Как сэкономить на электроэнергии и тепле или как из 1 кВт сделать 150 кВт.

В данной статье речь пойдет о том, как можно снизить в несколько раз, а порой и на 70% энергопотребление абсолютно любого здания, сооружения, частного дома или производственного цеха. Будут предложены

В России относительно недавно начали экономить. При виде этих огромных станков, калориферов мощностью по несколько сотен киловатт и абсолютно бестолковом использовании огромных объемов цехов заводов – складывается впечатление, что где-то в подвале этого завода стоит свой ядерный реактор… Но это не суть… Итак… Вы ищете пути снижения эксплуатационных затрат на содержание дома, цеха завода, офиса или какого-то другого здания…

Начнем:

1. Теплоизоляция здания и устранение «мостиков холода».

Основной и самый теплосберегающий материал – Пенополиуретан.

Пенополиуретан является самой эффективной теплоизоляцией на сегодняшний день. Им удобно обшивать как уже существующие здания, так и строящиеся. Задача в этом процессе – одна из основополагающих – снижение потерь тепла самим зданием. Если вы посмотрите на большинство построенных домов и зданий с помощью специального тепловизора – вы увидите куда утекают денежки за киловатты электричества или кубометры газа, которые вы исправно каждый месяц тратите или будете тратить на эти энергоносители. Владельцы хорошо теплоизолированных зданий платят намного меньше владельцев плохо теплоизолированных зданий. Экономия на отопление качественно теплоизолированного здания доходит до 40%. Причем некоторые проектировщики в меру своей престарелости и нежелания следить за новыми тенденциями – очень любят закладывать в проект теплоизоляционные материалы старого образца с существенной разницей в коэффициентах теплопроводности. А строители в меру отсутствия приборов технического контроля теплоизоляции и герметичности, ну и конечно же, определенной криворукости – практически на каждом объекте оставляют негерметичности. В основном это плохая теплоизоляция оконных проемов, дверных проемов, порой и трещины в кирпичной кладке и т.д. Рекомендуем Вам, если вы озадачены вопросом снижения затрат на энергию и на обогрев помещений, заказать обследование теплоизоляции здания с помощью тепловизора. После такого обследования вы будете знать слабые места Вашего здания.

2. Двери, ворота и окна.

Тут вкратце. В первую очередь обращаем внимание на окна. Чем больше перегородок стеклопакетах – тем лучше. Очень часто через стеклопакеты окон уходит много тепла. А если у Вас окна с деревянными рамами старого образца– сменить их – будет хорошим вложением. Причем следует обратить внимание и на рабочих, которые будут Вам эти новые окна устанавливать. Все зазоры вокруг оконных рам должны быть на совесть запенены монтажной пеной, которая как раз-таки состоит из чудо материала, о котором я говорил в предыдущем пункте – пенополиуретана. Бывает так, что рамы стеклопакетов вставляются в уже существующие алюминиевые рамы и возможность их запенить – отсутствует. В таком случае вы можете воспользоваться самоклеющимися теплоизоляционными матами из вспененного каучука. Но задача должна быть выполнена. Мы прекращаем терять тепло через щели или теплопроводные материалы.

Двери и ворота… Тут вообще отдельный разговор… В последнее время наш рынок заполонили двери и ворота Китайского производства. К самому Китаю претензий нет. Но вот двери и ворота эти ребята любят делать картонные. Внимательно отнеситесь к подбору дверей и ворот. Это должны быть качественные изделия от надежных производителей с хорошей теплоизоляцией и высокой степенью герметичности в закрытом положении. К сожалению, выбор дверей на строящиеся объекты – очень часто доверяется строительной компании, которая строит здание… А там в основном правило одно – чем дешевле – тем лучше. Они ведь построили и уехали, а Вам потом несколько лет платить за тепло. Обезопасить себя вы можете одним способом. После получения на руки проекта, понимания размеров и количества дверей и ворот – либо сами приобретите хорошие двери и ворота, либо оговорите это при заключении договора со строительной компанией. А еще лучше – если Ваши пожелания будут отражены в техническом задании на проектирование. Так же стоит учесть рекомендацию из первого пункта по поводу герметизации и утепления зазоров между рамами и стенами. Вкратце не получилось…))

3. Кровля.

Сделать хорошую теплоизолированную кровлю без мостиков холода – это искусство. Очень сложно добиться равномерной теплоизоляции, т.к. кровля должна крепиться на некую конструкцию. Но это не основная проблема. Кровля должна защищать вас от трех факторов – осадки, холод, жара и влага. Поэтому и подход тут должен быть особый. Хорошая качественная кровля окупается за 8 лет. А плохая – не окупается вообще. Вы исправно платите свои кровные за то, что тепло уходит… На сегодняшний день изобретено много технологий сооружения кровли. И Ваша задача – заказать строительство энергосберегающей кровли, сделанной на совесть. Самый удачный материал для теплоизоляции кровли – базальтовая минеральная вата. Пенополиуретан и пенополистирол применять нежелательно из-за их горючести, а вот минвата – замечательный вариант.  Так-же следует обеспечить продуваемость кровли между верхним защитным слоем и теплоизоляцией. Это нужно для того чтобы летом тот жар, который образуется при нагреве черепицы или другого покрытия – улетал вместе в поступающим воздухом обратно в атмосферу. Ну и конечно же не забывайте про гидро- и пароизоляцию. Оптимальное строение кровли отображено на картинке. Один нюанс – теплоизоляция должна выходить за уровень стены на длинну, равную своей толщине, а не как на картинке. На данной картинке вы можете видеть будущий мостик холода, т.к. в месте стыка стены и кровли на теплоизоляции сэкономили. А в остальном – именно так и нужно делать кровлю. А для промышленных зданий мы рекомендуем кровлю из сэндвич-панелей. Ну или если кровля сделана из плит перекрытий или сплошной заливкой бетона – на плиты или бетон после его затвердевания рекомендуем уложить пенополиуретановые теплоизоляционные листы. А уже после этого засыпать керазитом и делать стяжку под мягкую кровлю. Ну а если кровля уже есть, и она не отвечает требованиям по теплоизоляции – изнутри следует подшить негорючую теплоизоляцию.

Итак… С зданием разобрались… Идем дальше… А дальше у нас земля… Да. Именно земля, т.к. из нее мы можем относительно дешево получить много тепла зимой.  Тут есть два основных варианта:

4.1         Геотермальные тепловые насосы. 1 кВт тратим – 7 кВт получаем.

Геотермальные тепловые насосы позволяют на один затраченный киловатт электричества дать до 7,5 киловатт тепла. Это тепло вы можете использовать как для системы отопления, так и для нагрева воды для домашних нужд.

Как вам известно, почва на глубине от 1,5-2,5 метров – имеет и зимой и летом практически стабильную температуру, изменяющуюся лишь в зависимости от географического расположения объекта строительства. Мы говорим о цифрах от +5 до +15 градусов. Зимой прохладнее, летом чуть теплее, но весьма стабильна и не уходит в минуса. А следовательно – мы можем это тепло из земли получить. Для получения тепловой энергии из земли как раз и созданы геотермальные тепловые насосы. Суть проста – в землю  или водоем закладывается специальный теплопроводный шланг нужной длинны, которая высчитывается исходя из необходимого количества тепла и строения грунта. По шлангу циркулирует жидкий теплоноситель – антифриз с температурой замерзания не выше чем -35 градусов Цельсия.

Далее… Теплоноситель, проходя по всей длинне – нагревается или охлаждается в зависимости от потребностей здания в тепле или холоде. И на входе в дом имеет усредненную температуру порядка +5- +10 градусов. В доме устанавливается сам агрегат теплового насоса с фреоновым контуром и двумя теплообменниками. Один теплообменник антифриз земля – фреон, а второй – фреон – антифриз или вода дом. Процесс нагрева антифриза со стороны дома выглядит следующим образом: Благодаря своим физическим свойствам фреон может поглощать тепло в одном месте и отдавать его в другом. Домашние кондиционеры воздуха работают именно по такому принципу.  Благодаря этому свойству мы нагреваем теплоноситель со стороны дома теплом, которое фреон забирает у теплоносителя со стороны земли. В результате мы получаем горячую воду в доме и ледяной антифриз в земле. А матушка земля, в свою очередь, отдает тепло антифризу, нагревая его… И в результате вот такой обмен теплом между горячей водой в Вашем доме и природой.

ВАЖНО: При проектировании закладки в землю шланга-теплообменника следует учитывать нагревательную способность грунта исходя из его состава, а так-же глубину заложения шланга теплообменника исходя из глубины промерзания грунта в вашем регионе и характера использования почвы. При неправильной закладке теплообменника вы можете либо не получить рассчетного количества тепла, либо «мертвую» землю, на которой ничего не будет расти. Обращайтесь к профессионалам.

4.2   Системы вентиляции земля воздух. Греем воздух на 50% меньше.

Это более узкоспециализированные системы, которые берут тепло у земли. Их предназначение – преднагрев воздуха для системы вентиляции. В зданиях и домах с механической вентиляцией это очень пригодится, т.к. зимой в мороз -15-20 градусов можно получить на входе в дом воздух с температурой около +5- -5 градусов. Значительная часть тепловой и электроэнергии уходит на обогрев приточного воздуха зимой. Ведь нам нужно нагреть его в среднем на 40 градусов с -20 до +20 градусов. А благодаря применению геотермальной системы вентиляции земля-воздух – эта дельта сокращается в два раза в среднем. Следовательно, вы будете тратить в среднем – в 2 раза меньше денег на обогрев приточного воздуха.

Устройство такой системы изображено на рисунке. Процесс происходит следующим образом – в землю укладываются специальные воздуховоды. Воздух с улицы затягивается через них в дом с помощью приточного вентилятора. А проходя через эти воздуховоды, закопанные в земле – холодный воздух нагревается через стенки воздуховодов. И попадает в дом уже преднагретым.

Следует обратить внимание, что использование неспециализированных воздуховодов и самодельных систем может грозить здоровью из-за того, что со временем в этих воздуховодах появляются микроорганизмы, которые могут нанести серьезный вред здоровью людей. Некоторые умельцы делают такие системы из канализационных или водопроводных полиэтиленовых труб. Последствия могут быть печальными. Мы используем для создания таких систем специализированные трубы и комплектующие со специальными покрытиями, предотвращающими образование микроорганизмов и образование грибков и плесени.

5. Приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла. Тратим на нагрев воздуха с улицы на 60-80% меньше.

Для создания систем вентиляции зданий раньше использовали классическую комбинацию –

Приточная установка с фильтром и нагревателем и отдельная или отдельные вытяжки.

Это уже хорошо, т.к. некоторые здания строятся без вентиляции совсем. А вентиляция нужна в любом здании начиная от туалетной кабинки и заканчивая огромнейшими зданиями цехов и торгово-развлекательных центров. Вентиляция воздуха нужна в любом помещении, где есть люди.

Итак… Что же это за слово такое – рекуперация воздуха… А это слово позволяет вам тратить на 60-80% меньше денег на нагрев воздуха с улицы, чем в классических системах вентиляции. Принцип действия прост и гениален. Если мы нагреваем воздух при заборе его с улицы зимой, то почему мы не забираем это тепло обратно, когда этот воздух удаляется через вытяжку? Логичный вполне вопрос. И вот ответом на него является теплообменник рекуператора в приточно-вытяжной установке. Его задача – забрать у вытяжного воздуха тепло и нагреть им притоный воздух с улицы. В итоге всё встает на свои места. Нагрели свежий воздух и забрали обратно это тепло у отработанного.

Именно по такому принципу и работают приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла.

Причем используются они повсеместно. Их много видов. С пластинчатым рекуператором, с роторным рекуператором, с рекуператором с промежуточным теплоносителем… Подробнее о приточно-вытяжных установках с рекуперацией тепла вы можете почитать тут!!!!!!!!!!.

6. Кондиционеры воздуха, VRF системы и чиллеры. На 1 кВт электроэнергии – 3,5 кВт холода или 4,2 кВт тепла.

Каждый кондиционер воздуха, работающий на фреоне – потребляет в среднем в 3 раза меньше электроэнергии, чем производит тепловой энергии или холода.

И тут опять виноват во всем наш помощник – фреон. В кондиционерах нет электричских нагревателей. Весь процесс сведен к тому, что фреон в системе просто переносит тепло из комнаты на улицу летом и с улицы в комнату зимой. Тепло поглащается и с другой стороны отдается. Т.е. кондиционер – это устройство перекачивания тепловой энергии. И электричество тратится не на прямой нагрев, как в ТЭНах нагревателей, а на работу компрессора, который гоняет фреон. Дальше в работу включаются законы физики и на выходе мы получаем существенную экономию энергоресурсов.

В межсезонье при температурах от +18 до -15 градусов мы рекомендуем вам греться кондиционерами воздуха, т.к. они тратят минимум в три раза меньше электроэнергии чем электрические обогреватели. Но внимательно читайте инструкции на кондиционеры. Некоторые из них работают на обогрев от только от температуры -5 градусов, а другие от -25. Это зависит от технологий изготовления кондиционеров. Неинверторные – -5, инверторные – -15 в среднем, тепловые насосы – от -25-35.

7. Рекуперация электроэнергии. Электродвигатель = Генератор

Этот пункт уже больше относится к промышленным объектам. Там, где используется много электродвигателей в различных станках, машинах, механизмах, эскалаторах и т.д.

Принцип действия данных приборов также весьма прост. Все мы знаем о гибридных автомобилях. Там стоят аккумуляторы и на приводах колес электромоторы. Когда машина разгоняется – электричество тратится… Но когда она тормозит – эти электромоторы начинаю работать как генераторы и заряжают аккумуляторы, возвращая часть энергии, затраченной на разгон.

Такой же принцип действия и у систем рекуперации электроэнергии для практически любых электродвигателей. Принцип прост. Электродвигатель создан для обеспечения вращения. Большую часть энергии электродвигатели тратят на тягу (разгон, набор оборотов). И после этого обязательно настает момент, когда этот электродвигатель выключается. При этом электроэнергия на него не подается. Но он еще вращается. И вот как раз, пока он вращается путем довольно хитрых махинаций с физикой – мы можем получить от него электроэнергию, как от генератора. А в некоторых механизмах и системах с электромоторами – и обеспечить его торможение. Самый яркий пример – Российские Железные Дороги. Благодаря применению систем рекуперативного торможения в сеть возвращается каждый год порядка 1,3 миллиардов кВт/ч элекроэнергии. Т.е. при торможении поезд отдает обратно в сеть элетроэнергию, которая расходуется на разгон другого поезда или просто тратится другими потребителями. Системы рекуперации электроэнергии используются и в промышленности. Различные механизмы, производственные линии, конвейеры, лифты, эскалаторы, краны и прочие механизмы способны рекуперировать электроэнергию и возвращать её в сеть. Всё что нужно для этого – дооснастить эти механизмы специальными приборами – рекуператорами электроэнергии. Экономия электроэнергии при этом может достигать 60%.

8. Установки компенсации реактивной мощности.

Данные устройства предназначены для улучшения качества электроэнергии на объектах с большим количеством индукционных и емкостных потребителей, работающих на переменном токе. Таких как электромоторы, трансформаторы, электроника и т.д.

Что такое реактивная мощность… Во время работы указанных выше электроустройств между током и напряжением происходит опережение или отставание тока и напряжения по фазе. Это сопровождается снижением активной мощности и образованием мощности реактивной. Активная мощность расходуется по непосредственному назначению – для питания электроприбора, а реактивная мощность начинает «гулять» по сети. Снижая тем самым полезную активную мощность во всей сети. Из-за чего, кстати, электросетевые компании даже штрафуют пользователей за выброс реактивной мощности. Современные счетчики электроэнергии позволяют видеть количество реактивной мощности обратно в сеть. И всё бы ничего, но из 10 кВт электроэнергии при большом коэффициенте реактивной мощности вы можете получить всего 4-9 кВт полезной энергии. Решением проблемы рективных мощностей в сети питания здания являются установки компенсации реактивной мощности, которые нормализуют ток и напряжение по фазе. Как правило, срок окупаемости установок компенсации реактивной мощности составляет менее 1 года и позволяет экономить до 60% затрат на электроэнергию.

Резюме: При применении всех вышеперечисленных средств увеличения энергоэффективности вы можете получить сумасшедшую экономию в процессе эксплуатации. 1 кВт электроэнергии может быть превращен в 10-150 кВт потенциальных. Т.е. те, кто не использует средства увеличения энергоэффективности, описанные выше – тратят до 150 раз больше электроэнергии, а, следовательно, и денег для оплаты по счетам….

Статья подготовлена

Инженерным отделом

Портала «Рекуперация.ру»