Это рассказ о доме с точки зрения того, кто его задумал. Владельца и автора. Взгляд «изнутри». Пожалуй, самая информативная точка зрения.

Итак, изначально был задуман дом, современный именно с архитектурной точки зрения. Повезло с архитектором: техническое задание было написано на двух страницах, и первый эскиз отличался от окончательного проекта только в деталях.

Для строительства будущего дома было предложено много участков, но без коммуникаций. Но строить собственные – слишком дорого. На выбранном в конце концов участке была газовая труба и электричество – одна фаза, пять киловатт. Катастрофически мало, но получить больше оказалось весьма сложно. Облэнерго за технические условия без проекта запросило бы 30 тыс. долларов... При приблизительном подсчете выходило, что суммарно за получение возможности потреблять 30 квт нужно было потратить 50 тыс. долларов.

Владельцы будущего дома стали искать иные варианты. Нашли компанию, которая занимается альтернативными технологиями, ею был предложен проект, стоимость которого с оборудованием составила порядка 80–90 тыс. долларов. Будущий владелец дома не готов был тогда составлять техническое задание самостоятельно, потому что многих вещей еще не понимал. Пришлось вникнуть в тонкости, и в результате обнаружились неточности, связанные с проектированием, подбором оборудования,  техническими характеристиками...

В этот момент стало ясно, что в стране полностью отсутствуют услуги, позволяющие оптимизировать и правильно составить проект оборудования, которое даст возможность заказчику продвинуться в сторону альтернативной энергетики. На изучение вопроса ушло около полугода. Поставщики оборудования были известны, а проект пришлось сделать самостоятельно. Оборудование, которое в результате было установлено в доме, стоит около 32 тыс. долларов. При этом система полностью удовлетворяет всем техническим требованиям.

В процессе создания системы пришлось поэкспериментировать с аккумуляторами – выяснилось, что оптимальны более дорогие, но более эффективные батареи глубокого разряда. В итоге получили решение, позволяющее генерировать электроэнергиюи обеспечить энергобезопасность. Заключили договор с Облэнерго по «зеленому» тарифу... Но ни копейки еще не получили за собственную генерацию – в связи с несовершенным законодательством и его неправильным трактованием. Когда подключались, в законодательстве было написано, что энергетическая компания «...выкупит всю энергию». В итоге, когда подключили, оказалось, что «...выкупит сальдо». А так как дом энергоемкий, а ввод маленький, то в итоге летом удается полностью перекрывать свои потребности в электричестве и затраты составляют от нуля до трехсот гривен в месяц. В зимний период, естественно, генерация радикально сокращается.

В состав оборудования вошли 55 солнечных панелей мощностью по 295 Вт, разделенные на два раздельных удаленных массива, которые обслуживают два инвертора. Очень не хотелось располагать панели на крыше – поэтому один массив отгораживает участок от соседнего, а второй расположен попросту на открытом месте рядом с домом, как это делается на промышленных солнечных электростанциях. В систему входят три бекапных инвертора на три фазы, общая емкость аккумуляторов 600 ампер-часов.

С применением энергетического менеджмента, регулирующего потребление в зависимости от установленных параметров, удалось сделать потребление этого резерва максимально эффективным. Поэтому автономности при условии разряда аккумуляторов до 50 % (близко к оптимальной величине, которая составляет 70 %) хватает на 4–5 часов полноценной работы всего дома. Дальше автоматически запускается генератор мощностью 15 киловатт, этого хватает, чтобы питать дом и заряжать аккумуляторы. Удалось добиться того, что в ночное время, в отсутствие электричества, генератору достаточно нескольких часов для полной зарядки аккумуляторов при непрекращающемся питании всех систем дома.

В этом месте хотелось бы сделать лирическое отступление, сообщив читателю, что 90 % того, что называют «умным домом», таковым на самом деле не является. Наша система должна была изначально не управлять мультимедийным комплексом с одного пульта, а реализовывать некую логику, направленную прежде всего на экономию и рациональное использование энергии, в том числе и газа. В доме реализован климат-контроль с несколькими автоматическими режимами, меняющимися в зависимости от погодных условий. Была установлена сезонность режимов «лето – межсезонье – зима», и в зависимости от сезона алгоритмы работы системы различаются. Также был реализован энергетический менеджмент, который позволяет регулировать нагрузки в зависимости от текущего состояния потребления внутри дома и использовать на максимуме свойства инверсионных систем кондиционирования на догрев по приоритетному принципу. Были проанализированы основные потребители электроэнергии и выделены те, которые можно отключить в случае, когда общее потребление превышает норму. Это, например, коснулось насосов, обслуживающих бассейн и каскад переливного фонтана и инверторных кондиционеров, которые в зимний период, при температуре до минус пяти используются как элемент системы отопления.

Особо стоит остановиться на климат-контроле. Первое, с чем пришлось разобраться – это автоматика котла. Это совершенно самодостаточное направление. Например, известно, что понижение ночной температуры всего на полтора градуса дает шесть процентов экономии газа. Это и было реализовано, без сложных систем. Достаточно запрограммировать автоматику. Учитывается ночное и дневное время, выходные и будние дни, причем полученный температурный режим является не только более экономичным, но и предпочтительным по медицинским нормам. Кроме того, в существующей автоматике изначально заложена возможность установки временного режима приготовления горячей воды. Энергия не тратится, если в ближайшее время это не нужно. При внеплановой необходимости подогрев запускается нажатием одной кнопки.

При покупке котла выбор был сделан в пользу современных конденсационных моделей – они экономичнее традиционных на 30 %.

Вся альтернативная энергетика неразрывно связана с экономией энергии, например, тепла. При общей площади дома 460 кв. м., площадь остекления составила 170 кв. м. Перед установкой стеклопакетов, в них была вклеена пленка SUNGUARD, которая на 10–15 % снижает энергетические потери. По статистике, на освещение приходится 30 % всей потребляемой энергии на частном объекте, поэтому в доме нет ни одной лампы накаливания. Предпочтение отдается технологии LED. C другой стороны, во всем стоит знать меру – было, например, просчитано, что использование теплоизоляционного слоя минераловаты толщиной более чем 100 мм является неэффективным.

Отдельный момент – вентиляция. Открывающихся окон в доме не так много и есть они не везде. Необходима вентиляция, соответствующая медицинским нормам и требованиям комфорта с одной стороны и энергоэффективная – с другой. Такая технология существует, здесь применяются рекуператоры, передающие тепло от уходящего воздуха свежему входящему. Этот принцип работает всюду, за исключением подвалов – в 75 % случаев.

Дом разделен на несколько частей (зон), в частности, жилая для хозяев и жилая для гостей. Они охвачены системой климат-контроля. Нет смысла греть помещения до комфортной температуры, если люди в них отсутствуют. До жилого состояния помещение доводится по нажатию одной кнопки «авто+гости» за три-четыре часа.

Систем отопления и кондиционирования в доме несколько: теплый пол, вентиляторные и безвентиляторные фанкоилы и кондиционеры. Изначально прорабатывался вопрос установки теплового насоса, но, проанализировав энергобаланс, пришли к тому, что закладки под него сделаны, но сам насос пока отсутствует.

Современный инверторный кондиционер, по сути, является тепловым насосом воздух-воздух, и его можно использовать до -15 градусов (правда, коэффициент при этом падает до единицы, что уже неэффективно). До -5 градусов температуры наружного воздуха для отопления используются кондиционеры, и коэффициент при этом равен 3+.

Таким образом, имея четыре источника тепла и применяя систему умного дома, реализованную на контроллере AMX, удается расставить приоритеты между источниками нагрева по заданному алгоритму. К нему отчасти пришли эмпирическим путем: полы греются до определенной комфортной температуры, кондиционеры – до -5 «за бортом», остальное подключается, если этих двух источников тепла начинает не хватать. На термодатчиках выставлены «вилки» по полградуса в зависимости от заданной и текущей температур в помещении и на улице. В итоге платежи за энергию в доме сравнялись с платежами в 100–120-метровой городской квартире. Резкий рост платы за газ наблюдается в период с середины декабря до середины февраля, когда температура устойчиво падает ниже -5 градусов.

SMA-система гарантированного питания, примененная в доме, как правило, работает на энергетически критических объектах. Это оборудование, кроме того, минимизирует неприятные отклонения в параметрах электропитания, нежелательные для любого, в частности, мультимедийного оборудования. Инверторы также способны уравнивать потребление по фазам – приятный момент, учитывая, что счетчики устроены так, что плата взимается по максимально загруженной фазе, а другие при этом не учитываются. При номинальной мощности 4,6 квт на фазу предусмотрена пятиминутная двукратная и тридцатиминутная – полуторакратная перегрузка. В реальных условиях большего и не требуется – пики потребления не превышают нескольких минут.

Результат – система бесперебойно работает месяцами. Выключения редки, они плановые, либо связанные с мотор-генератором. До появления системы в доме пришлось, например, заменить автоматику стиральной машины. После – ни одного подобного случая за почти три года эксплуатации. Изначально при проектировании много внимания уделили коммуникациям.

Система управления включает в себя раздел «Климат-контроль» – это четыре автоматических режима, управление каждым помещением отдельно, ручной режим. В разделе «Вентиляция» контролируется наружная температура и при ниже -5 ºС вентиляция включается реже. Режимы подобраны экспериментальным путем.

Раздел управления водой включает в себя систему предотвращения затопления. Это ограничение подачи энергии на глубинный насос и закрытие клапана подачи воды в случае затопления. В десяти «влажных» помещениях система мгновенно реагирует на протечку. Она срабатывала за все время около пяти раз. Полив работает в автоматическом режиме на две зоны, есть ручное управление. Управляется фильтр переливного фонтана и бассейна.

DSC08005

Раздел «Свет-шторы», включает, в частности, автоматические режимы «пришел-ушел», «ночь-день» или отдельные макросы для разных событий. Режим «Свет», например, в состоянии «я уехал» повторяет все события со светом и шторами за прошедшую неделю, имитируя присутствие хозяев. Упомянем также режимы «Климат поэтажно», «Свет поэтажно».

Энергетическое меню – визуализирует состояние системы и дает возможность управлять генератором, а также – реализует энергетический менеджмент, который учитывает отклонения напряжения, симметричность фаз, токи разряда аккумуляторов и максимальную заданную потребляемую мощность. Установлены шесть категорий потребителей, которые при необходимости отключаются, начиная с категории «А» (например, мощный насос), и включаются, начиная с категории «F».

Естественно, имеется и сервисный режим с запароленным входом.

Отдельное направление – мультимедиа, включает, в частности, кинотеатр, собранный на профессиональных усилителях, ресивере Pioneer, к которым добавлены катушечный магнитофон «Электроника-4К» (мечта детства), AppleTV, мультимедийный плеер Oppo. Экран – LED-панель Sharp. Дизайн помещения не позволяет реализовать акустически выверенную систему. Было применено перфорированное покрытие потолка и вспененный алюминий для фронтальной стены. Параметрические эквалайзеры усилителей Crown под управлением программы Audio Architect позволили осуществить точные настройки системы.

В доме также есть и мультирум, построенный на базе матричного коммутатора HDMI Key Didgital с трансляторами по витой паре. Эта система поддерживает 4К – задел на будущее.

Создание всего объекта позволило оптимизировать жизненное пространство, поднять качество жизни, создать условия, в которых можно отлично восстановиться после самого тяжелого рабочего дня. Все этот было бы невозможно без неуклонного соблюдения порядка создания такого дома: сначала продуманный всеобъемлющий проект, затем – точное его соблюдение.

Автор: Сергей Гоц, ведущий инженер Home Systems

Энергопотребление повышение цен на энергоресурсы привело к тому, что слово «энергоэффективность» прочно вошло в нашу жизнь. Но, зачастую, под этим словом подразумевают лишь утепление стен и, возможно, установку счетчиков на тепло и воду.

Между тем, современные дома, оснащенные множеством электроприборов, требуют не просто учета потребления, а управления им — внедрения эффективного энергоменеджмента. Именно это позволяет существенно снизить затраты на энергию. И технологии позволяют выйти на такой уровень энергоэффективности уже сегодня. Как правило, частный дом среднего размера подключен к линии мощностью в 5 квт, при этом часто используемое оборудование в нем требует мощности в 15 кВт и больше. Одновременно все, что только есть в доме, включить, естественно, Невозможно, да и не нужно. Но даже и половину всех приборов — если на то есть желание и необходимость — запустить уже проблематично. «Ужимать» работу всех необходимых здесь и сейчас приборов, бегая по дому с калькулятором и высчитывая киловатты, не хочется никому. Вот и приходится (c дополнительными проблемами и согласованиями!) запускать в дом линию «с запасом» — вместо 5 кВт — 10, вместо 15 — 35. Об энергоэффективности при этом, конечно, говорить не приходится.

Другое дело, когда за распределение мощностей берется автоматика. Вопрос оптимального энергопотребления решается двумя параллельными процессами — менеджментом потребителей, когда домашняя автоматизация в частном доме следит, чтобы все включения были логичными и последовательными, и аккумулированием энергии для пиковых периодов.

Менеджмент потребителей состоит в том, что «умная» автоматика в доме задает приоритеты каждому из приборов. Например, самые важные, такие как холодильник, видеонаблюдение, сигнализация относятся к категории «А», невыключаются практически никогда. Потребители категории «В» отключаются по необходимости (можно настроить различные варианты), а группа «С» — выключается в первую очередь.

Рассмотрим процесс на следующем примере. К приходу гостей в доме организуется генеральная уборка: включаются пылесос (2 кВт), газонокосилка (2 кВт), наполняется бассейн (4 кВт), идет полив газона (4 кВт). В то же время периодически включаются три кондиционера (9 кВт), работает духовка (3 кВт). Но автоматика помнит, что насосы для бассейна и полива входят в группу «С» (выключаются в первую очередь), а кондиционеры могут работать по очереди.

Таким образом, мы имеем простую арифметику — одновременно нам нужно: 2 + 2 + 8 + 9 + 3 = 24 кВт.

Но автоматика (на время работы газонокосилки и пылесоса) отключает кондиционеры и один из насосов, и мы имеем: 2 + 2 + 4 + 3 = 13 кВт.

Как только уборка приостанавливается, «тяжелое» оборудование включается вновь, но так как у нас все еще работает духовка, кондиционеры включаются поочередно: 8 + 3 + 3 = 14 кВт.

Таким образом, потребляемая мощность всегда остается на нужном уровне, не перегружая сеть. Владелец дома сохраняет уровень комфорта, домохозяйство потребляет все так же около 14 кВт, а дом живет так, словно получает мощность в 24 кВт или даже больше.

Кроме того, таким способом можно сохранить экономный тариф на электроэнергию, а общие расходы — сократить. Дело в том, что тарифы для населения, действующие с 01.03.2016 по 31.08.2016 в Украине, меняются в зависимости от превышения (или не превышения) обозначенных лимитов: до 100 кВт•час электроэнергии в месяц для жилых домов тариф составляет 57 коп. за 1 кВт•час, свыше 100 кВт•час — уже 99 коп. А если вы превысите порог в 600 кВт•час в месяц, то каждый кВт•ч обойдется вам в 1 грн 56 коп. Энергоменеджмент за счет устранения пиковых периодов (или сглаживания таких пиков) потребления и логичного распределения нагрузки между приборами позволяет уместиться в «экономном» тарифе.

Аккумулирование энергии для пиковых периодов применяется тогда, когда процесс менеджмента не может перекрыть всех нужд хозяйства. Логика проста и здесь: накопить энергии, когда ее достаточно, и использовать запасы, когда напряжение падает (либо когда растет потребление).

Пока электроэнергия из сети поступает напрямую к приборам, аккумуляторы накапливают заряд либо от самой сети, либо от альтернативных источников энергии (солнечных панелей, ветряной станции). Как только нам нужно добавить мощности, энергия к приборам в доме идет от аккумуляторов через инверторы.

Так эффективный энергоменеджмент обеспечивает комфорт и в целом прогрессивное отношение к энергопотреблению и экологии. И, кроме того, продлевает работу оборудования, устраняет риски перегорания проводки, не даст замерзнуть в холодное время года из-за перебоев с электричеством, а собственники домов получат самую настоящую энергонезависимость.

 

Присоединяйтесь к нам в Facebook   https://www.facebook.com/stereovideo.kiev.ua/

Присоединяйтесь к нам в  Google+   https://plus.google.com/u/0/104655424991502338239