Концепция Энергоэффективного народного/бюджетного/ дома

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Я не перестаю восхищаться Вашим литературным даром. Это уже не эссе, это уже почти "Анна Каренина" Л. Н. Тостого. Но, к сожалению, опять нет никаких расчетов. Могли-бы и проинтегрировать арматурину по длине. Очень интересно было-бы посмотреть, серьезно.

Теперь по поводу "ГТА с верхним нагревом". Используем аналогию, если это Вам так нравится.
Представьте себе кухонную плиту на дровяном отоплении. Такая кирпичная, с чугунной плитой сверху.
Чугунная железка - это пол по которому ходят счастливые обитатели нашего энергоэффективного дома. Кирпичная кладка - это наш ГТА, который должен аккумулировать энергию солнца.
Засовываем в топку побольше скомканных газет и поджигаем их. Горящие газеты у нас имитируют поступление горячего воздуха из СК, когда выглянуло солнышко. Кладем руку на плиту, она холодная.
Постепенно чугунина нагревается, газеты горят, руке становится горячо. Представляем как шустро бегают счастливые обитатели дома (как тараканы по горячей плите).
Прошло 5 минут. Газеты прогорели. В нашей аналогии - это набежали тучки и закрыли солнышко.
Засовываем руку в топку и щупаем стенки печки. Они чуть-чуть теплые.
Получается. что жители дома перенесли тяжелые моральные и физические страдания, а ГТА только чуть-чуть нагрелся.
Кстати, у воздушного СК очень малая инерционность (это большой плюс, т. к. позволяет собрать максимум энергии в условиях изменчивой погоды) и температура воздуха меняется в широких пределах.

 

Нашёл в интернете:

Продаю цистерны б/у ж/д пропан списанные 54 куб. м. в рабочем состоянии, толщина стенки цистерны 28 мм. цена с ж/д платформой и колесными парами - 230 000 руб. бочка без колес - 137000 руб. самовывоз Татарстан ж/д или авто. возможна доставка по России. модель 903. 1967 – 1970 года выпуска. причина списания - окончание срока службы по паспорту, после проведения тех диагностики срок службы можно продлить. в наличии 60 штук.

 

@bazil19
Это не обязательно, в землю вкапываются стандартные бетонные кольца.

 

@Николай 1, можно и с бетонными кольцами.

Вариант с цистерной можно обыграть и как заглубленный в грунт, как обсуждали с @leonVl здесь: Мечтаем, экспериментируем. Новые тепловые аккумуляторы

Либо как это сделано в солнечном доме в Германии.

http://sol-dom.com.ua/text/solnechniy_dom_v_germanii/

Практически готовый ТА на 54 м. куб., с толщиной стенки 28 мм. из фосфатированной стали за 137 000 руб.- по-моему очень хороший вариант.

 

Всё же я за бюджетный вариант с бетонными кольцами.

 

Если греть грунт под домом до температуры выше чем в доме, то вода из земли будет испаряться, а получившийся пар будет конденсироваться на конструкциях дома. За счет повышенной влажности в подвале и жилых помещениях будет идти процесс гниения конструкций дома, разрушаться мебель, грибок на стенах, у жителей такого дома будут всякие хронические болезни и т. д.

 

Совсем жути нагнали, я предпологаю что после первого прогреваа, земля высохнет, и если ее водой не поливать все должно быть хорошо

 

Это, конечно, шутка, но в каждой шутке - только доля шутки.
За счет капиллярного эффекта вода из нижних слоев будет подтягиваться в верхние слои. Именно так работают тепловые трубки Гровера

https://vsetrybu.ru/teplovye-truby.html
Можно, конечно, попытаться все очень хорошо гидроизолировать, но, мне кажется, что за счет тепловых расширений эту гидроизоляцию порвет. Да и сделать что то суперкачественное на стройке, мне кажется, почти невозможно.

 

Для выросших и находящихся обычно в квартирах похоже плохо понятна гидродинамика. Там в квартирах обычно есть ванкомната - так вот в ней можно поставить для начала натурный эксперимент: Набрать в ванну воды с желаемой температурой около 40..50 и закрыть дверь и выставить номинальную экономную для малоимущих вентиляцию (объемы помещения в час). И посидеть там хоть сутки при поддержании температуры воды около 40..50 (кипятильником или подливом горячей).

 

Ну хоть какое-нибудь бы обоснование своих слов привели. Хоть какие-нибудь расчеты или ссылки на чей-нибудь опыт.
Ну сколько можно заниматься пустым словоизвержением?
Кстати, Вы придумали что ответить на описанный мною опыт с печкой, газетами и тараканами.
Вот тут я описывал https://www.forumhouse.ru/threads/295273/page-9#post-12393392, если Вы забыли.

 

Тут местами обещали начальную влажность грунта 20%. Для исходных 100 тонн это значит в отапливаемый дом даже при первой попытке просушки медленно и печально влетит до 20 тонн воды в виде пара и осядет на нем холодном.

 

Собственно на Аляске таким образом и построили солнечный дом с пассивным утеплением (кажется 50-60 см эковаты) Цистерна залита снаружи ППУ и закопана рядом с домом. 12,000 gallon seasonal storage tank buried next to the house (tank photo below)

PS ТС затеял хорошую тему. Много хороших идей по отдельности уже реализовано форумчанами.
Многое сделано за рубежом. Что касается недорогих решений, то вот уже пятилетку минимум их воплощает строитель А. В. Надденов и всем стоит ознакомиться с его домами и системой "очаг", которая уже отработана. Можно добавить к ней солнечные (южные) завалинку+ондоль+фасад.
Смысл в том, что вся система наиболее эффективно и экономично может быть реализована именно на этапе проектирования и затем постройки дома. Что то изменять и дополнять в готовом доме будет более затратно.

 

Интересно. Я бывал на Чукотке. Командировки по пол года (Билибино). Это не очень далеко от Аляски.
Не могу себе представить смысла закапывать ТА в вечную мерзлоту. Можно ссылочку?

 

Хотя применение мет. штырей оказалось не такой эффективной, как я предполагал сначала /это не порочит идею ГТА в целом/. Но зарядка и теплосьем с ГТА только через верхнюю плоскость очень заманчива, ввиду своей простоты и дешевизны. Хотелось бы это обсудить с форумчанами.

Что я думаю по этому поводу? Так как пока никто не смог представить термодинамический расчёт ГТА /Николай так и не показал свои расчёты/, приходится логическими умозаключениями анализировать его работу /кто то может сказать, что опять трёп ТС, а я скажу, приведите расчёт в ответ/. Качественная оценка идеи не может быть без логического анализа, даже цифры нужно анализировать, чтобы понять суть процесса.

В результате анализа, я не только прояснил для себя картину процесса теплообмена, но и алгоритм регулирования температуры ГТА с определением диапазонов его температур, в зависимости от состояния окружающей среды.

Характер изменения температуры ГТА, аналогичен - суточному изменению температуры грунта под влиянием солнечной радиации. Воздух нагретый теплогенератором, обдувая поверхность ГТА, имитирует инсоляцию. Зарядка ТА, это аналог дня, а теплосьем- это ночь. Так как амплитуда суточного изменения температуры почвы по глубине, достаточно изучена, то при описании работы ТА можно опираться на них.

Из этих работ следует, что существенно изменяется температура только верхних слоев почвы /до 20 см/, причём амплитуда нагрева уменьшается в геометрической прогрессии, уже на глубине 70-100 см практически равна нулю. Изменения температуры на этих глубинах и ниже, определяются сезонными изменениями инсоляции. Исходя из этой аналогии нужно расчитывать температурные режимы ГТА.

Что меня радует в этом? Тепловой заряд ГТА возможен посредством обдува его поверхности. Учитывая, что львиня доля тепла находится в приповерхностном слое ГТА, есть смысл внести в его конструкцию незначительное /малозатратное/ изменение. Увеличить толщну бетонной стяжки под которой располагается гидроизоляциооная пленка. Толщина бетона будет 10 см /этот размер не принципиален, в каждом конкретном случае он расчитывается в соответствии с характеристиками дома/, это увеличивает теплоемкость верхнего слоя ГТА из за высокой плотности бетона и интенсивность теплообмена, благодаря лучшей теплопроводности.

Тогда для примерного расчета, возьмем следующую схему. Будем расчитывать теплоемкость и величину теплового потока для двухслойного пирога: первый слой бетонный /10 см/, второй грунтовый тоже 10 см. Температура на границе воздух-бетон примем 45 С, на границе бетон- грунт 30С и грунт- грунт 25 С, это температура которую мы должны поддерживать в период отопления. Плотность бетона 2400 кг/куб.м, средняя плотность грунта 1650 кг/куб.м /с учетом того, что второй слой пирога включает и ленту фундамента/. Остальные данные табличные из интернета. Величины температуры на границе бетон- грунт и толщина пирога в 20 см, взяты интуитивно. Если кто то приведёт другие цифры с обоснованием, буду признателен /но думаю, что это не внесет существенных изменений в конечный результат/. Расчёт делал на кв. м поверхности ГТА, итоговую величину получим умножая на площадь дома.

Для бетонного слоя величина dT равна 15 С, тогда интенсивность теплового потока будет 1.5×15/0.1=225 вт/кв.м. Суммарный поток через сто кв. м, будет 22.5 кВт. За четыре часа работы ТТК пройдёт 90 кВт* ч тепловой энергии, а за 8 ночных часов работы ЭК возможно зарядить 180 кВт* ч.
Для слоя грунта dT 5C, соответственно тепловой поток равен 1.05×5/0.1= 50.25 вт/кв.м. Суммарный поток 5 кВт, а энергия 20 кВт.* ч за 4 часа работы ТТК.

Суточная тепловая энергия запасенная в ГТА определяется следующим образом. Средняя температура в бетоне после нагрева 37.5 С, превышение от исходной 25 С, будет dT 12.5 С. /теплоёмкость бетона и грунта 840 Дж/кг× град/ /. Тогда бетон запасается тепло 70 кВт* ч, а грунт примерно 10 кВт* ч /при dT 2.5 C /. Итого 80 кВт* ч.
При отплении ЭК запасенное тепло тратится 16 часов, а при- ТТК 20 часов.

Если в проект дома закладывается ТН, значит вместо ЭК работает ТН. В регионах с устойчивыми ветрами в зимний период, есть смысл использовать дешевые ВЭУ без дорогих инверторов и АКБ, для заряда ГТА, ТЭНами уложенными в бетонную стяжку.

Может у кого то возникнет вопрос, а зачем тогда нужен остальной массив грунта? Грунт практически бесплатен, а объём внутри ленты будет, так как дом по нашей традиции имеет цоколь порядка 60 см. Поэтому этот грунт повышает запас теплоемкости и тепловую инерционность дома, и может пригодится при аварийных ситуациях. Снижение температуры с 25 до 17 градусов будет происходить в течение 4х суток. Или для дачного варианта, протопив перед отъездом дом как следует, вы через 5 дней приедете в тёплый дом, и при ПМЖ могут возникнуть такие ситуации. Избыточная ёмкость может понадобиться и при пиковых понижениях температуры, вместо резервного ЭК, потом когда температура повысится, можно дозарядить ГТА. Когда инсоляция станет достаточной, тоже можно сбрасывать излишки в ГТА повышая её среднесуточную температуру. Вообщем, запас лишним не будет.

Предвосхищая вопросы про бегающих тараканов по горячему полу, скажу этого не может быть, если не делать чугунный пол. При 25 С на полу и 45 С под полом, при толщине пола 8 см /4 см черновой+4 см чистовой пол/ тепловой поток будет 40 вт/кв.м., это не больше тепловых потерь дома при максимальных холодах. При повышении температуры на улице, потери дома снижаются, при этом пропорционально снижают и температуру нагрева ГТА. Хотите сэкономить на дереве заменяйте его утеплителем.
Пол может быть не только деревянным, но и из ЖБ плит, тогда на плиты кладете утеплитель нужной толщины и делаете чистовой пол /все это не принципиально/.

PS. Профессионально расчетами не занимался около 25 лет /только для себя/,а теплофизическими, вообще не помню. Найдёте ляпы - не судите строго, поправте, объясните ошибку, буду только благодарен.

 

@sad1, вот два реализованных проекта домов
http://www.arcticsun-llc.com/projects/
С массой интересных решений, начиная от энергоэффективной формы дома и заканчивая термоставнями.