Енергоактивна агросадиба

Енергоактивна агросадиба, що містить енергоактивний житловий будинок, зведений на масивному фундаменті, водоґрунтовий акумулятор теплової енергії, розташований на підніжжі прилеглих до будинку культиваційних споруд, з'єднаний циркуляційним контуром з тепловим насосом абсорбційного типу, генератор якого забезпечений автономним електричним теплоакумулятором з термосифонами, підключеними через блок управління до електромережі вітроенергетичної установки, а абсорбер і конденсатор теплового насоса з'єднані між собою і циркуляційним контуром підключені через сонячний колектор на даху житлового будинку до бака-акумулятора гарячої води, куди вставлені термосифони, розвинена поверхня яких C2 2 (19) 1 3 енергоактивності, в першу чергу до ефективності теплоізоляції сонячних колекторів, вітроенергетичної установки, теплового насоса та водогрунтового сезонного акумулятора теплової енергії. Відоме технічне рішення Енергоактивного житлового будинку по патенту на винахід України № 84074 по заявці № 200613163, МПК F24J2/02 F24D17/02, опублікований в Бюл. № 12, 2008 р., яке має високий рівень самоенергозабезпечення за рахунок сонячної і вітрової енергії з дублюванням її від місцевої електромережі через двотарифний лічильник електричної енергії. В масивному фундаменті будинку розташовані теплоізольовані акумулятори теплової енергії з електронагрівачами, куди введені з можливістю переміщення термосифони з розвиненими поверхнями конденсації в житлових опалювальних приміщеннях будівлі. Особливу увагу приділено цілеспрямованому вибору форми та орієнтації будинку з урахуванням властивостей енергетичного поля відновлюваних джерел енергії, а також зниження питомої площини зовнішніх огороджень. При цьому фундамент будинку прийнятий квадратним, а повна висота будинку дорівнюється стороні квадрата фундаменту. Прототипом винаходу прийнято деклараційний патент 64153А від 16.02.2004 Бюл. № 2. Цей енергоактивний житловий будинок містить будівлю з розташованими на даху сонячними колекторами, сезонний водоґрунтовий акумулятор під будинком з накопичувачем низькотемпературної води, які з'єднані циркуляційним контуром з тепловим насосом, топкою і баком-акумулятором гарячої води, а також системами опалення і вентиляції. Будинок зведений на масивному фундаменті, а водоґрунтовий акумулятор розташований на підніжжі прилеглих до будинку культиваційних споруд, з'єднаний циркуляційним контуром з тепловим насосом абсорбційного типу, генератор якого забезпечений автономним теплоелектричним акумулятором з термосифонами, підключеними через блок управління до електромережі вітроенергетичної установки, при цьому абсорбер і конденсатор теплового насоса з'єднані між собою ще й циркуляційним контуром, паралельно циркуляційному контуру сонячних колекторів, підключені до бакаакумулятора гарячої води, куди вставлені термосифони, розвинена поверхня яких разом з вентилятором та припливно-витяжними каналами введені в автоматизовану систему повітряного кондиціювання мікроклімату з датчиками теплового комфорту в приміщеннях будинку і культиваційних спорудах, датчиками параметрів навколишнього середовища і технологічних енергоносіїв, а також програмно-обчислювальним комплексом і керуючою міні-ЕОМ. Досягненню очікуваного технічного результату перешкоджають такі причини: недостатня енергетична ефективність і недостатня повнота використання відновлювальних джерел енергії (ВДЕ) для кондиціювання мікроклімату. В основу винаходу поставлена задача самоенергозабезпечення енергоактивної агросадиби шляхом підвищення повноти і ефективності використання ВДЕ для забезпечення оптимальних па 94796 4 раметрів мікроклімату в житлових і господарських приміщеннях садиби. Поставлена задача вирішується тим, що в структуру агросадиби включена прилегла до житлового будинку і культиваційних споруд територія малопродуктивних земель як просторова база для спорудження баштової теплиці, на несучій конструкції якої змонтовано вітроенергетичну установку з вертикальною віссю, зблоковану через багатотарифний лічильник з місцевою електромережею і одночасно з батареями сонячних колекторів через електроперетворювач для живлення побутових приладів і освітлення, циркуляційних насосів і вентиляторів та високотемпературних електротеплоакумуляційних нагрівачів генератора теплового насоса і акумуляторів теплової енергії у масивному фундаменті житлового будинку, всередині яких встановлені з можливістю переміщення термосифони, а також камерної, енергозберігаючих секційних теплиць і біореактора керованого фотосинтезу, які включені в автоматизовану систему повітряного кондиціювання мікроклімату, при цьому біологічні відходи культиваційних споруд, автономної каналізаційної установки житлового будинку свійських тварин і птиці спрямовані до біореактора компосту. На кресленні зображена структура енергоактивної агросадиби та принципова схема використання ВДЕ для кондиціювання мікроклімату в житлових та господарських приміщеннях. Структура ЕАС містить в собі територію малопродуктивних (техногенно порушених, деградованих, рекультивованих) земель 1 як просторову базу енергоактивного будинку 2, баштової теплиці 3, на трубобетонній несучій конструкції 4 якої змонтована вітроенергетична установка (ВЕУ) з вертикальною віссю 5. Електричний генератор ВЕУ зблокований через багатотарифний лічильник 6 з місцевою системою енергопостачання, а також з батареями сонячних фотоелементів 7 через електроперетворювач 8 для живлення: - побутових приладів і освітлювальних пристроїв 9 у житловому будинку 2 у баштовій теплиці 3, енергозберігаючій теплиці декоративних культур 10, енергозберігаючій теплиці з інтенсивною технологією вирощування широкого асортименту сільськогосподарських культур 11, біореакторі керованого фотосинтезу мікро- і макроводоростей 12, а також чергового і аварійного освітлювання в камерній теплиці 13, приміщеннях виготовлення компосту (органічного добрива) 14 з біологічних відходів з теплиць і біомаси активного мулу з автономної каналізаційної установки (Септика) 15, а також органічних відходів свійських тварин і птиці, утримуваних в приміщенні 16; - приводів циркуляційних насосів: зарядки і розрядки водогрунтового акумулятора теплової енергії 18, розташованого під теплицями, нагріву води для гарячого водопостачання і кондиціювання мікроклімату в приміщеннях садиби 19, який забезпечується при циркуляції теплоносія через абсорбер і конденсатор теплового насоса 20, сонячний колектор 21 на даху житлового будинку і бойлер 22, з'єднаний термосифонами з нагрівачем повітря 23 системи повітряного опалення будівель садиби 24 з нагнітаючим вентилятором 25, циркуляції холо 5 доагенту 26 і слабкого розчину 27 в апаратах теплового насоса; - електричних теплоакумуляційних нагрівачів генератора теплового насоса 28 і енергоактивного житлового будинку 29, в які заведені з можливістю переміщення термосифони 30 з розвиненими поверхнями конденсації. Функціонує Енергоактивна агросадиба таким чином. На виділеній по цільовому призначенню території малопродуктивних, деградованих або порушених земель 1, переданих у власність Господарю (Підприємцю), будуються з урахуванням Санітарних норм Енергоактивний житловий будинок 2 з розташованим на даху блоком сонячних колекторів 21 з автономною каналізаційною установкою 15. Баштова теплиця 3, на центральній трубчастій бетонній несучій конструкції 4 якої змонтована вітроенергетична установка з електрогенератором 5, а також камерна теплиця 13 для вирощування грибів, енергозберігаюча теплиця декоративних культур 10, енергозберігаюча теплиця з інтенсивною технологією вирощування широкого асортименту сільськогосподарських культур 11, біореактор керованого фотосинтезу мікро- і макроводоростей 12, приміщення 14 виготовлення компосту (органічного добрива) з біологічних відходів з теплиць і біомаси, активного мулу з автономної каналізаційної установки 15 та органічних відходів (гною) свійських тварин і птиці, утримуваних в приміщенні 16. Високі працездатність і агроенергетичні характеристики культиваційних споруд підтверджуються досвідом проектування і експлуатації баштової теплиці фірми RUTNER (Німеччина), енергоекономічних теплиць Українського державного проектного інституту "Гіпропромтеплиця", керованого індустріального фотосинтезу з використанням водоростей Інститутом гідробіології НАН України. Електрогенератор вітроенергетичної установки 5, батарея сонячних фотоелементів 7, розташована на даху господарських приміщень 14 94796 6 і 16, і місцева електромережа з двотарифним лічильником електроенергії 6 з'єднані через перемикач з електроперетворювачем 8, який забезпечує відповідне електричне живлення: - системи освітлення 9 і побутових електроприладів в приміщеннях житлового будинку 2 і культиваційних споруд 3, 10, 11, 12; - циркуляційного насоса 17 зарядки до 45 град. С і розрядки до 5 град. С сезонного водогрунтового акумулятора теплової енергії 18, який теплоізольований, розташованого під культиваційними спорудами і містить в собі систему теплообмінників типу "труба в трубі" в глибоких (до 100 метрів) свердловинах діаметром до 300 мм у грунті виділеної території 1; - циркуляційного насоса 19 гарячої води (до 75 град. С) в контурі з сонячним колектором 21 на даху житлового будинку 2, абсорбером і конденсатором теплового насоса 20, а також бойлером 22 з термосифонами, розвинені конденсаційні частини яких введені в канал нагрівача повітря 23 з нагнітаючим вентилятором 25 системи повітряного опалювання 24 приміщень житлового будинку і культиваційних споруд; - циркуляційного насоса холодоагенту 26 та слабого розчину бромистого літію 27 абсорбційного теплового насоса 20; - електричних теплоакумуляційних нагрівачів 28 генератора теплового насоса, а також дублюючих опалювальних пристроїв приміщень житлового будинку 29 з термосифонами 30. Для функціонування Енергоактивної агросадиби передбачена автоматизована система кондиціювання мікроклімату з програмнообчислювальним комплексом і керуючою ЕОМ 31 та датчиками навколишнього середовища, датчиками теплового комфорту в приміщеннях житлового будинку та в культиваційних спорудах, датчиками технологічних параметрів енергоносіїв 32. 7 94796 8 9 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 94796 Підписне 10 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601