Энергоэффективные здания (солнечные батареи, ветровые установки, приливные станции) как способ снижения энергозатрат на эксплуатацию здания

Скорее всего, в будущем существующие солнечные батареи будут заменены на более эффективные, отвечающие новым технологиям.

Наиболее распространены три вида солнечных батарей: тонкопленочные, монокристаллические и поликристаллические.

Наиболее популярные — монокристаллические солнечные батареи (рисунок 11).

Рисунок 11

Они состоят из огромного количества силиконовых ячеек, которые при попадании солнца на их поверхность преобразуют солнечную энергию в электрическую.

Тонкопленочные батареи — это дешевый вариант солнечных батарей. Их можно устанавливать на крыше, стенах здания, для этих батарей не требуются солнечные лучи.

Для поликристаллических батарей используется поликристаллический кремний, их применяют для освещения парков, улиц и т. п.

Ветровые установки

Ветрогенераторы (рисунок 12) или ветровые установки позволяют генерировать электричество самостоятельно, преобразуя кинетическую энергию ветра в электрическую.

Рисунок 12

Их устанавливают при наличии ветрового потенциала не менее 3,5 м/c.

При наличии ветра подобная установка может долгие годы обеспечивать здание электроэнергией.

Однако, если местность тихая, то к ветрогенератору можно добавить гелиосистему.

Недостатки ветрогенератора: высокий уровень шума, зависимость от природных условий.

Состоят ветрогенераторы из следующих основных компонентов: лопасти, турбина, крепления, хвост, мачта, поворотный механизм, контроллер заряда, тросы для мачты.

Дешевизна ветрогенераторов позволяет существенно сократить расходы, также процесс получения тока при помощи ветра является возобновляемым, что весьма серьезное преимущество.

Также ветровые установки абсолютно безвредны для окружающей среды и человека, так как при их работе нет никаких выбросов вредных веществ в атмосферу.

Приливные станции

Приливные электростанции — это станции, которые для получения электроэнергии используют энергию прилива (рисунок 13).

Рисунок 13

Одна из первых приливных электростанций — Паужетская приливная электростанция — была построена на Камчатке. Она вырабатывает энергию мощностью до 5 МВт.

Для устройства простой приливной станции необходим бассейн — устье реки или залив, перекрытый плотиной, в которой установлены гидротурбины, вращающие генератор и имеются водопропускные отверстия.

Гидротурбина — машина, которая приводится в действие потоком жидкости морской воды.

Гидротурбины по конструкции делятся на горизонтальные и вертикальные, а по принципу действия — на реактивные и активные.

В зависимости от того, как расположена ось вращения различают горизонтальные и вертикальные гидрогенераторы, а по частоте вращения различают — быстроходные и тихоходные гидрогенераторы, мощность которых колеблется от нескольких десятков до сотен МВт.

Вода поступает в бассейн во время прилива. В тот момент, когда уровень воды в море и в бассейне становится одинаковым, затворы водопропускных отверстий закрываются.

Во время отлива уровень воды в море уменьшается и как только напор достаточный, турбины и генераторы начинают работать, а вода уходит из бассейна.

Экономически целесообразно строить эти сооружения в тех местах, где приливные колебания не менее 4 м.

Таким образом, мощность такой приливной станции зависит от ряда причин: от площади бассейна, его объема, характера прилива, от количества турбин и т. п.

Также существуют приливные электростанции двустороннего действия, в ней турбины работают в 2 направлениях: при движении воды из моря в бассейн и обратно.

Подобные сооружения вырабатывают энергию непрерывно в течении 5 часов.

Существуют несколько недостатков приливных станций — их можно строить только на берегу океанов и морей, они развивают маленькую мощность, приливы бывают редко — 2 раза в сутки, а также с экологической точки зрения, они опасны.

Связано это с тем, что подобные станции нарушают нормальный обмен пресной и соленой воды, причиняя серьезный вред морской флоре и фауне.

Также отрицательно влияют приливные станции и на климат, так как оказывают влияние на энергетический потенциал морей, на скорость морской воды, что приводит к снижению давления морской воды, выделению огромного количества углекислоты.

Преимуществами приливной электростанции являются то, что она использует возобновляемый источник энергии, не загрязняет атмосферу отходами, не затопляет земли, нет опасности радиоактивного загрязнения, легки в обслуживании и долговечны.

Самая первая ПЭС была сооружена в 1968 году на побережье Баренцева моря.

Необходимо также отметить такие проекты как Тугурской ПЭС, Пенжинской ПЭС на Охотском море, Мезенской ПЭС на Белом море.

Заключение

В заключении необходимо отметить, что в настоящее время наблюдается массовый переход к строительству энергоэффективных зданий не только в Европе, но и в России, где экономия энергии также является очень серьезной и важной проблемой.

Главным мотивом для строительства подобных зданий является сохранение и улучшение окружающей среды, защита интересов будущего поколения.

Проблемы энергосбережения — это значительный толчок к изучению проблем климатизации и микроклимата здания, чем и объясняется использование в проектировании общей концепции экологически чистых и энергетически эффективных технологий.

Таким образом, при проектировании энергоэффективного здания важно оценить целевую функцию для него, выстроить математическую модель, оптимизировать теплозащиту наружных ограждающих конструкций, оптимизировать систему климатизации здания.

С моей точки зрения, основная концепция таких зданий — это улучшение качества жизни, на которую оказывает сильное влияние качество окружающей нас среды.

Переход на энергоэффективные здания позволит жителям существенно экономить средства, энергетические ресурса, будет приносить только положительный экологический эффект.

Хотя энергоэффективные здания — это европейский стандарт и имеют большую популярность они в Европе, США, Великобритании и Швеции, Россия также не отстает, и вскоре, подобные здания у нас станут привычными.

Список литературы

Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. «Энергоэффективные здания» 2003 г.

Табунщиков Ю. А., Хромец Д. Ю., Матросов Ю. А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. M.: Стройиздат, 1986.

Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. M.: Наука, 1981.

Бродач M. M. Энергетический паспорт зданий. АВОК, 1993. No ½.

Табунщиков Ю. А., Бродач M. M., Шилкин Н. В. Теплоэнергетические нормативы для теплозащиты зданий. АВОК, 2001, № 4.

Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. M.: Наука, 1981.

«Энергосбережение в ЖКХ», ежемесячный информационный бюллетень