Энергосберегающие дома: принцип действия, плюсы и минусы

Виды и предназначение

На сегодняшний день разработан целый ряд устройств и приспособлений, работа которых направлена на экономию ресурсов. Среди наиболее популярных:

• Неодимовые магниты. Используются для остановки или замедления электрических и газовых счетчиков. В принципе работы лежит воздействие сильного магнитного поля на устройство учета ресурса в счетчике. Магнит относительно доступен и дешев, устанавливается самостоятельно без каких либо приспособлений. Китайские производители поставляют множество их видов, самые популярные 55х25 и 50х30 стоят до 2000 рублей.
• Счетчики электрической энергии с пультом управления. Здесь происходит замена стандартного прибора учета электричества на точно такой же, но модернизированный. При помощи пульта дистанционного управления пользователь может полностью блокировать команды от процессора счетчика, который выглядит как полностью рабочий (моргает индикатор счета, светится сетевой индикатор), но не считает потребленную электрику. Стоят такие счетчики от 6 до 30 тысяч рублей в зависимости от марки и модели.
• Энергосберегающие устройства для дома, которые вставляются в электророзетку и экономят электричество путем преобразования бесполезной реактивной энергии в активную. Ярким примером таких технологий является прибор для экономии электроэнергии «Экономыч», который стоит около 700 рублей и при показателе эффективности в 15-50% окупается на протяжении одного-двух месяцев. Благодаря устранению перепадов напряжения в сети он продлевает жизнь бытовым приборам. При этом, для установки не требуется никаких дополнительных знаний. Подобные энергосберегающие приборы для дома выпускаются и другими фирмами (Electricity Saving Box, Smart Box, Energy Saver и др.

Актуальность проблемы

Человечество тратит очень много энергии: сжигает газ, нефтепродукты и уголь, потребляет электричество. При этом значительная часть топливно-энергетических ресурсов расходуется впустую из-за потерь при транспортировке, недостаточно высокого КПД машин и нерационального потребления.

Например, в никуда уходит тепло от двигателей автомобилей и промышленного оборудования. Значительная часть тепла из отапливаемых помещений «утекает» на улицу через окна, стены и вентиляцию. Колоссальная энергия тратится на освещение мест, которые нуждаются в этом только время от времени и т.п.

Но топливно-энергетические ресурсы всей Земли и каждой страны в отдельности ограничены и когда-нибудь иссякнут. Кроме того, увеличивающийся дефицит топливно-энергетических ресурсов означает их удорожание. Поэтому во всем мире сегодня активно внедряются энергосберегающие технологии.

Россия в этом процессе отстает от Европы, но несколько важных шагов в этом направлении уже сделаны. Так, запрещено применение ламп накаливания мощностью от 100 Вт и выше. Уличное освещение в городах также постепенно переводится на применение светодиодных или других энергоэффективных ламп.

Становятся строже требования к утеплению помещений, а котельные и теплоэлектростанции переходят с дорогого мазута на более экологичный и дешевый газ. Начинают применяться альтернативные источники энергии (например, солнечная или ветровая генерация). Оборудование на промышленных и транспортых предприятиях заменяется на менее энергоемкое.

Однако эти процессы, к сожалению, пока развиваются недостаточными темпами и не охватывают всю экономику страны.

История программ энергосбережения в России

Как и другие стратегически важные для страны задачи, энергосбережение в России осуществляется при помощи широко используемого уже многие годы программно-целевого метода управления. Программа энергосбережения представляет собой комплекс мероприятий по достижению конкретных целей и решению определенных задач.

Первая программа «Энергоэффективная экономика на 2002-2005 гг. и на перспективу до 2010 г.» была утверждена 17.11.2001 Постановлением Правительства РФ № 796. В результате реализации программы в топливно-энергетическом комплексе Российской Федерации произошли положительные сдвиги, однако из-за сбоев в системе финансирования программы в 2006 году ее результативность существенно снизилась, и она была закрыта Распоряжением Правительства РФ №1446-р.

Вторая государственная программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2023 года» действовала всего 2,5 года и была отменена Постановлением Правительства РФ N 479 в 2013 году.

Вместо нее была введена в действие другая программа энергосбережения «Энергоэффективность и развитие энергетики», которая просуществовала меньше года и в 2014 году Постановлением Правительства РФ от 15.04.2014 N 321 была закрыта.

На сегодняшний день действует новая программа «Энергоэффективность и развитие энергетики» от 2014 года (утв. Постановлением Правительства РФ от 15.04.2014 N 321). Ее эффективность покажет время, однако уже сейчас можно оценить масштабы ожидаемых результатов: к 2023 году энергоемкость ВВП должна упасть более, чем на 9% по сравнению с уровнем 2007 года. В рамках этой программы также планируется развивать добычу угля, нефти, газа, использование альтернативных источников энергии в промышленности.

Детальное рассмотрение эксперимента при использовании прибора по энергосбережению

Опыт 1. В помещении отключаются все бытовые приборы и производится замер напряжения – 223 В. В ближайшую розетку включается устройство, снова замеряется напряжение, фиксируется его повышение на 2 В.

Опыт 2. Без подключенного прибора, включается конфорка электрической варочной плиты с мощностью 2 кВт, токоизмерительными клещами производится замер нагрузки он равен 8,92 А. включение в сеть прибора изменений не дало.

Опыт 3. При включении в работу стиральной машины, при использовании режима «отжим», происходит использование индуктивной нагрузки, замер тока в цепи составляет 3,12 А, подключение в сеть энергосберегающего прибора дает изменение нагрузки до 1.65 А. Диск счетчика крутится с неизменной скоростью, это говорит о том, что никакой экономии электроэнергии не происходит.

С появлением первой программы по энергосбережению подход к строительству зданий в России кардинально изменился. Были введены специальные нормативные требования к теплозащите ограждающих конструкций зданий и их энергопотреблению. Проектировщики неукоснительно следовали требованиям нормативных документов, однако исследования показали, что жилые дома в Москве, которые были построены после 2000 года, почти в 2 раза превышают установленный норматив. В среднем за отопительный период они потребляли до 160 кВт·ч на один м2 жилой площади, при норме 95 кВт·ч на 1 м2. В связи с этим были введены изменения, которые привели не только к регулированию расхода энергии, но и к применению конкретных энергоэффективных решений в проектах жилых и общественных зданий.

В настоящее время в жилых домах и зданиях социального назначения (детские сады, школы и т. п.) применяются различные энергоэффективные решения:

• Используются приборы автоматического учета расхода горячей воды и теплоносителя в системе отопления.
• Применяются регуляторы на батареях, позволяющие каждому жильцу отрегулировать температуру в помещении по своему усмотрению.
• Утеплены трубопроводы для снижения тепловых потерь.
• Используются вентиляционные установки с системой рекуперации тепла.
• Ограждающие конструкции зданий включают качественные утеплители и трехкамерные стеклопакеты.

Помимо нормирования проектов зданий, были разработаны определенные меры стимулирования энергоэффективного домостроения. Например, для собственников энергоэффективных зданий существуют налоговые льготы:

1. В налоговую базу не включается имущество с высоким классом энергетической эффективности в течение трех лет с момента постановки на учет (Федеральный закон от 7.06.2011 № 132-ФЗ).
2. Существует возможность удвоить амортизацию такого имущества (Федеральный закон от 23.11.2010 № 261-ФЗ).

Тарифное стимулирование также применяется в качестве метода мотивации рационального расходования энергоресурсов жителями г. Москвы.

Компенсация реактивной мощности рассчитана на электрические сети в которые подключены влияющие на состояние сети устройства, имеющие в своей конструкции асинхронные двигателя, трансформаторы. А какой асинхронный двигатель не маленькой мощности можно использовать в квартире? Какую экономию за счет компенсации реактивной энергии может дать обычный электрочайник, кофеварка или электрический фен, упомянутые в инструкции по теории и использованию этого якобы интеллектуального устройства, которое по сути является своеобразным рекламным постером для обывателя, падкого на халявную экономию?

При условии, что стоимость устройства составляет 2000 р, и больше, а коэффициент мощности в квартире составляет довольно высокий показатель порядка 0,93 – 0,96, то срок окупаемости такого прибора займет достаточно длительное время.

Покупать себе такое устройство или нет пусть каждый решает для себя сам, как говорится, гугл в помощь, на просторах интернета находится огромное количество описаний различных устройств, способных снизить потребление электроэнергии. Пусть только каждый имеет свой трезвый и, конечно разумный взгляд на такие подарки, которые преподносятся из различных, весьма сомнительных источников.

Немного физики

К возникновению потерь приводит запаздывание фазы переменного тока к фазе напряжения, при наличии индуктивной нагрузки, так как нагрузки в бытовых сетях обычно активно-индуктивные (электрочайники, кофеварки, стиральные машины и пр.). Активная энергия превращается в полезную, а индуктивная (реактивная) энергия создает магнитные поля, которые образуют дополнительную нагрузку на линию питания. Распространяясь по сети, эта энергия совершает колебательные движения от нагрузки к генератору и обратно. Доля реактивной мощности (зависит от вида полезной нагрузки) в сети может составлять от 15 до 45% от полной мощности.

Учитывается счетчиками и подлежит оплате полная мощность, а значит, если исключить реактивную мощность, то можно сэкономить 15-45% электроэнергии, что и выполняет «умное» энергосберегающее устройство.

Что получаем?

• простоту и удобство в использовании и экономии электроэнергии;
• улучшается электроснабжение;
• уменьшается нагрев электропроводки;
• снижается уровень шумов и вибраций;
• не образуются вредные электромагнитные излучения;
• увеличиваются сроки эксплуатации оборудования;
• защиту электроприборов от перепадов напряжения;
• равномерное распределение тока без скачков и перепадов.

Схема подключения устройства.

1. Для оптимальной работы устройство должно быть установлено как можно ближе к точке ввода электросети, таким образом, чтобы обнаружить все нагрузки и корректировать коэффициент мощности соответственно.
2. Модель и мощность прибора можно определить исходя из максимальной суммарной мощности потребления бытовых приборов представленных в таблице.
3. Наиболее эффективно в использовании с индуктивными приемниками (например, двигатели, трансформаторы, люминесцентные лампы и т.д.).

Эффективно используется в квартирах, дачных домиках.Просто подключите устройство в сеть и начните экономить!

Технические характеристики:

1. Номинальное напряжение — 90-250 В (1 фаза).
2. Частота — 50-60 Гц.
3. Рабочая температура — от -15°С до 60°С.
4. Максимальная допустимая нагрузка — 15 000 Вт.

• Электричество для начинающих
• Уроки электротехники
• Справочник электромонтажника
• Полезные советы
• Электрика в доме
• Бытовые электроприборы
• Электрика на производстве
• КИПиА
• Электробезопасность
• Заземление
• Освещение
• Электродвигатели

Автоматизация систем жизнеобеспечения зданий

Использование системы ЛЮКС-АЦ позволяет автоматически управлятьосвещенностью помещения, включать и выключать свет по заданному графику.

Система автоматического управления освещением состоит из люминесцентныхсветильников со встроенным управляемым пуско-регулирующим аппаратом (ЭПРА-У),который позволяет плавно изменять световой поток светильника, и устройствауправления освещением «Люкс-АЦ», предназначенного для программного управлениярежимами работы светильников.

Функциональные особенности системы

• включение и выключение освещения в заданное (программируемое) время;
• осуществлять плавное нарастание и уменьшение освещенности в моменты
  включения и выключения освещения;
• регулировать и программировать уровень освещенности
• система позволяет управлять режимами работы до 200 шт. светильников.

Преимущества системы

• Все возможности системы сочетаются с высокими параметрами по
  энергосбережению и надежности. Установка системы позволяет уменьшить потребление
  энергии более чем в 4 раза при увеличении максимальной освещенности в 1,5 раза.
• Устройство «Люкс-АЦ» может быть запрограммировано на длительный период,
  в течение которого оно управляет освещением по разным программам, автоматически
  переключая их.
• Использование системы автоматического управления для освещения птичников
  позволяет имитировать «рассвет» и «закат», что исключает возникновение
  отрицательных стрессовых явлений у птицы.
• Оптимизация освещения увеличивает яйценоскость и привес птицы и повышает
  рентабельность производства. В связи с тем, что люминесцентные лампы практически
  не нагреваются, то снижаются затраты на вентилирование птичников (особенно в
  летнее время)

Устройство управления освещением «Люкс-АЦ» предназначено для программногоуправления светильниками, оснащенным управляемыми электронными пуско-регулирующимиаппаратам (ЭПРА), поддерживающими следующие интерфейсы: 1-10 В, DMX DSI, DALI.Устройство также содержит 3 вспомогательных релейных выхода.

Устройство является многофункциональным и может быть использовано дляуправления освещением жилых, производственных, сельскохозяйственных помещений,для автоматического включения и отключения уличного освещения. Устройство «Люкс-АЦ»может быть запрограммировано на длительный период, в течение которого оноуправляет освещением по разным сценария (программам), автоматически переключая их.При управлении освещением сельскохозяйственных объектов это позволяет автоматическиизменять сценарии в зависимости от периода содержания птиц или животных. При управленииуличным или производственным освещением устройство может переключать программы взависимости от времени года. Устройство позволяет имитировать природное изменениеосвещенности помещения с заданным периодом.

При отключении электропитания «Люкс-АЦ» сохраняет все настройки ипродолжает вести отсчет времени. При возобновлении питания, устройствовосстанавливает все параметры управления. Для обеспечения энергонезависимостичасов используется литиевый элемент питания CR2032 с напряжением 3В,установленный внутри корпуса устройства.

Срок службы одной батарейки – не менее 10 лет.

Технические характеристики устройства.

• Напряжение питания: 220 В, 50 — 60 Гц;
• Потребляемая мощность 10 Вт;
• Количество ЭПРА, подключаемых к выходам:
  1-10 В до 200DMX без повторителей до 32DSI/DALI до 100
• Максимальный ток для релейных выходов 1.0 А;
• Количество выходных каналов до 64;
• Количество сценариев и количество точек в каналах произвольное,
  общим объемом не более 2000 точек;
• 4 датчика освещения.

Современный офис или общественное учреждение уже практически невозможно себепредставить без систем автоматизированного управления техническими устройствамии инженерными коммуникациями. Управление освещением является одной из самых важныхсистем. Мы ежедневно совершаем манипуляции со светом дома и на работе посредствомразличных выключателей. Современные же системы позволяют осуществлять управлениеосвещением автоматически, формируя световые акценты и позволяя сделать управлениесветом более комфортным и экономичным.

Поддержание постоянного уровня освещения

Принцип действия системы основан на поддержании на рабочем месте постоянногоуровня освещенности в соответствии с требованиеями нормативов в зависимости отинтенсивности естественного дневного света. Применяемые датчики освещенностипоозволяют осуществлять регулирование светового потока люминисцентного светильникав диапазоне 1-100%.

— обеспечивается снижение установленной мощности светильников в помещениив 1,5-2 раза по сравнению с применением традиционых решений и с учетом соблюдениявсех требований нормативных документов;— использование датчика освещенности обеспечивает пропорциональное снижениепотребляемой светильником мощности при наличии дневного света в помещении.

Экономим электроэнергию

Перестаньте тратить деньги на освещение пустых комнат, технических помещений,санузлов и коридоров. Автоматическое управление освещением оставит свет тольков тех комнатах, где находятся люди. Освещение в коридоре или на лестнице включитсясамо, мягко подсветит вам путь и выключится через несколько секунд после вашего ухода.

Для освещения помещений с периодическим присутствием людей(коридоры, холлы,книгохранилища, административно-хозяйственные блоки и пр.) применяются автоматизированныесистемы управления освещением с использованием датчиков движения.

Принцип действия датчика основан на включении светильника при попадании человекав зону действия датчика. При выходе человека из зоны действия датчика светильникгаснет спустя некоторое время в зависимости от настроек датчика. Тем самы исключаетсянерациональное использование электроэнергии в системах освещения помещений спериодическим присутствием людей.

Компания «Динамика Света» поможет Вам спроектировать и внедрить (смонтироватьи произвести наладку) автоматизированных систем управления освещением в вашеи домеили офисе.

Мы предлагаем

• предпроектное обследование помещений и разработку технико-экономического
  обоснования для внедрения автоматизированных систем управления освещением;
• проведение комплексной увязки проектов модернизации освещения со строительными
  проектами по реконструкции и ремонту;
• разработку проектно-сметной документации, поставку, монтаж и пуско-наладочные
  работы по внедрению автоматизированных систем управления освещением;
• обучение представителей персонала заказчика основным правилам эксплуатации
  оборудования;
• организация гарантийного и сервисного обслуживания оборудования;
• осуществление мониторинга за уровнем потребления электрической энергии на
  объектах внедрения систем для информирования заинтересованных организаций о
  результатах фактически достигнутого и энергосберегающего эффекта.

Принцип работы приборов инфракрасного обогрева любой конструкции заключается в том, чтобы преобразовать электроэнергию в тепловую, выдав последнюю в виде инфракрасного излучения. С помощью этого излучения аппарат нагревает все поверхности, находящиеся в зоне его действия, а потом от них прогревается воздух в помещении. В отличие от конвективного, такое тепло не оказывает влияние на самочувствие человека и в этом отношении считается оптимальным вариантом.

Для справки. Тепловой поток включает в себя 2 составляющие: лучистую и конвективную. Первая представляет собой инфракрасное излучение, идущее от нагретых поверхностей. Вторая – это прямой нагрев воздуха. Все инфракрасные системы отопления, сделанные по энергосберегающей технологии, 90% тепла передают излучением и только 10% уходит на прогрев воздуха. При этом КПД нагревателей неизменный – 99%.

Новинками на современном рынке, набирающими все большую популярность, считается 2 вида инфракрасных систем:

• длинноволновые потолочные обогреватели;
• пленочные напольные системы.

В отличие от привычных нам обогревателей типа UFO длинноволновые излучатели не светятся, так как их нагревательные элементы работают по другому принципу. Алюминиевая пластина нагревается прикрепленным к ней ТЭНом до температуры не более 600 ºС и выдает направленный поток инфракрасного излучения с длиной волны до 100 мкм. Прибор с пластинами подвешивается к потолку и осуществляет нагрев поверхностей, расположенных в зоне его действия.

На самом деле подобные энергосберегающие системы электрического отопления дадут в помещение ровно столько тепла, сколько затратили энергии из сети. Только сделают это иным путем, через излучение. Человек может ощущать тепловой поток, лишь находясь прямо под нагревателем.

Для поднятия температуры воздуха в комнате подобным системам, в отличие от конвективных, требуется много времени. Это неудивительно, ведь передача тепла идет не напрямую воздуху, а через посредников – полы, стены и другие поверхности.

Посредники используют и напольные системы отопления ПЛЭН. Это 2 слоя прочной пленки с греющим элементом из углерода между ними, для отражения тепла вверх нижний слой покрыт серебряной пастой. Пленка укладывается на стяжку или между лагами под напольное покрытие из ламината или других материалов. Это покрытие и служит посредником, система сначала прогревает ламинат, а от него тепло передается воздуху помещения.

Получается, что напольное покрытие преобразует инфракрасное тепло в конвективное, — на это также требуется время. Так называемое энергосберегающее отопление дома с помощью пленочных теплых полов обладает все той же эффективностью – 99%. В чем же тогда реальное преимущество таких систем? Оно заключается в равномерности обогрева, при этом оборудование не занимает полезное пространство комнаты. Да и монтаж в этом случае не сравнить по сложности с водяным теплым полом или радиаторной системой.

На сегодняшний день самое, пожалуй, эффективное своими руками которое может сделать каждый, — это прибор, обеспечивающий освещение светодиодами. КПД таких светильников близок к 100% – освещение, аналогичное 100 Вт в лампе накаливания, даёт светодиодная лампа мощностью 7 Вт. Они очень компактны. Как правило, из них набирают ленты или собирают лампы (в том числе прожекторы). Имеются самые разнообразные исполнения как ламп, так и непосредственно светильников, основанных на светодиодах. Для дизайнера тут абсолютное раздолье – наличие как стандартных приборов, так и невообразимое количество редких видов изделий развязывает руки.

Возможности и перспективы альтернативной энергетики

Работа гелиосистем может не зависеть от температуры окружающей среды. Они эффективны и в летнюю жару, и зимним морозным днем

Солнечные батареи – один из самых перспективных источников электроэнергии как для промышленных предприятий, так и для бытового использования

Ветер, как неисчерпаемый источник экологически чистой энергии, находит все более широкое применение

Мы разрабатываем, монтируем и вводим в эксплуатацию:

• объекты, создаваемые по технологии бескаркасного, арочного строительства;
• комплексные энергосберегающие системы для обеспечения электроэнергией и теплом различных групп потребителей от бытовых систем тепло- и электро- обеспечения до промышленных проектов, используя возобновляемые источники энергии ветра и солнца;
• энергосберегающие технологии в различных сферах применения.

Своей деятельностью компания всецело стремится создать все условия к тому, чтобы сфера экономически и экологически востребованных технологий, стала неотъемлемой частью нашего быта и бизнеса.

Оценка эффективности применения энергосберегающих технологий

Сегодня при возведении новых зданий и реконструкции старых все чаще используются энергосберегающие строительные технологии и материалы. Новые серии кирпично-монолитных и панельных домов строятся именно из расчета на максимальную экономию тепло- и энергоносителей. Такая же тенденция наблюдается в строительстве малоэтажного частного жилья. Ниже перечислены некоторые меры, которые позволяют до 50% сократить энергопотребление (по сравнению со старыми сериями панельных домов).

• Использование строительных материалов, хорошо сохраняющих тепло: кирпича, монолитного бетона, газобетона (в случае коттеджного строительства – каркасные коттеджи, монолит с несъемной пенопропиленовой опалубкой);
• Герметичные окна, доводчики на дверях, тепловые завесы во входных зонах;
• Система отопления с возможностью поквартирного учета и регулирования тепла;
• Использование тепла грунта, сточных вод и удаляемого вентиляционного воздуха в теплонасосной системе горячего водоснабжения;
• Система управления для тепло-, энергоснабжения дома (с учетом климатических данных и внутреннего тепловыделения);
• Использование энергоэффективных приборов в инженерных системах здания.

Для того чтобы приблизить уровень энергопотребления в здании к стандарту пассивного дома, необходимо применять материалы с высокой теплоустойчивостью, современное инженерное оборудование, возобновляемые и вторичные источники энергии, одним словом, мероприятия, обеспечивающие энергосбережение. Энергетическая эффективность при этом рассчитывается, исходя из расходов, потраченных на то или иное нововведение в доме, и эффекта, который принесет такое решение владельцу.

Во-первых, необходимо рассчитать влияние новой технологии на объем производства и потребления того или иного вида ресурса. При этом нужно оценить:

• Степень экономии ресурсов (разность ресурсов, использованных энергоэффективным и традиционным оборудованием, за расчетный период при выработке одинакового количества энергии).
• Эффект от выработки энергии (разность или отношение объемов выработанной за определенный период энергии сравниваемыми вариантами оборудования при использовании одинакового объема ресурсов).

Эти показатели дадут нам представление о необходимости переходить к расчету экономического эффекта. Он рассчитывается путем сравнения затрат, потраченных на покупку нового (и, возможно, демонтаж старого) оборудования, и дохода от экономии энергии при замене расточительного аппарата на более современный (за определенный временной период). Эта разница и будет эффектом, который владелец получит спустя конкретный период времени после применения энергоэффективного решения. Обычно установка рекуператоров или солнечных батарей окупается за 3-5 лет.

Значительно сократить потребление электроэнергии можно за счет использования элекроприборов, которые выполняют свои задачи при минимальном потреблении электричества. К ним относятся бытовые обогреватели с высоким КПД (например, инфракрасные) или термопоты. Например, при замене электрочайника термопотом экономия электроэнергии достигается за счет того, что термопот в течение нескольких часов может поддерживать постоянную температуру воды без кипячения за счет отражающих внутренних стенок.

Применение бытовой техники с классами энергопотребления А и А может давать экономию электроэнергии до 2 раз по сравнению с техникой классов F и G.

Часть электроэнергии, потребляемой лампами накаливания, тратится на нагрев воздуха. Современные энергосберегающие лампы лишены этого недостатка. Энергосберегающая лампа потребляет в 3-5 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания, дающие аналогичную освещенность. В Таблице 3 показано, какую экономию дают четыре энергосберегающие лампы по сравнению с эквивалентными лампами накаливания (по расценкам 2010 года, без учета ежегодного роста тарифов).

Табл. 3 – Экономия от применения энергосберегающих ламп.