не менее 600 кВт·ч электроэнергии при мощности в длительном режиме не менее 5 кВт, а потребление энергии за сутки может достигать 50 кВт·ч при среднем значении от 10 до 20 кВт·ч в сутки.

2. Комфортное электроснабжение

Комфортное электроснабжение отличается от полного лишь исключением самых прожорливых потребителей-например электронагревателей, у которых мощность превышает 2 кВт или среднее энергопотребление за сутки превышает 4 .. 5 кВт·ч. Таким образом, стиральные машины, электроутюги, хлебопечки, электрочайники и даже электроподогрев полов в санузлах вместе с электробойлерами горячего водоснабжения продолжают оставаться в системе, а вот электроплиты, электродуховки, конвекторы и электроподогрев обширных площадей исключаются. Что, конечно, не мешает подключить их к внешней сети отдельной линией.

Обычно комфортный режим потребует в среднем от 100 до 250 кВт·ч в месяц (среднесуточное потребление от 3 до 8 кВт·ч) при пиковом потреблении до 15 кВт·ч в сутки, а мгновенная потребляемая мощность в длительном режиме не превышает 5 кВт.

3. Умеренное электроснабжение

Этот режим предполагает заметные изменения в образе жизни при сохранении высокого уровня комфорта. Впрочем, список потребителей мало отличается от режима комфортного энергоснабжения, за исключением таких необязательных элементов, как электрочайники и электроподогрев полов. Использование электроподогрева горячей воды тоже может быть ограничено. Помимо этого, изменения касаются и времени выполнения не очень регулярных, но энергоёмких работ. Чтобы сэкономить на ёмкости аккумуляторов, такие работы надо выполнять не ночью и не в пасмурную погоду, а в солнечные ясные дни, когда поток солнечной энергии максимален и частично компенсирует разряд аккумуляторов, а то, что разрядилось, будет восполнено до наступления темноты. К этим работам, например, относится большая стирка (особенно в машине-автомате с подогревом воды), глажка большого количества белья, активная работа с мощным электроинструментом и садовой электротехникой и т.п. Если исключить регулярных потребителей второй очереди (чайник и водонагреватели), то следует ориентироваться на ежемесячное потребление порядка 150 кВт·ч при мгновенной потребляемой мощности в длительном режиме до 3 .. 3.5 кВт и пиковой мощности до 5 кВт, а ожидаемое среднесуточное потребление составляет 4 .. 6 кВт·ч с возможным максимумом до 11 кВт·ч в сутки.

4.Базовое электроснабжение

В этом режиме особенности энергопотребления очень существенно влияют на стиль жизни. Это влияние прежде всего заключается в постоянном учёте текущей нагрузки на автономное энергоснабжение и в необходимости поочерёдного включения более-менее мощных потребителей. Кроме того, в этом режиме следует постоянно помнить об экономии, в частности включать свет только там, тогда и столько, где, когда и сколько он действительно нужен. То же касается и всех остальных электроприборов. Тем не менее, невзирая на все оговорки, в этом режиме всё же можно поддерживать достаточный уровень комфорта и использовать практически всю домашнюю электротехнику, однако время включения энергоёмких потребителей в значительной степени определяется погодой, - все энергоёмкие работы следует проводить только в солнечные дни и, желательно, до обеда, чтобы к вечеру заряд аккумуляторов восстановился до максимума. В этом случае ежемесячное потребление примерно100 кВт·ч при мгновенной потребляемой мощности в длительном режиме около 1 кВт с пиковым потреблением до 2.5 кВт, а в моменты использования электроинструмента - до 4 кВт, при ожидаемом среднесуточном потреблении 3 .. 4 кВт·ч с максимумом до 7 кВт·ч в сутки.

5. Аварийное электроснабжение

Аварийный режим подразумевает жёсткое ограничение потребностей, однако в отличие от предыдущих случаев, предполагается, что автономная работа в таком режиме продлится не более нескольких дней подряд, поэтому многие энергоёмкие электроприборы можно вообще не использовать до восстановления обычного энергоснабжения. Задача аварийного энергоснабжения - обеспечить минимальные удобства и функционирование важнейших систем жизнеобеспечения дома.

Итак, в данном варианте всё, что не жизненно важно, выключено и не включается, в том числе не используется телевизор, а зимой - и холодильник (летом использование холодильника также предполагается более осторожным и редким, что способствует экономии электричества). В этом случае ежемесячное потребление составит 50 .. 60 кВт·ч при мгновенной потребляемой мощности в длительном режиме примерно 600 Вт с пиковым потреблением до 1.5 кВт (в моменты использования электроинструмента - до 2.5 .. 3 кВт), а ожидаемое среднесуточное потребление составляет 1.5 .. 2 кВт·ч и не превышает 6 кВт·ч, хотя за счёт разнесения энергоёмких работ на разные дни вполне реально ограничить дневной максимум до 3 .. 4 кВт·ч.

В каждом конкретном случае данные надо считать индивидуально, исходя из имеющейся техники, собственных подходов к её использованию и сложившихся привычек. Однако методика расчёта та же самая.

Определение возможностей Солнца

Итак, потребности в энергии мы только что определили. Теперь надо посмотреть, что же можно получить от Солнца? Основа такого расчёта - это данные по мощности солнечного излучения с учётом погодных условий. Желательно, чтобы данные были для разных углов наклона панели, хотя бы для вертикальной и горизонтальной ориентации.

Важнейшим вопросом является выбор угла наклона панели. Имея в виду возможность круглогодичного использования, следует предпочесть угол на 15° больше географической широты (к тому же, чем больше наклон, тем меньше на панели будут задерживаться пыль и снег).

Наклон выбран. Теперь можно приступать к оценке потенциальной производительности солнечных батарей, или, что то же самое, к оценке количества солнечных модулей, необходимых для работы системы в желаемом режиме. Оценку следует провести как минимум для худшего месяца (для Москвы это январь), для большей части года (февраль - ноябрь) и для летнего максимума (в Москве это июль).

Стандартная инсоляция рассчитывается для площади в 1 квадратный метр. Однако точная площадь элементов солнечной панели нам не известна. Зато известна её номинальная мощность, которая определяется для засветки мощностью 1 кВт / м2 при 25°С. Этого вполне достаточно. Приняв мощность солнечного излучения у поверхности Земли (максимальную инсоляцию) той же самой - что, в общем, соответствует действительности, - мы получим, что выработка батареи относится к инсоляции квадратного метра также, как мощность батареи относится к мощности солнечного излучения у земной поверхности в ясную погоду, приходящейся на 1 квадратный метр, то есть к 1000 Вт. Умножив месячную инсоляцию из таблицы на соотношение мощностей батареи и максимальной инсоляции, можно оценить выработку солнечной батареи за этот месяц.

Таким образом, выработку панели будем рассчитывать по следующей формуле

Eсб = Eинс · Pсб · ? / Pинс (1),

где Eсб - выработка энергии солнечной батареей; Eинс - месячная инсоляция квадратного метра (из таблицы инсоляции); Pсб - номинальная мощность солнечной батареи; ? - КПД инвертора при преобразовании низковольтного постоянного напряжения в стандартное (если предполагается использовать низковольтное напряжение напрямую, ? можно приравнять к 1, т.е. не учитывать); Pинс - максимальная мощность инсоляции квадратного метра земной поверхности (1000 Вт). Инсоляция и желаемая выработка должны быть в одних и тех же единицах (либо киловатт-часах, либо джоулях).

Соответственно, зная месячную инсоляцию, можно оценить номинальную мощность солнечной батареи, требуемую для обеспечения необходимой месячной выработки.

Pсб = Pинс · Eсб / (Eинс · ?) (2).

Следует отметить, что, как правило, максимальная мощность солнечной батареи, о которой, собственно, и заявляет производитель, соответствует напряжению на её выходе, на 15 .. 40% превышающему напряжение аккумуляторных батарей. Большинство недорогих контроллеров заряда могут либо подключать нагрузку напрямую, «просаживая» выходное напряжение батарей намного ниже оптимального, либо просто отсекать этот «излишек». Поэтому эти потери также можно заложить в КПД, уменьшив его на 10 .. 25% (потери мощности меньше потерь напряжения, поскольку при повышенной нагрузке «проседание» напряжения компенсируется некоторым увеличением тока, хотя и не полностью; более точно значение можно определить, лишь зная зависимость напряжения от тока нагрузки для конкретной батареи). Однако существуют модели контроллеров, которые удерживают эти потери в пределах 2 .. 5%.

Выбор оборудования

Как уже говорилось, в состав систем электроснабжения на солнечных батареях входят следующие типы устройств.

1.Панели с фотоэлектрическими элементами.

2. Контроллер солнечной батареи, обеспечивающий нормирование выходного напряжения батареи, зарядку аккумуляторов и (опционно) подачу низковольтного постоянного тока в нагрузку.

3. Электрохимические аккумуляторы, запасающие энергию в период её избытка и подающие её в систему в период нехватки при недостаточном освещении фотоэлементов или при временном возрастании потребления.

4. Инвертор, обеспечивающий преобразование постоянного низковольтного тока от аккумуляторов и фотоэлементов к бытовому или промышленному стандарту.

Определяющими критериями выбора являются две мощности - номинальная мощность солнечной батареи и максимальная мощность нагрузки, причём в общем случае эти величины могут мало коррелировать друг с другом. Скажем, можно весь летний день заряжать аккумуляторы от 200-ваттной солнечной батареи, поворачивая её вслед за Солнцем и накопив 2.5 кВт·ч энергии, а вечером за полчаса потратить их на сварку, используя инвертор мощностью 5 кВт.

Но прежде чем выбирать конкретные модели, следует определиться с низковольтным напряжением постоянного тока, которое будет использоваться в системе.

Выбор напряжения системы

Если с выбором выходного напряжения системы всё ясно - в Украине это 220 В переменного тока с частотой 50 Гц, то выбор низковольтного напряжения постоянного тока, - т.е. напряжения на входе инвертора, оно же номинальное напряжение блока аккумуляторов и фотоэлектрических панелей - гораздо шире. Стандартные мощные аккумуляторы имеют напряжение 12 В, часто встречаются и 6-вольтовые «мотоциклетные» варианты. Наконец, можно найти модули напряжением 2 В и собрать из них батарею на любое напряжение, кратное этому шагу. Номинальное выходное напряжение фотоэлектрических панелей мощностью от 50 Вт и выше обычно либо 12, либо 24 В, но его также можно наращивать с соответствующим шагом, соединяя батареи последовательно.

Большинство инверторов рассчитаны на напряжение входного постоянного тока 12, 24, 48 или 96 В, в зависимости от мощности. Дело в том, что уже для обеспечения мощности в 1 кВт при напряжении 12 В необходим ток в 83 с лишним ампера! Если же учесть потери инвертора, которые могут достигать 15%, то ток вплотную приближается к 100 А. Подобные и даже в 2-3 раза бoльшие токи характерны для автомобильного стартёра, но там они протекают редко и недолго. Здесь же они должны течь в длительном, практически постоянном режиме. В результате сечение провода должно быть очень большим - для медного провода не менее 25 мм2 (диаметр около 6 мм), - а сами провода должны быть как можно более короткими - не более метра, а лучше постараться уложиться в 20 .. 30 см. В противном случае в них будут слишком большие потери энергии, тратящейся на их нагрев, который не просто бесполезен, а откровенно вреден и даже опасен. При мощности 10 кВт ток, соответственно, возрастёт до 1000 А, а сечение провода увеличится уже не в 10, а более чем в 20 раз из-за проблем с отводом тепла из середины жилы - это будет медный пруток диаметром почти полтора сантиметра. Даже просто обеспечить компактное и надёжное соединение, позволяющее пропускать через него столь мощные токи в течении многих лет, весьма сложно. По этим причинам производители инверторов ограничивают входной ток, потребляемый инвертором в режиме номинальной мощности, одной-двумя сотнями ампер, и при повышении мощности вынуждены поднимать входное напряжение.

В отличии от фотоэлектрических панелей и аккумуляторов, инверторы и контроллеры нельзя каскадировать последовательно, поэтому их необходимо выбирать, исходя из напряжения постоянного тока по необходимой выходной мощности инвертора в вышеприведённой таблице.

В пределах 24 В это напряжение безопасно и подходит для номинальной выходной мощности инвертора в кВт и даже до кВт-а кВт вполне достаточно практически для всех потребителей встречающихся в обычном домашнем хозяйстве. .Если же требуется запитать одновременно несколько мощных потребителей то может быть оправдано их подключение к двум или более инверторам одновременно-каждого к своему-при том что номинальная мощность каждого инвертора не превышает кВт а входное напряжение остаётся в пределах. Кстати это позволит системе продолжать работу и в случае внезапного выхода из строя одного из инверторов оставшийся обеспечит необходимое напряжение хотя за мощностью нагрузки конечно нужно будет следить более тщательно. И лишь тогда когда мощность одного потребителя превышает выходную мощность одного инвертора придётся взять более мощный инвертор и следовательно перейти на более высокое напряжение постоянного тока. Соединять таким образом инвертора можно с некоторыми ограничениями при монтаже, иначе возможен выход инвертора из строя.

Выбор инвертора

Прежде всего, выбранный инвертор должен обеспечить необходимую выходную мощность. Входное (низковольтное) напряжение связано с этой мощностью довольно тесно. Но помимо этого у инверторов есть и другие характеристики, на которые следует обратить внимание.

Во-первых, это форма вырабатываемого тока. Простейшие модели вырабатывают переменный ток треугольной или даже прямоугольной формы (меандр). Такой ток успешно «едят» лишь нагревательные приборы, не содержащие электронных блоков, и лампы накаливания. Вся остальная электротехника (любые электромоторы, трансформаторы, люминесцентные и энергосберегающие лампы и пр.) от тока подобной формы могут либо выйти из строя, либо не запуститься, либо работать, но очень плохо - при том, что тестер честно показывает 220 В. Несколько более приемлем ток трапецеидальной формы. К счастью, в настоящее время инверторы, вырабатывающие на выходе переменный ток таких форм, встречаются редко. Наиболее часто современные инверторы выдают так называемый «модифицированный синус», представляющий собою ступенчатое приближение к синусоидальной форме. Такая форма тока вполне успешно «переваривается» практически всеми современными бытовыми устройствами и электроинструментами, но звук работы некоторых из них заметно меняется и становится громче, а блоки питания могут начать заметно «звенеть». Чтобы устранить эту проблему, можно попытаться использовать различные фильтры, сглаживающие неровности тока. Наконец, инверторы, вырабатывающие «чистый синус», выдают ток, форма которого очень близка к идеальному синусу и обычно намного лучше, чем форма тока в общественной электросети. Единственный недостаток этого класса инверторов - они немного крупнее и в полтора-два раза дороже аналогичных инверторов с «модифицированным синусом».

Во-вторых, это КПД инвертора. Чем он выше, тем меньше непроизводительные потери энергии. Большинство современных инверторов имеет КПД более 90%.

В-третьих, это способность инвертора работать в режиме зарядки аккумуляторов. По сути, такой инвертор в комплекте с аккумуляторами интересен уже сам по себе, - даже без солнечных батарей он представляет собой источник бесперебойного питания (UPS) - примерно такой, какие используются для компьютеров, но мощностью в несколько киловатт и ёмкостью в несколько киловатт-часов. При работе с солнечными батареями эта особенность также очень полезна - она позволяет уменьшить запас мощности солнечных батарей и ёмкости аккумуляторов для наиболее неблагоприятной ситуации, поскольку при недостатке солнечной энергии аккумуляторы можно подзарядить от внешней сети или от аварийного генератора.

В четвёртых чем подробнее индикация тем лучше. Весьма желательна возможность контроля как входного напряжения на аккумуляторах так и выходного в розетке. Кроме того необходимо наличие защиты от перегрузки и от короткого замыкания в нагрузке.

В-пятых, очень хорошо, если инвертор допускает кратковременное превышение номинальной нагрузки хотя бы в полтора-два раза. Это позволяет использовать электромоторы и нагревательные приборы, мощность которых равна номинальной мощности инвертора. Дело в том, что при их включении ток на секунду-другую существенно превышает соответствующий номинальному режиму. Если защита инвертора настроена строго на его номинальную мощность, то в этот момент она может сработать и не даст использовать электроприбор, потребление которого на самом деле вполне укладывается в рамки номинальной мощности за исключением краткого момента включения.

В-шестых, полезна функция, которая при полном заряде аккумулятора подключает к отдельной линии дополнительную нагрузку, скажем водонагреватели. В солнечные дни это позволяет с пользой автоматически утилизировать избыток энергии и не допускать траты энергии на второстепенные цели тогда, когда её мало.

И последнее. За сключением каких-то особых случаев, при мощности потребления до 10 кВт гораздо удобнее использовать не трёхфазное, а однофазное напряжение. Это упрощает разводку по дому и устраняет проблемы, связанные с распределением фаз по потребителям. К тому же трёхфазные инверторы труднее найти, и они сложнее и дороже, чем однофазные той же мощности.

Выбор аккумуляторов

Наиболее широко распространены аккумуляторы на 12 В, и именно из них обычно собираются аккумуляторные батареи на любое напряжение, кратное этой величине, в том числе 24, 48 и 96 В. Аккумуляторный блок системы автономного электроснабжения характеризуется такими основными параметрами, как рабочая ёмкость, ток заряда и ток разряда.

При рабочем напряжении, превышающем 12 В, несколько аккумуляторов соединяются последовательно таким образом, чтобы сумма их номинальных напряжений соответствовала необходимому номинальному напряжению блока. Если силы тока или запаса энергии одной такой сборки не хватает, то несколько сборок соединяются параллельно, пока их суммарные возможности не достигнут требуемого порога.

Выбор типа

В настоящее время экономически оправданной альтернативы мощным свинцово кислотным аккумуляторам нет. Однако и этот класс аккумуляторов имеет несколько разновидностей.

Какой аккумулятор выбрать гелевый или AGM? Преимущества и недостатки

Предварительный выбор ёмкости. Рабочий и буферный энергозапас

Прежде всего необходимо определиться с общей энергоёмкостью блока аккумуляторов. В большинстве случаев можно сказать, что рабочий энергетический запас такого блока следует выбирать примерно равным расчётному среднесуточному потреблению в минимально приемлемом режиме. Например, для аварийного режима это будет 2 кВт·ч, для базового - 4 кВт·ч, для умеренного - 5 кВт·ч и т.д.

Расчет емкости аккумуляторной батареи

Как выбрать ёмкость отдельного аккумулятора? Скажем, 24-вольтовый блок на 2 кВт·ч можно собрать из восьми 12-вольтовых аккумуляторов по 50 А·ч, четырёх по 100 А·ч или двух по 200 А·ч. В данном случае я предпочитаю 100-амперные аккумуляторы. 200-амперные весьма громоздки и весят 65 .. 75 кг, так что даже передвинуть их в одиночку совсем непросто, особенно в тесных неудобных местах. В то же время 50-амперные аккумуляторы потребуют слишком большого числа соединений, а это увеличивает трудоёмкость монтажа и снижает надёжность. 100-амперные аккумуляторы весят менее 40 кг, и их не так сложно поднять, поставить или передвинуть одному человеку, при этом число коммутаций вдвое меньше, чем при использовании 50-амперных, а суммарная цена блока аккумуляторов будет немного ниже.

Следует подчеркнуть, что это лишь предварительный выбор ёмкости, и её обязательно следует проверить на соответствие параметрам заряда и разряда, заявленным производителем аккумуляторов. Именно они имеют приоритетное значение.

Токи заряда и разряда. Окончательный выбор ёмкости

Суммарный ток зарядки, равный максимальному току солнечной батареи, не должен превышать указанный производителем максимально допустимый ток заряда аккумулятора, умноженный на число параллельных сборок (именно сборок, а не отдельных аккумуляторов). Это условие может быть нарушено, если солнечная батарея мощная, а блок аккумуляторов слишком слабый. И тогда возможен не только быстрый выход аккумуляторов из строя, но даже их взрыв и возгорание!

С другой стороны, слишком малый ток заряда не сможет полностью зарядить аккумуляторы. Это происходит тогда, когда ёмкость блока аккумуляторов слишком высока, а солнечная батарея имеет небольшую мощность. При недолгой эксплуатации это приведёт лишь к сокращению запаса энергии в аккумуляторах, однако постоянный недозаряд снижает ёмкость аккумуляторов и сокращает срок их службы.

Наконец, ток, потребляемый инвертором в режиме максимальной мощности, не должен превышать предельно допустимый ток разряда аккумуляторов, умноженный на число их параллельных сборок. Для обеспечения более комфортных условий работы и хорошей энергоотдачи аккумуляторов желательно, чтобы ток разряда в длительном режиме не превышал половину, а лучше - пятую часть максимально допустимого значения.

Точные значения токов следует смотреть в документации на конкретную модель аккумулятора, однако для предварительных прикидок можно принять следующие величины этих токов в амперах относительно ёмкости в ампер-часах:

максимальный ток разряда численно равен ёмкости и допустим только в кратковременном режиме - меньше минуты;

оптимальный ток разряда не превышает 20% ёмкости (для длительной непрерывной нагрузки лучше уложиться в 5 .. 10%, - cкажем, нагрузка от освещения составляет менее 10%, а при включении холодильника остаётся в пределах 20%);

оптимальный ток заряда составляет 5 .. 10% от ёмкости;

максимальный ток заряда не превышает 20% от ёмкости (иногда - до 30%).

Основным критерием выбора ёмкости аккумуляторов является ток заряда, так как именно он оказывает главное влияние на долговечность и безопаснсть их эксплуатации. Исходя из вышеприведённых цифр, суммарная ёмкость сборок аккумуляторов в ампер-часах должна в 5 .. 10 раз превышать максимальный суммарный ток сборок фотоэлектрических панелей в амперах (не отдельных аккумуляторов и панелей, а именно их сборок на номинальное низковольтное напряжение системы). А уже в этих пределах можно ориентироваться на необходимый запас энергии. Некоторые модели аккумуляторов позволяют расширить границы допустимого диапазона емкостей блока до 3 .. 20 раз от максимального вырабатываемого тока панелей.

Выбор панелей фотоэлементов

При выборе панелей следует учитывать три фактора - их геометрию, номинальное выходное напряжение и тип фотоэлементов.

Геометрия определяется конкретными условиями установки, и здесь трудно дать общие рекомендации кроме одной - если есть возможность выбора между одной большой панелью и несколькими маленькими, лучше взять большую - более эффективно используется общая площадь и будет меньше внешних соединений, а значит, выше надёжность. Размеры панелей обычно не слишком велики и не превышают полтора-два квадратных метра при мощности до 200-250 Вт. Для достижения нужных значений номинального напряжения и номинальной мощности панели можно объединять в последовательные сборки, которые затем коммутируются параллельно - аналогично тому, как выше это показано для аккумуляторов. Как и в случае аккумуляторов, в одной сборке следует использовать только однотипные панели.

С напряжением тоже всё просто - лучше выбирать 24-вольтовые панели, поскольку рабочие токи у них вдвое меньше, чем у 12-вольтовых той же мощности. Панели одинаковой мощности одного и того же производителя, рассчитанные на разное напряжение, обычно различаются лишь внутренней коммутацией фотоэлементов. Панели с номинальным напряжением выше 24 вольт встречаются редко и обычно собираются из более низковольтных. 12-вольтовые панели, на мой взгляд, оправданы лишь в двух случаях - для маломощных систем, где 12 вольт являются рабочим напряжением инвертора, а также если по архитектурным или конструктивным соображениям необходимо использовать панели малого размера, для которых не существует вариантов на 24 В.

При самостоятельной сборке панелей из отдельных фотоэлементов не следует забывать о включении в цепочки защитных диодов, которые предупреждают протекание обратного тока при неравномерной засветке. В противном случае мощность, выработанная освещёнными секциями панели, вместо полезной нагрузки будет выделяться на временно затенённом фотоэлементе, а это чревато его перегревом и полным выходом из строя (неосвещённый фотоэлемент в этой ситуации окажется открытым диодом). Допустимый ток защитных диодов должен быть больше, чем ток короткого замыкания защищаемой цепочки фотоэлементов при максимальной освещённости.

Наконец, надо выбрать тип фотоэлементов. В настоящее время наиболее часто предлагаются фотоэлементы на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии. Монокристаллический кремний обычно имеет КПД в районе 16-18%, а поликристаллический - 12-14%, зато он несколько дешевле. Однако в готовых панелях цена за ватт (т.е. в пересчёте на вырабатываемую мощность) получается почти одинаковой, и монокристаллический кремний может оказаться даже выгодней. По такому параметру, как степень и скорость деградации, разницы между ними практически нет. В связи с этим выбор в пользу монокристаллического кремния очевиден. Кроме того, зачастую при снижении освещённости монокристаллический кремний обеспечивает номинальное напряжение дольше, чем поликристаллический, а это позволяет получать хоть какую-то энергию даже в весьма пасмурную погоду и в лёгких сумерках. Зато у поликристаллического кремния обычно ниже напряжение холостого хода (у монокристаллического оно может превышать номинал вдвое). Но если подключать панель к инвертору и аккумулятору не напрямую, а через контроллер, повышенное напряжение не имеет существенного значения.

И последнее. Обычно нет смысла выбирать суммарную мощность панелей фотопреобразователей больше мощности инвертора. Тем не менее, такое превышение может быть оправдано при наличии мощной постоянной нагрузки и мощного блока аккумуляторов или в расчёте на длительные периоды пасмурной погоды.

Выбор контроллера

В современных системах контроллер заряда стоит между солнечной батареей и аккумуляторами. Его главная задача - это нормировать напряжение, вырабатываемое панелями фотоэлементов, к напряжению, необходимому для заряда аккумуляторов с учётом их текущего состояния, в том числе отключая их от фотоэлементов при полной зарядке во избежание перезаряда (перезаряд предотвращается по напряжению, но не по току). Простейшие варианты просто подключают и отключают батареи, а самые продвинутые способны даже «подтянуть» слишком низкое напряжение, вырабатываемое панелями фотоэлементов при слабом освещении, к необходимому уровню за счёт уменьшения тока.

Типы контроллеров заряда

При правильном выборе панелей большой необходимости в повышении напряжения нет. Гораздо важнее возможность снизить относительно высокое «оптимальное» напряжение фотоэлектрической батареи, соответствующее максимальной вырабатываемой мощности, до более низкого уровня, необходимого для зарядки аккумуляторов, преобразовав излишек напряжения в дополнительный ток и обеспечив полное использование номинальной мощности батареи. Как уже говорилось выше, при прямой коммутации выхода панели фотоэлементов на аккумуляторы из-за неоптимальной нагрузки напряжение может «проседать» ниже оптимума на 15 .. 40%, из-за чего потери мощности могут достигать 25%.

Технологию, предотвращающую такие потери, некоторые производители контроллеров называют MPPT (Maximum Power Point Tracking - отслеживание точки максимальной мощности). Она заключается в постоянном измерении вырабатываемого панелями тока и напряжения и обеспечении их оптимального соотношения, которое зависит, в частности, и от времени суток, и от текущей ситуации на небе (выглянуло солнце или набежало облако). Это позволяет достичь оптимального использования мощности батарей практически во всех режимах работы и уменьшить потери до 3%. Однако стоимость таких контроллеров превышает стоимость простейших моделей в несколько раз. Поэтому в маломощных системах может оказаться выгоднее приобрести лишнюю панель на 100 .. 200 Вт и ограничиться простым контроллером заряда, но не переплачивать за MPPT.

В качестве дополнительной опции некоторые контроллеры могут отключать низковольтную нагрузку при слишком большом разряде аккумуляторов. Однако эта функция также не очень актуальна, поскольку многие современные инверторы делают то же самое, но для всей подключённой к ним мощности, а мощность контроллеров заряда весьма ограничена.

Выбор мощности контроллера

Наиболее распространены контроллеры, рассчитанные на ток в 10 .. 20 А, иногда на 30 А. Более мощные контроллеры встречаются реже и стоят значительно дороже. Тем не менее, вполне возможно объединить несколько не очень мощных контроллеров параллельно, подключив каждый из них к своей группе фотоэлектрических панелей. Такая схема имеет некоторые неудобства, но в большинстве случаев вполне приемлема. Впрочем, консультация у продавца (а лучше - у производителя) не помешает, поскольку конкретные модели контроллеров могут иметь особенности, не позволяющие подобное подключение (это особенно актуально для контроллеров с MPPT и интеллектуальных контроллеров, меняющих режим заряда по мере зарядки аккумулятора).

При подключении панелей к контроллеру надо следить, чтобы их суммарный максимальный ток не превышал 75% .. 85% от номинального тока контроллера. Например, для 20-амперного контроллера суммарный ток должен составлять не более 15 .. 17 А. Этот запас необходим для того, чтобы контроллер мог выдержать избыточную выработку, например, в ясный зимний день, когда белый снег, отлично отражающий свет, способствует перезасветке фотоэлементов по сравнению с расчётной, а умеренный мороз немного повышает их КПД. Таким образом, к одному 20-амперному контроллеру можно подключить панели на 24 В суммарной мощностью 600 Вт, а на 12 В - всего 300 Вт.

ЕКАТЕРИНБУРГ. На режим жесткой экономии вынуждены переходить уральские компании, работающие на рынке наружной рекламы. За три последних месяца объем продаж даже самых популярных в Екатеринбурге и пригородах площадок продвижения - придорожных билбордов - упал почти на четверть. Чтобы повысить рентабельность бизнеса, рекламщики сделали ставку на энергосберегающие технологии.

Если в декабре 2014 года на Среднем Урале было занято почти 70 процентов установленных в регионе рекламных щитов, то в марте - только 45. Наиболее заметно рынок просел в небольших городах, на автомобильных и прижелезнодорожных трассах. Одна из причин - дорожающая электроэнергия. Не освещаемый в темное время суток баннер неинтересен рекламодателям, в то же время затраты на его подключение к сети и оплата потребляемого электричества составляют не менее трети от стоимости рекламного носителя. Сделать билборды автономными в плане энергоснабжения предложили предприниматели из Каменска-Уральского.

Эксперимент с использованием солнечных батарей для работы придорожной инфраструктуры начался со светофоров. Их подсоединили к заряжающимся от света панелям, и затраты на содержание устройств заметно снизились.

Затем очередь дошла до рекламных конструкций. Первый в Уральском федеральном округе строй билбордов, работающих на солнечных батареях, появился близ Екатеринбурга. Около десятка запитанных от звезды щитов стоят вдоль Тюменского тракта и работают в автономном режиме. Улавливающие солнечный свет пластины направлены строго на юг. По словам авторов проекта, аккумулируемая за день энергия способна обеспечить освещение рекламного щита в течение 5-6 ночей, а срок эксплуатации билбордов увеличивается почти вдвое.