АННОТАЦИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЭННЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ ДОМ 9
1.1 Классификация домов в странах Евросоюза 9
1.2 Классификация домов в России 10
1.3 Критерии энергоэффективного дома 10
1.4 Описание рассматриваемого объекта 17
2 РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЕНИЯ 21
2.1 Расчет общего энергопотребления 21
2.2 Расчет максимальной пиковой мощности 24
3 ВЫБОР ВЕТРОУСТАНОВКИ 31
3.1 Расчет энергии, вырабатываемой ВЭУ 33
3.2 Выбор ветроэнергетической установки 34
4 РАСЧЕТ СОЛНЕЧНЫХ МОДУЛЕЙ 37
5 ВЫБОР ИНВЕРТОРА 42
6 ВЫБОР АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ 45
7 РАСЧЕТ ОКУПАЕМОСТИ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА 49
7.1 Факторы, влияющие на окупаемость СБ и ВЭУ 49
7.2 Расчет окупаемости 50
8 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 52
8.1 Энергосбережение в освещении 52
8.2 Энергосберегающие бытовые приборы 59
8.3 «Умные» розетки 61
8.4 Энергосбережение в отоплении 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЯ 71
ПРИЛОЖЕНИЕ А Общий вид рассматриваемого объекта 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Альбом иллюстраций 73
В связи с угрозой глобального потепления и скорого исчерпания традиционных углеродных источников энергии, таких как нефть и уголь, набирает популярность электроснабжение от альтернативных неисчерпаемых источников энергии. Некоторые города и страны ставят себе цель достичь 100% электроснабжения только от возобновляемых источников энергии. При этом на уровне частного потребителя все больше людей выбирают способ жизни с наименьшим влиянием на окружающую среду и высокой степенью автономности, что позволило бы им расположить место жительства поближе к природе без отказа от привычных удобств цивилизации.
Одним из видов подобных жилищ являются энергоэффективные дома, которые за счет применения энергосберегающих технологий позволяют сократить потребности в электрической энергии, что в свою очередь делает более доступным энергоснабжение от возобновляемых источников энергии, характеризующихся рассеянностью энергии. А получение энергии от альтернативных источников также позволяет потребителям снизить свое влияние на окружающую среду и повысить степень своей автономности.
Но подобные дома не обязательно располагать вдали от цивилизации, возможно применение решений, используемых в строительстве и эксплуатации таких домов, для усовершенствования типового частного дома, повышения характеристик его энергосбережения и энергоэффективности. Подобный вариант и рассмотрен в данной выпускной квалификационной работе.
В данной работе были рассмотрены особенности и критерии энергоэффективного дома, классификации подобных домов в России и в Европе. Проанализированы возможности по внедрению энергоэффективных решений в рассматриваемый частный дом.
Был произведен расчет энергопотребления рассматриваемого объекта. По итогам расчетов среднесуточное потребление электроэнергии составляет 22.9 кВт-ч, а максимальное 29.8 кВт-ч и 1.9 кВт-ч, в дневное и ночное время соответственно. Максимальная пиковая мощность за сутки по итогам расчетов составила Рв = 17 714 Вт.
Произведен расчет и выбор ветроэнергетической установки и солнечных модулей. По итогам расчетов выбрана ВЭУ Falcon 5 кВт в количестве 4 штук с выходным напряжением 48 В для более комфортного выбора инвертора. И 20 солнечных батарей, состоящих из двух модулей Delta SM 200-24 М каждая.
Дополнительно был выбран инвертор МАП HYBRID 48В 20 кВт, который может быть использован как источник бесперебойного питания при авариях и отключениях от сети и для подключения альтернативных источников энергии к сети 220 В 50 Гц [8].
Также был произведен расчет емкости блока АКБ, необходимого для автономного энергоснабжения рассматриваемого объекта в течение двух дней с учетом снижения энергопотребления до трети от нормального режима. Выбранный комплекс из 12 АКБ Delta GX12-200 удовлетворяет требованиям энергоснабжения при допустимой глубине разряда в 50%.
Рассчитан срок окупаемости полученного энергокомплекса. С учетом текущих цен на электроэнергию в Челябинской области, период окупаемости составил
50.4 лет. При этом даже грядущее повышение цен на электроэнергию на 1.9% до 3.25 руб./кВт-ч сократит его примерно на год. А при использовании дифференцирования по зонам суток при ценах 3.67 руб./ кВт-ч - день, и 1.91 руб./кВт-ч - ночь, срок окупаемости сокращается примерно на пять лет [16].
Были рассмотрены различные способы экономии энергии в рассматриваемом доме, такие как:
- Установка светодиодных ламп и автоматической системы управления освещением;
- Применение световодов и светлой окраски стен для экономии на искусственном освещении;
- Использование бытовой техники высокого класса энергоэффективности в сочетании с «умными» розетками, розетками-таймерами и сетевыми фильтрами с несколькими выключателями;
- Применение системы отопления «теплый пол» совместно с рекуперацией в системе вентиляции и стеклопакетами с селективным покрытием.
По итогам проведенных расчетов и анализов, можно сделать вывод о том, что создание энергоэффективного дома требует значительных финансовых вложений, окупаемость которых зависит от местоположения дома, от которого зависит количество солнечной радиации, поступающей на данную территорию, скорость ветра, температурный градиент грунта и другие параметры, определяющие эффективность применения альтернативных источников тепловой и электрической энергии.
Также значительно влияет на окупаемость и стоимость электрической энергии или газа, которые применяются для тепло- и электроснабжения дома. Чем выше эти цены, тем быстрее окупятся первоначальные финансовые затраты. Но отсутствие подключения к централизованной энергосети и системе газоснабжения так же может повлиять на срок окупаемости, т.к. в данном случае в вариант снабжения электроэнергией из сети будет включаться стоимость подключения к ней, которая может достигать 893 000 руб./км ЛЭП при необходимости проведения линии электропередач от ближайшего возможного места подключения до участка [17].
Поэтому в данных условиях следует сконцентрироваться на мерах энергосбережения в доме и получать электрическую энергию из единой сети, а не от возобновляемых источников энергии.
