канд. техн. наук.   Низовкин  В. М.

                                                                   магистр  экологии  Басина  И. В.

 

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ  ЭНЕРГЕТИКА  И  ЭКОДОМА

 

Освоение  огромных  территорий  Казахстана  неразрывно  связано   с  альтернативной  энергетикой,  так  как  централизованное  энергоснабжение  малонаселенных  мест  экономически  нецелесообразно,  а  местные  ресурсы  энергии  солнца,  ветра,  рек  и  т.п.  практически  не ограничены  [ 1 ].

Строительство  жилья  в  таких  регионах  возможно  без  возведения  протяженных  ЛЭП  только  за  счет  энергии  альтернативных  источников  и  резервных  (многотопливных)  дизельных  теплоэлектростанций  с  общим      к. п. д.  до  94 %  и  стоимостью  1  кВт  установленной  мощности  порядка  400 – 600 долл США.

Эксплуатация  жилищ  автономного  электроснабжения  за  счет  альтернативной  местной  энергии  требует  при  строительстве  учета  ряда  специфических  решений,  применяемых  при  создании  экодомов,  т. е.  комфортных  зданий  не  потребляющих  внешнюю  электроэнергию,  топливо  и  не  загрязняющих  атмосферу  вредными  отходами  и  имеющих  низкие  капитальные,  не  более  400  долл./ м²  и  эксплуатационные  затраты.

Создание  таких  экодомов  и  экопоселений  известно  в  Дании,  Голландии,  Германии,  США.  Начаты  работы  по  их  созданию  в  России  и  Казахстане

[ 2, 3 ].

В  настоящей  статье  кратко  описаны  некоторые  перспективные  для  Казахстана  проекты  мобильных,  капитальных  и  передвижных  экодомов,  и  вспомогательных  строений,  использующих  солнечную  и  ветровую  энергии.

Как  установлено  нашими  исследованиями  [ 4 – 9 ],  наиболее  перспективными  преобразователями  являются  комбинированные  солнечноветровые  установки  с  электроаккумуляторами  для  нужд  освещения  и  сезонными   скважинными  теплоаккумуляторами  для  круглогодичного  теплоснабжения.  Причем,  для  мобильных  жилищ  небольшой  площади  целесообразно  использовать  прозрачные  крыши  с  двух-трехслойной лавсановой  или  пропиленовой  пленкой ,  и  для  сферических  перекрытий – полигаль,  оракал ,  для  капитальных  строений  –  параболоцилиндрические  гелиоконцентраторы ,  а  для  передвижных  экодомов  –  пленочные  каскадные  фотопреобразователи .

При  мощности  гелиоконцентраторов  более  750  кВт  возможно  использование  паротурбогенераторов,  обеспечивающих  автономное  энергоснабжение  с  общим  к. п. д.  более  0,8,  а  в  ветровых  регионах

(  среднегодовая  скорость  более  5  м/c ) –  установки  ВЭС  типа  МЭТ,  с  электроаккумуляторами  и  инверторами  ( общий  к. п. д.  порядка  0,6 – 0,7 ) 

[ 10 ].

Для  сохранения  постоянной  энергообеспеченности  мобильные  и  передвижные  экодома  должны  иметь  щелочные  электроаккумуляторы,  емкостью  не  менее  недельного  расхода,  капитальные  экодома  –  подземные  скважинные  теплоаккумуляторы  емкостью  не  менее  3-х  месячного  расхода,  а  бассейны  и  теплицы – водные  теплоаккумуляторы  с  емкостью  не  менее  среднего  периода  пасмурной  погоды  [ 11 ]. 

Особенностью  является  и  соотношение  потребляемой  мощности  и  мощности  поступления  альтернативной  энергии.

Так,  для  солнечных  преобразователей  оно  составляет   1 : 2 – 1 : 3,  а  для ветровых  2 : 1 – 3 : 1,  в  зависимости  от  местных  метеоусловий.

Для  дизельных  установок  и  мини ГЭС  это  соотношение  составляет

1 : 1.

Специфичным  является  и  выбор  строительных  материалов.

Так,  для  мобильных  и  передвижных  экодомов  необходимо  использовать  легкие  теплоизоляционные  материалы – пенобетон,  пенополистирол,  пенополиуретан,  стекловату,  а  для  капитальных  экодомов  дополнительную  теплоизоляцию  из  прозрачных  пленок,    ввиде  тепловых  экранов  и  буферных  зон  и  пр.

Для  газоснабжения  экодомов  могут  быть  использованы  биотуалеты  и  фотолизные  установки  переработки  отходов.

Водоснабжение  экодомов  должно  предусматривать  использование  для  технических  нужд  очищенной  оборотной,  а  для  бытовых – дистилляцию   воды  с  добавками  полезных  микроэлементов.

Вентиляционные  системы  могут  предусматривать  рекуперацию  тепловой  энергии  или  очистку  воздуха  с  его  ионизацией.

Поддержание  комфортной  температуры  и  влажности  должно  обеспечиваться  автоматическими  устройствами  климат-контроля.

В  сейсмоопасных  районах  капитальные  экодома  должны  иметь  сферический  фундамент,  обеспечивающий  устойчивость  здания  при  интенсивности  землетрясения  до  10  баллов.

На  капитальных  экодомах  могут  быть  вместо  шиферных  крыш  установлены  прозрачные  покрытия   9 (  рис.  3 )  под  которыми  кроме  гелиоконцентраторов  расположены  теплицы-оранжереи,  служащие  не  только  для  крглогодичного  выращивания  овощей,  цветов,  но  и  для  очистки  воздуха  помещений  от  углекислого  газа  и  насыщения  его  фитонцидами.

Результаты  предварительного  проектирования,  выполненного  ТОО

« ЭНЕРГОЭКОТРЕЙДИНГ»  в  2000 – 2002 годах  приведены  в  таблице.

Из  приведенных  данных  очевидна  высокая  эффективность  экодомов  малой  и  средней  площади  ( до  200 м²  ),  так  как  они  могут  иметь  малые  удельные  капитальные  затараты  (  260 – 400 долл / м² )  и  нулевые  затраты  на  топливо  и  электроэнергию.

Однако,  затраты  на  строительство  экодомов  могут  быть  значительно  больше  приведенных,  так  как  они  требуют  индивидуального  проектирования  с  учетом  местных  метеорологических  условий,  задачей  которых  является  оптимизация  поступления  альтернативной  энергии  в  течение  года,  расчет  необходимой  емкости  электро и  теплоаккумуляторов,  определение  необходимой  мощности  ВЭС,  СЭС,  ГЭС,  ДЭС  и  т.п. [ 12 ]. 

В  перспективе  для  развития  экодомостроения  в  Казахстане  в  крупных  домостроительных  фирмах  необходимо  создать  специализированные  отделения,  нацеленные  на  изучение  спроса,  патентную  защиту,  проектирование,  строительство  и  сервисное  обслуживание  наиболее  перспективных  экодомов.

 

 

 

 

 

 

Литература

1.  Надиров  Н. К.,  Низовкин  В. М.,  Басина  И. В.  Реальность  использования                          альтернативного  электроснабжения  в  РК.    Ж..  Индустрия  Казахстана,  № 12  (  32  )  2004  г.,  с. 17 – 20 .

2.      Зоколей  С.  Солнечная  энергия  и  строительство.  Стройиздат.  М:  1979 г.

3.      Огородников  И. П.,  Макарова  В. И.  Экодом  в  Сибири.  СО  Новосибирск,  2001  г.,  с.  21 – 30.

4.      Аванпроект  альтернативного  теплоэлектроснабжения  экодомов,  экопоселений,  экогородов.  ДСП.  Алматы.  2002 г.  30  листов.

5.      Низовкин  В. М.  Ветроэнергетика.  Анализ,  синтез  и  перспектива  в  21  веке.  Рукопись.  Алматы.  1999 г.  120 с.

6.      Низовкин  В. М.  Аэросолнечные  электростанции,  транспорт  и  города.  ДСП.  АН  СССР,  1979 г.,  240  с.

7.      Низовкин  В. М.  Система  солнечного  теплоэлектроснабжения.  А.С. СССР  №  1471757,  1987  г.

8.      Низовкин  В. М.  Горная  микроГЭС.  Предварительный  патент  РК  № 8438,  1998  г.

9.      Низовкин  В. М.  Способ  использования  ветровой  энергии,  винт-генератор  и  ветростанция  для  его  осуществления  ( варианты ).  Предварительный  патент  РК  № 12475,  2000 г.

10.  Низовкин  В. М.  И  др.  Разборное  экожилище.  Заявка  на  предполагаемое  изобретение  № 2004/16051.1,  2004 г.

11.  Низовкин  В. М.  И  др.  Теплица.  Заявка  на  предполагаемое  изобретение  № 2004/1604.1,  2004 г.

12.  Низовкин  В. М.  Жилые  комплексы  автономного  энергоснабжения  и  жизнеобеспечения.  Бизнес-план.  Алматы.  1986  г.