Энергоэффективный - Энергонезависимый дом своими руками – руководство к действию

Пошла тема ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫЙ ДОМ.
ТММ ДОМ10 - ЭНЕРГОНЕЗ.
Тепловой расчет базового варианта приведен пост #709.
-----------------------------------------------------------------------------
Основные тепловые параметры.
894 [м3] - Потребление природного газа домом за год.
2483 [Вт] - Суммарные тепловые потери дома.
100 [-] - Суммарные тепловые потери дома в процентах.
Эти данные нам нужны для сравнения тепловых балансов при сравнении
различных вариантов по дальнейшему снижению потребрения
природного газа. Оперировать будем квт-часами, килокалориями и м3 газа.
Основные соотношения между этими величинами
1 квт-час=860 ккал
1 м3=10 квт-часов.
-------------------------------------
Теперь задаемся исходными данными для проектирования
системы СК по нагреву воды для бытовых нужд.
..............................................................................
Небольшое отступление. Опираюсь в основном на собственный опыт
эксплуатации такой системы более 50 лет.
..............................................................................
Есть такие рекомендации.
На одного взрослого человека необходимо 50 литров теплой и горячей воды.
Из них 80% - 40 литров теплой с температурой до 45 град.
И 20% - 10 литров с т-рой выше 45 град, зададимся расчетной т-рой 60 град.
В доме проживает 4 взрослых человека.
Значит необходимо 4*50= 200 литров горячей и теплой воды.
Из собственного опыта рекомедую увеличить в 1.5 раза.
200*1.5=300 литров.
Причин мног0 не буду их сейчас перечислять.
Окончательно задаемся
60 литров горячей воды и
24о литров теплой воды.
.................................................................................................
Подсчитываем необходимое количество солнечной энергии за 1 день.
Вода из скважины с температурой т-рой 10 град.
300*(45-10)=10500 ккал - нагрев всей массы воды до 45 град.
из них 60 литров греется дальше от 45 до 60 град.
60*(60-45)=900 ккал.
И в сумме мы имеем
10500+900=11400 ккал или
11400/860=13.3 квт-часов.
.......................................
Собрать такое количество тепловой энергии достаточно 2-х м2 СК.
Решается эта задача очень просто с помощью
ДВУХ КАСКАДНОЙ системы СК из 2-х или более плоских баков.
-------------------------------------------------------------------------------------------
Дальше буду объяснять как и зачем считать КПД СК.
Затем рассматриваем и анализируем реальные каскадные конструкции.
.....................................................................................
Прошу заинтересованных лиц включаться в обсуждение.

 

Продолжение темы ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫЙ ДОМ.
ТММ ДОМ10 - ЭНЕРГОНЕЗ.
ДВУХ КАСКАДНАЯ система СК из 2-х или более плоских баков.
................................................
Мы уже вычислили, что на нагрев воды за 1 солнечный день
нам необходимо 11400/860=13.3 квт-часов.
Возьмем теплый сезон 6 месяцев это 180 дней.
13.3*180=2394 квт-часов солнечной энергии.
2394/10=240 м3 природного газа будет сэкономлено на нагреве воды.
.....................................................
894-240=654 м3 осталось осталось заменять альтернативными
источниками энергии.
-----------------------------------------------------
Теперь о КПД СК.
Здесь допускается очень много грубейших ошибок из за нежелания
рассчитывать режимы работы СК, а без этого невозможно выбрать
и сделать для себя оптимальную конструкцию.
Основной принцип расчета - ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ.
Исходные данные для расчета.
Тр - температура воды на выходе из СК расчетный режим.
То - температура окружающего воздуха.
И сама формула.
КПД=1-0.01(Тр-То)
...........................................
Рассмотрим некоторые примеры с нашими исходными данными.
То=10 град.
Тр=45 град.
Вычисляем КПД для этого варианта.
КПД=1-0.01(45- 10)=1-0.35=0.65
Второй вариант.
То=10 град.
Тр=60 град.
Вычисляем КПД для втрого варианта.
КПД=1-0.01(60- 10)=1-0.50=0.50
..................................................
Пояснения по этому расчету.
Чем выше температура Тр тем больше тепловые потери СК.
Поэтому утверждение продавцов, что можно греть воду до высокой
т-ры, а затем разбавлять холодной то получишь больше теплой.
Нарушается закон сохранения энергии.
Надо греть воду до нужной т-ры (например 45 град.) и
использовать ее по назначению. В таком режиме система работает
в оптимальном режиме с максимальным КПД.
........................................................................
Если не будет вопросов, то приступим к "Конструированию"
КАСКАДНОЙ СИСТЕМЫ из плоских баков
по нашим исходным данным.

 

Да - это температура окружающего воздуа.
В этой конструкции нет "обратки", нет припаянных трубок, нет насоса.
.....................................................................................................................
Приступили к обсуждению и анализу конкретной 2-х каскадной системы
нагрева воды солнечной энергией.
Основной элемент системы ПЛОСКИЙ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ БАК
из нержавеющей стали размером 1000*1000*200 мм и толщиной 2 мм.
Емкость 200 литров. Это оптимальные размеры. Одна сторона у него
служит абсорбером - черная. У него и другая функция - он явдяется одновременно
и ЕМКОСТЬЮ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ (БОЙЛЕРОМ).
Есть наружный корпус, теплоизоляция 100 мм, на ночь закрывается
теплоизолированной крышкой.
.........................................................
Продолжение будет.
--- добавлено: Mar 17, 2020 3:39 PM ---
RomDzhan.
Посмотрите эту ссылку, там более подробное описание моей
такой схемы и с фото. Но сейчас рассказываю о ней с опытом
многолетней эксплуатации и с учетом промахов и ошибок.
https://krainamaystriv.com/threads/19209/page-4.

 

buddybuild.
Спасибо. Хороший калькулятор.
Желающие могут пользоваться. Я рекомендую.
..........................................
Теперь мои комментарии.
Мы с помощью Тепловых Математических Моделей
примерно по такому же алгоритму рассчитываем полнный
тепловой баланс всего частного дома, а затем и анализируем его.
Окна один из конструктивных элементов дома и для теплового расчеа
нужно всего 2 параметра.
R=0.5 (это пример) приведенное сопротивление 1 м2 окна
И суммарная площадь всех окон.
В программу заложено небольшое количество вариантов конструкций
окон и их тепловых характеристики. Этого достаточно практически
для расчета всех вариантов. Если нужно можно просчитать и любые
другие варианты. Приведенное сопротивление покупаемых окон
всегда должно быть у изготовителей и продавцов.
......................................................................................
Так как я хочу излагать материал по энергонезависимому дому системно
не создавать хаос и не скакать от одной темы к другой то сейчас
по окнам закончим.
Сейчас основная тема НАГРЕВ ВОДЫ СОЛНЦЕМ.
По окнам добавлю еще немного.
Радикальное решение по окнам ПЕНОПЛАСТОВЫЕ СТАВНИ толщиной 100 мм.
Это мое личное мнение.
- Приведенное сопротивление ОКНО+СТАВНИ будет R=2.5 величииа
для обыкновенных окон недостижимая. Будем обсуждать зто в теме ОКНА.
.......................................................
- И еще одно замечание по окнам, из личных наблюдений домов с довольно
толстой теплоизоляцией и стеклопакетами.
Стеклопакеты монтируются в стене в лутке. В толстом слое изоляции
образуется глубокая и некрасивая прямоугольная ниша.
Есть одно железное правило.
Изотермы стены и изоляции должны стыковаться с изотермами
каркаса стеклопакета. Это правило не соблюдается. Теплый стык стены
со стеклопакетом не попадает под изоляцию и обдувается холодным
окружающим воздухом. Это грубая ошибка и дополнительные
тепловые потери. Стеклопакет должен быть выдвинут ближе
к середине толщины изоляции. Более подробно этот вопрос
будем обсуждать в теме окна.
....................................................................................
Дальше обсуждаем тему НАГРЕВ ВОДЫ СОЛНЦЕМ.

 

buddybuild
Спасибо за нормальную корректную дискуссию.
Мне все понятно. Главное чтобы было понятно и остальным форумчанам.
Я уже говорил, дискуссию по окнам развернем немного позже.
Два варианта базового дома ТММ ДОМ10 - ЭНЕРГОНЕЗ
с сопротивлением окон R=0.75 и R=2.5 откладывать не буду,
просчитаю и выложув ближайшее время - здесь никаких проблем нет.

 

Привожу тепловой расчет 3-х вариантов окон.
ТММ ДОМ10 - ЭНЕРГОНЕЗ.
R=0.5 - две деревянные рамы + пленка.
R=0.75 - двухкамерный стеклопакет с аргоном и напылением.
R=2.5 - дер. рамы + пленка + ставни толщиной 100 мм.
.......................................................................................
Первый вариант
R=0.5 - две деревянные рамы + пленка.
-----------------------------------------------------------------------
894 [м3] - Потребление природного газа домом за год.
---------------------------------------------------------------------------------------------
600 [Вт] - Суммарные тепловые потери через все окна.
24,2 [-] - Суммарные тепловые потери через все окна в процентах.
----------------------------------------------------------------------------------------------
2483 [Вт] - Суммарные тепловые потери дома.
100 [-] - Суммарные тепловые потери дома в процентах.
--------------------------------------------------------------------------------------------
.......................................................................................
Второй вариант
R=0.75 - двухкамерный стеклопакет с аргоном и напылением.
-----------------------------------------------------------------------
821 [м3] - Потребление природного газа домом за год.
---------------------------------------------------------------------------------------------
400 [Вт] - Суммарные тепловые потери через все окна.
17,5 [-] - Суммарные тепловые потери через все окна в процентах.
----------------------------------------------------------------------------------------------
2283 [Вт] - Суммарные тепловые потери дома.
100 [-] - Суммарные тепловые потери дома в процентах.
--------------------------------------------------------------------------------------------
.......................................................................................
Третий вариант
R=2.5 - дер. рамы + пленка + ставни толщиной 100 мм.
-----------------------------------------------------------------------
721 [м3] - Потребление природного газа домом за год.
---------------------------------------------------------------------------------------------
120 [Вт] - Суммарные тепловые потери через все окна.
6,0 [-] - Суммарные тепловые потери через все окна в процентах.
----------------------------------------------------------------------------------------------
2003 [Вт] - Суммарные тепловые потери дома.
100 [-] - Суммарные тепловые потери дома в процентах.
--------------------------------------------------------------------------------------------

Информация для понимания тепловых процессов
и суммарного теплового баланса всего дома.
Надо только посчитать экономическую часть каждого варианта.
Это в состоянии проделать каждый и самостоятельно.