Автономный дом: базовые принципы строительства

Технология и конструктив дома, независящего от внешних электрических и газовых сетей.

Постоянный рост цен на энергоносители, дороговизна или невозможность подключения к централизованным газовым и электрическим сетям заставляет загородных жителей искать способы решения этих проблем. Одним из вариантов становится строительство автономного дома. Наш портал уже неоднократно рассказал об основных компонентах такого жилища. Практика показывает, что решение задачи по возведению автономного коттеджа требует комплексного подхода.

Итак, из этой статьи вы узнаете:

  • Что такое автономный дом.
  • Для чего ему необходимо дополнительное утепление.
  • Какие инженерные решения чаще всего применяются в автономном доме.

 Особенности возведения автономного дома

Любое строительство загородного дома следует начинать с проекта, а проекту обычно предшествует идея и желание иметь коттедж с определённым набором качеств. Одно из ключевых требований, которым должен отвечать загородный дом — это комфортные условия проживания. Тепло, свет, вода — базовые компоненты нормальной жизни на своей «земле». Исключив один из них, например, лишившись отопления зимой или электричества, мы переходим в режим экстремальных условий проживания.

Поэтому любой человек, решивший построить дом, в первую очередь должен узнать, есть ли на участке или предвидятся в будущем все необходимые коммуникации. Воду можно добыть самостоятельно – пробурив скважину или выкопав колодец, но без постоянного источника электроэнергии  и тепла современный дом превращается в холодную коробку.

Не работают циркуляционные насосы, из крана не течёт вода, останавливается система отопления (оставим за рамками данной статьи т.н. гравитационную систему, с естественной циркуляцией теплоносителя), не работает TV, компьютеры, освещение и т.д.

Практика показывает, что не всегда есть возможность подключить коттедж к централизованной электросети и  провести магистральный газ. Причины — высокая цена на подключение, отсутствие достаточной электрической мощности и т.д. Появляется мысль — уйти в «автономку», т.е. построить дом, не зависящий от поставщиков энергоносителей.

KolhozПользователь FORUMHOUSE

Однажды я понял, что не хочу жить в городе. Меня потянуло на природу, появилась некая идея с сельским хозяйством. Начал искать участок под небольшую ферму и собственный дом.

В результате поисков пользователь выяснил, что всё, что предлагается и подходит под его требования, не имеет коммуникаций. Электричество, вода, газ отсутствуют, а за подключение к электросети просили неподъёмные суммы. Kolhoz стал изучать FORUMHOUSE на предмет альтернативной энергетики. Так, со временем у него появилась солнечная электростанция для автономного проживания, о которой будет рассказано ниже. Причём, подобный случай далеко не единичный.

Nickd55Пользователь FORUMHOUSE

От моего участка до линии подходящей мощности - около 800 метров. Естественно, за 550 руб. мне никто не собирался делать электроснабжение. О магистральном газе даже и говорить не стоит. Суммы нереальные.

В результате Nickd55 собрал себе систему автономного электроснабжения. В неё вошли — солнечные батареи, 2 ветрогенератора, аккумуляторы и автоматика. Обошлось всё это примерно в 5 раз меньше, чем хотели получить сети-монополисты.

Nickd55

С тех пор, как я сделал себе «автономку», я забыл, что такое бензогенератор и аварии на подстанции, когда весь поселок погружается во тьму. Теперь я спокойно жду, когда ко мне подведут электричество. Моя система станет аварийной и будет просто экономить мои затраты на сетевое электричество.

Бесперебойное электроснабжение — краеугольный камень, на котором базируется работа всех инженерных систем современного дома.

Зачастую при словосочетании «автономный дом» воображение рисует дорогой коттедж в стиле хай-тек, увешанный солнечными батареями, гелиоколлекторами и с ветряком на участке.

Поэтому многих останавливает цена на подобные системы. Тем не менее, за последние годы произошли перемены, а оборудование для построения «автономки» стало более доступным для массового потребителя.

FORUMHOUSE уже подробно рассказывал об особенностях выбора источника альтернативной энергии для автономного дома. Посмотрим на эту задачу под другим углом и сформулируем основные требования к такому жилищу.

Конструктив автономного дома

Климат в нашей стране суровый, холодный, а отопительный сезон, в зависимости от региона проживания, может длиться 6-7 месяцев. Т.е., надёжная и бесперебойная работа системы отопления в автономном доме выходит на первое место. Для работы современной системы отопления (если мы не используем печное отопление) необходимо электричество.

Электричество также необходимо для работы насосной станции, погружных насосов и всего бытового оборудования в доме. От количества потребляемой электроэнергии зависит мощность автономной электростанции. При этом из вида упускается важный момент — недостаточно просто рассчитать энергопотребление в доме, надо свести его к минимуму.

Если этого не сделать и просто наращивать мощность электростанции, мы придём к неоправданному увеличению стоимости всей системы. Сроки окупаемости системы (экономическая выгода от строительства автономного дома) в этом случае превысят все разумные пределы.

Поэтому дом должен быть с самого начала предназначен для автономной эксплуатации. Навесив на неутеплённый брусовый коттедж солнечные батареи и гелиоколлектор, мы получаем несбалансированную систему. Т.е. часть энергии, получаемой от альтернативных источников, просто вылетит на улицу.

Кроме этого, батареи должны быть установлены так, чтобы на них максимально попадали солнечные лучи (например, на южном скате крыши). Если дом уже построен, но при его возведении не сделали правильное ориентирование по сторонам света (южная и северная сторона), придётся ломать голову, где и как разместить солнечные батареи, городить специальные крепежи, выделять под батареи место на участке и т.д.

Установка солнечных батарей или гелиоколлектора по принципу «лишь бы повесить» может привести к тому, что они будут выглядеть на доме чужеродным элементом, нарушающим всю эстетику здания.

Также существует и другой подход, когда конструкция дома и его дизайн полностью «затачивается» под установку солнечных батарей и гелиоколлекторов. Угол наклона ската крыши под установку фотоэлементов доводится до 70 градусов. Отсутствует «декоративка», эркеры, арки и т.д. Дом больше напоминает коробку.

Т.е. в угоду инженерии и автономии в жертву приносится красота дома и его архитектура. Подобный (промышленный, кубический) дизайн коттеджа нравится далеко не всем, а строение может просто не вписаться в участок.

Вывод: автономия дома должна закладываться на стадии его проектирования, а каждая деталь должна находиться на своём месте. В этом случае достигается баланс всех элементов.

Отсюда — оптимальная «посадка» дома на участке, размеры окон, конфигурация коттеджа, форма крыши, места под гелиосистему и солнечные батареи и т.д. — всё это продумывается заранее, а не оставляется «на потом».

Необходимость утепления и набор инженерки

Автономный дом — это в первую очередь экономичный дом, со сниженным потреблением электроэнергии и минимальными теплопотерями.

Снизить расходы энергии можно, зная пути ее потерь. Система вентиляция, окна, стены, пол, крыша — это основные «дорожки», по которым ускользает тепло из дома. Автономный дом, в идеале, должен быть по строен по стандартам пассивного домостроения, для чего возводится замкнутый герметичный теплоизоляционный контур, отсекающий все «мостики холода».

В энергоэффективном доме все затраты, связанные с потреблением и потерей энергии, на 30 -70 % снижены, по сравнению с обычном домом.

Энергоэффективность коттеджа можно было определить по коэффициенту сезонного использования тепловой энергии – Е.

  • Е <= 110 кВт*ч/(кв. м*год) – обычный дом.
  • Е <= 70 кВт*ч/(кв. м*год) – энергоэффективный дом.
  • Е <= 15 кВт*ч/(кв. м*год) – пассивный дом. 
Теплопотери плохо утепленного дома могут достигать 250 - 350 кВт*ч/(кв. м*год).

Для уменьшения теплопотерь и, соответственно, энергопотребления, утепляем дом по максимуму, устанавливаем систему вентиляции с рекуператором тепла, все бытовые приборы с классом энергетической эффективности A+, A++, LED освещение. Кроме этого, надо запасать тепловую энергию. Для этого монтируется теплоаккумулятор (ТА), из которого, по мере необходимости, расходуется горячая вода, поступающая в систему отопления и ГВС.

Конечно, это лишь часть систем, необходимых для строительства автономного дома. На первое место выходит источник электроэнергии. Одним из вариантов, который используется для кратковременной «автономки», традиционно становится генератор, работающий на бензине или дизельном топливе. Мы уже подробно рассказывали, как своими руками сделать резервную систему питания.

Но то, что может выручить при обрыве проводов или аварии на подстанции, не годится для круглогодичной эксплуатации. Помимо топлива, которого просто не напасешься (и это экономически невыгодно) на постоянную работу генератора, его двигатель имеет определённый моторесурс. После его выработки потребуется капитальный ремонт двигателя или покупка нового генератора. Значит, необходим другой надежный источник электричества, который можно эксплуатировать круглый год.

Если посмотреть на предпочтения наших пользователей, то чаще всего таким источником становится солнце и, соответственно, солнечная электростанция + гелиоколлектор. Причем для эффективности работы такой системы, применительно к нашему климату, она должна дополняться резервным источником для выработки электричества.

Kolhoz

В 2013 году у меня началась стройка. Для автономии я установил:

  • СБ (солнечные батареи) – 4 кВт.
  • Контроллер заряда на 60 А.
  • Аккумуляторы общим объёмом - 2000 Ач.
  • Инвертор - 12 В 3 кВт.

Также установили инвертор на 300 Вт для «мелочовки» типа зарядок и лампочек, чтобы не гонять большой инвертор.

Это – базовая система, которая затем будет наращиваться. Kolhoz планирует поставить ещё СБ на 4 кВт и контроллер заряда.

Kolhoz

Финальную версию этой части автономки я вижу еще с 2–мя зарядками по 40 А и 500 Вт СБ к каждой. От 12 В системы будет питаться глубинный насос на 2400 Вт, насос отопления и насосы на СК (солнечный коллектор). Плюс дополнение в виде автономки 48 В с солнечными батареями 24 кВт, аккумуляторами 1200 Ач, несколькими инверторами и генератором.

Генератор необходим для подстраховки, когда из-за пасмурных дней СБ не смогут покрыть потребности в электроэнергии. По словам пользователя, круглогодичную автономку нужно считать, исходя из зимы, а не лета. На потребление дома пользователя примерно нужно 24 кВт*ч в день. Сюда входит потребление глубинного насоса, насоса отопления, TV и т.д. Зная потребление дома, можно рассчитать мощность необходимой нам системы и всех ее компонентов.

Причём компоненты системы сразу рассчитываем на «вырост» - так, чтобы не пришлось при установке дополнительных потребителей переделывать систему, докупая более мощное оборудование.
Nickd55

Я, чтобы разместить солнечные батареи и ветряк, построил башню на металлокаркасе, высотой в 3 этажа, а на первом этаже сделал сарай.

Система построена на базе поликристаллических батарей 1.8 кВт, 2-х ветрогенераторов по 1.5 кВт каждый, контроллера заряда, инвертора на 6 кВт и аккумуляторов в сборе на 48 В емкостью 225 Ач. Также добавим, что дом утеплен. В доме работают все электроприборы, смонтирована система ГВС с 2-мя электрическими бойлерами (на 100 л - для душа и на 15 л - для мытья посуды на кухне).

Nickd55

В период с мая по середину сентября я спокойно каждый день грею воду в системе ГВС. В пасмурные дни для воды в душе используется бойлер косвенного нагрева от котла, а маленький бойлер продолжаю греть электричеством. Также работает стиральная машина, утюг, холодильник, насосы, TV, компьютер.

Помимо солнечных батарей, ещё одним компонентом «автономки» становятся солнечные коллекторы.

Oka90Пользователь FORUMHOUSE

Я смонтировал гелиосистему в Подмосковье для отопления и ГВС площадью 18 кв. м. Веду наблюдения и записываю данные.

По мнению пользователя, в пасмурный день СК не дают ничего. Зимой, когда световой день короткий, гелиосистема работает только в солнечную погоду. И это не самостоятельная система отопления, а дополнение к существующей, например, в такие месяцы, как февраль, март, апрель. В самые малосолнечные месяцы  — ноябрь, декабрь, январь, СК становится приятным бонусом. Но то, что гелиосистема эффективна 9 месяцев в году, уже хорошо для «автономки». Причём, ставить СК большой площади вовсе не обязательно. Для нагрева 200 л воды в сутки (на 4-5 человек) можно обойтись и гелиосистемой в 4 кв. м.

Oka90

200 л воды 2 коллектора нагревают до 65-70 °C, дальше гелиосистема принудительно отключается, т.к. более высокую температуру не выдержат смесители, и можно случайно ошпариться.

Подведение итогов

При строительстве автономного дома надо учесть множество нюансов. Система базируется на нескольких компонентах, которые, в зависимости от ситуации, климатических условий и энергопотребностей конкретного дома,  дополняют друг друга. Только комплексный подход позволяет смонтировать по-настоящему полноценную систему, способную обеспечить теплом и электричеством коттедж круглый год, позволяя жить с комфортом, независимо от наличия поставщиков энергоносителей.

Кроме этого, все компоненты системы должны быть долговечными и надежными, со сроком службы, сопоставимым сроку службы здания до его капитального ремонта. Также заметим, что прежде чем приступать к строительству полностью автономного дома, следует сделать экономический расчёт. На основании расчета можно сделать вывод, что окажется выгоднее — вкладывать деньги в дополнительное утепление и монтаж дорогостоящих компонентов автономной электростанции или лучше потратиться на подведение к дому всех необходимых коммуникаций. В этом случае можно смонтировать бюджетный вариант «автономки», которая станет резервной на случай перебоев с электричеством и как дополнение к системе отопления.

На FORUMHOUSE есть наглядный пример круглогодичной автономки, а также собраны рекомендации по выбору и монтажу солнечных коллекторов.

Рекомендуем прочитать советы, как подключить загородный дом к электросети, как дёшево отопить загородный дом, и как провести магистральный газ к частному дому.

В нашем видеосюжете рассказывается, что такое энергопассивный дом. Также представлен комплекс из нескольких систем для построения альтернативной системы отопления.

Комментарии (16)
Антон_Зайков

Интересно. Спасибо!

9 месяцев назад
0
0
ЛеваРязань

вообще то только бла- бла из инета.Всем интересны реализованные конструктивные решения.Вот их то и хотелось бы увидеть

9 месяцев назад
5
5

Вот-вот, а также цены, хотя бы приблизительные. А то пишут - "стало более доступным для массового потребителя", но по факту это относится к системам на макс. 2 КВт. И зачем такое надо? Мобильник зарядить?

5 месяцев назад
0
0
Комментарий удален
1 месяц назад
0
Котлаский

В автономном доме для постоянного проживания, если нет газа, самое дешёвое и практичное решение для отопления дома это теплоёмкая дровяная печь из кирпича или другого теплоёмкого материала. Отопление электрическими устройствами ненадёжно так как устройства конструктивно на порядок сложней обычных дровяных печей, а значит и вероятность их поломки на порядок выше. Про цену этих устройств и расходов на эксплуатацию вообще говорить не стоит. Насосы нужны разве что для полива огорода и летом можно использовать мотопомпу для закачки воды в водонапорную башню. Для циркуляции теплоносителя в радиаторах отопления достаточно естественной циркуляции. Для гаджетов электронных и освещения может и стоит иметь маломощную бюджетную электростанцию на солнечных батареях, ветряках но это уже не первая необходимость. Остаётся правда проблема с утюгами и стиральными машинами, электроинструментом, но используются они периодически и для этих целей сойдёт бензогенератор.

9 месяцев назад
4
4
pugachevev

Только что пересчитал свой дом, оказывается он у меня энергоэффективный. Потребление меньше 70 кВт на метр в год, причем есть возможность еще повысить эффективность. Что касается альтернативных систем обогрева. Все ерунда. Реально автономное отопление - печь на дровах, во всяком случае в условиях Западной Сибири. По результатам эксплуатации системы ИК отопления в течение 4-х лет картина примерно одна и та же. На солнечное время года приходится около 30% годового потребления электроэнергии. Это с апреля по октябрь, 70% потребляется в то время, когда солнце не греет. На освещение, водоподготовку, нагрев воды, компьютер-телевизор-утюги-чайники, приготовление пищи на электроплите уходит около 4% от общего потребления. Получается, что экономия на этом не окупится никогда.

9 месяцев назад
1
1
ermak-of

Обычная реклама никому не нужных вещей. Для нормального функционирования дома достаточно колодца, печки и бензогенератора. Всё остальное это умение менеджеров втюхать Вам свой товар.

9 месяцев назад
0
0
Volkodlak

Почитайте тему "Автономный дом под Краснодаром", автор - Nickd55, Все вопросы отпадут. Там полноценная реализация и все детали разжеваны. https://www.forumhouse.ru/threads/228014/ З.Ы. Ветряк для Москвы куда актуальнее чем солнечные панели....

9 месяцев назад
0
0
McManiac

Который раз наблюдаю отсутствие системного подхода у комментаторов. Друзья, давайте будем реалистами. Не везде растёт лес. Не везде много солнечных дней. Не везде хороший ветер. То есть, в определенных условиях, наличие дровяной печи будет бесполезной тратой средств. И т.д. С другой стороны, отсутствие комплекса "дровяная печь" у создателей статьи. Если подходить системно - энергию требуется получить не в космосе, а в некой вполне ограниченной области. Там абсолютно точно есть грунтовое тепло, это раз. В зависимости от географической привязки выбирается качество/количество утеплителя конструкций. Есть ли там ветер? Есть ли там лес? Есть ли там солнце? Один из ответ непременно будет положительным. Это два. Есть ли вода? Ведь это только в средней полосе проблемы с пресной водой нет. Южный Казахстан не даст соврать. Воду тоже можно по разному получать. Можно и возить, кстати, и рециркуляцию устроить. Вариантов масса. Во всём. Было бы желание.

9 месяцев назад
1
1
Комментарий удален
1 месяц назад
0
iceice2003

Да полный бред, это некогда не окупится, а стоимость оборудование космос, плюс расходы на аккумуляторы, один акум 150ач стоит 20тр, а летят они очень часто :)) Хватит людям втюхивать и заказные статейки писать!

9 месяцев назад
0
0
dmbase

Процитирую: "Кроме этого, все компоненты системы должны быть долговечными и надежными, со сроком службы, сопоставимым сроку службы здания до его капитального ремонта" Самые лучшие АКБ "проживут" 5 лет. Солнечные батареи деградируют за 3 года. Пиролизный котел на дровах с 5-ти кубовым водоаккумулятором да дизелёк - вот оно то самое эконом решение сравнимое "со сроком службы здания".

9 месяцев назад
0
0

Качественные батареи живут не менее 10 лет без видимой потери мощности, а производитель вообще дает гарантию на 25 лет и потерю не более 20% от первоначальной мощности. А вот аккумуляторы да, проживут не долго, потому покупать нужно Powerwall

9 месяцев назад
0
0
prirodnyi

Пустая болтовня! Если говорить, то о конкретном опыте с конкретными расчетами и готовым проектом в роли результата!

9 месяцев назад
0
0
J0103430

А про систему сбора грунтового тепла почему ни слова не сказано?

6 месяцев назад
0
0
Комментарий удален
1 месяц назад
0