Последнее время идея автономного дома становится все более актуальной и популярной, не в последнюю очередь в связи с нарастающими кризисными явлениями в энергетике и вполне понятным желанием граждан обезопаситься от отключений тепла и электроэнергии.
Каких-то общепринятых определений, понятий, критериев в проблематике автономного жилья еще не сложилось. Сказать сейчас «автономный дом», это значит почти ничего не сказать, настолько это понятие широко и расплывчато. Как обычно, в прессе и рекламе автономность трактуется весьма вольно. Например, если в доме установлен отопительный котел и хранилище топлива, то дом могут назвать автономным. Если это и называть автономностью, то с очень большой натяжкой. Поэтому сначала необходимо определиться в том, что такое автономность дома и каких видов и категорий она может быть.
Наиболее актуально сейчас понятие автономности в смысле обеспечения автономной работы инженерных систем жизнеобеспечения. Это электроснабжение, снабжение низкотемпературным теплом (отопление, горячее водоснабжение), высокотемпературным теплом (приготовление пищи), водоснабжение, переработка и удаление отходов (сточных вод, бытового мусора). Автономность можно понимать и в более широком смысле, т. е. с добавлением к этому списку самообеспечения продуктами питания и предметами обихода, но это пока выходит за рамки нашего рассмотрения.
Автономные энергосберегающие дома наилучшим образом подходят для застройки поселков при заповедниках, наблюдательных лабораторий на их территории, для строительства в курортных зонах и других подобных местах, с более жесткими ограничениями на загрязнение окружающей среды. В этих случаях ограничивается или исключается использование топливных генераторов энергии, что усложняет задачу энергоснабжения. Таким образом, наличие и жесткость экологических ограничений также должны конкретизироваться при постановке задачи проектирования автономного дома.
Автономный дом — понятие широкое и многомерное. Для его конкретизации должны быть уточнены как минимум следующие позиции:
- стиль жизни с точки зрения расхода энергии, который намерены вести обитатели дома;
- физико-географические и климатические условия в месте расположения дома;
- степень транспортной доступности, развития инженерной инфраструктуры;
- экологические ограничения;
- идет ли речь об одном доме, или о поселке;
- вид экономической деятельности обитателей и т.д.
В свою очередь степень транспортной доступности может быть разбита на следующие градации:
- отсутствие транспортной связи с внешним миром. Абсолютную автономию или вариант Робинзона в наше время можно рассматривать лишь в виде исключения, это может быть либо добровольное отшельничество, либо побег с целью спрятаться;
- наличие дорогостоящей транспортной связи, допускающей возможность лишь минимальной доставки необходимых для ремонта узлов и агрегатов;
- дополнительная возможность периодического (сезонного) подвоза топлива;
- наличие постоянной транспортной связи для доставки топлива и запчастей;
- наличие инженерной инфраструктуры в виде электросетей и/или газовых магистралей.
Вариант 0 носит экзотический характер, варианты 1 и 2 реализуются в отдаленных северных или горных поселках, научных станциях, гарнизонах с сезонным завозом. Варианты 3 и 4 являются наиболее распространенными.
В конечном итоге все проблемы обеспечения автономной работы инженерных систем дома сводятся к обеспечению его энергией, и в первую очередь качественной — электрической. Если ее достаточно, то задача обеспечения автономности решается легко. Это подобно тому, что если нет недостатка в деньгах, то проблемы жилья, одежды, питания и многие другие (но не все) решаются просто, и наоборот. Как и с деньгами, второй вариант, т.е. вариант ограниченности ресурсов, в жизни встречается чаще. Места, где можно легко добывать много дешевой возобновляемой электроэнергии, такие, как территории с сильными постоянными ветрами или с быстрым водотоком, в который может быть установлена микроГЭС, встречаются нечасто. Отсюда следует вывод, что сложность или легкость построения автономного дома существенно зависит от потенциала ВИЭ (возобновляемых источников энергии) в месте его расположения.
С другой стороны, не менее сильно зависит осуществимость задачи автономии дома и от «энергетических аппетитов» его владельцев, иначе говоря, от того насколько энергетически расточительный или, наоборот, скромный образ жизни они предполагают вести. Сейчас есть немалое число так называемых «зеленых отшельников» — экологистов, которые демонстративно ведут приро-дощадящий образ жизни в загородных домах. Дома эти переоборудованы или построены как энергоэффективные. Энергопотребляющие устройства сведены к минимуму: это энергоэкономные светильники, компьютер, небольшой энергоэкономный холодильник, энергоэффективные устройства приготовления пищи. Горячее водоснабжение и отопление — от солнечных установок. Электроснабжение — недорогой ветряк с аккумулятором. Могут использоваться газогенераторы на местном биотопливе. Компостирующий туалет и биологическая установка очистки сточных вод не потребляют энергии. Бытовые отходы сортируются и превращаются во вторичное сырье. В условиях относительно теплого климата США и наличия на рынке соответствующей информации и техники такой вариант автономного дома недорог и доступен.
На другом полюсе находятся жильцы, которые хотят иметь много бытовой техники, круглогодичный бассейн, зимний сад и т.д. Задача сделать автономным такое существование многократно усложняется, точнее — удорожается. Как правило, в этом случае нельзя обойтись без дополнительных топливных генераторов энергии, что порождает проблемы доставки топлива, шума, загрязнения выхлопными газами.
Таким образом, автономность тесно связана с энергоэффективностью. Энергорасточительный дом — энергетическая бездонная бочка, и напротив, чем меньше дому требуется энергии, тем легче сделать его автономным.
Как известно, климат в весьма сильной степени влияет на теп-лопотери дома в холодный период. Соответственно, обеспечить энергией дом, расположенный в Заполярье или в субтропиках — разные по сложности задачи. Жить в стиле «зеленого отшельника» на Аляске или в Сибири гораздо сложнее, чем в США. Климат намного холоднее, следовательно, низкотемпературного тепла на отопление и ГВС и электроэнергии на освещение требуется больше, а солнечной энергии на коллекторы приходит меньше. Один из путей решения — более серьезное утепление дома. В любом случае холодный климат усложняет задачу построения автономного жилища.
Источники возобновляемой энергии расположены весьма неравномерно. Рядом с домом может быть расположен круто падающий ручей или холм с постоянными сильными ветрами. Последнее, нередко встречается на морских побережьях. В этих случаях проблема энергоснабжения решается сравнительно просто и дешево. Но такие условия встречаются не часто. Солнечная энергия также распространена неравномерно. Это же справедливо и для биотопливных ресурсов. Препятствием для работы топливных генераторов энергии могут быть и экологические ограничения. В частности, это могут быть служебные постройки в заповедниках, здания в курортных зонах и т.д. С другой стороны, существуют топливные генераторы энергии, работа которых практически не сопровождается вредными выбросами,— ЭХГ. Однако они пока еще относительно дороги.
Для примера рассмотрим вариант автономного коттеджа в Подмосковье. Пусть энергетические аппетиты хозяев средние, газа нет, сетевое электричество есть, водопровода и канализации нет, инженерные системы индивидуальные, дорога есть, трудовая деятельность обитателей не связана с побочным образованием энергоносителей — навоза или отходов деревообработки, повышенные экологические ограничения отсутствуют.
В обычном индивидуальном доме площадью 100 м2 в условиях средней полосы России, за год уйдет на отопление 60 мВт-ч, на на горячее водоснабжение — 7 мВт-ч., или около 7 тонн жидкого топлива или сжиженного газа. Еще порядка 4 мВт-ч. потребуется в виде электроэнергии, что увеличит общую потребность в топливе до 8 тонн. Это серьезная величина и по транспортировке, и по условиям хранения, и по цене. В таком же, но энергоэффективном доме годовой расход топлива может быть снижен до одной тонны горючего. А при условии использования солнечных батарей — до 400—500 кг. Иначе говоря, двух бочек горючего может быть достаточно для автономного энергоснабжения дома в течение года. Это вполне приемлемая величина в условиях автомобильной транспортной доступности. Дополнительно снизить потребность в топливе можно использованием биотоплива. Так, в фермерском хозяйстве обычно присутствует достаточно биотоплива для обеспечения теплом жилого дома. Для этого нужно иметь, например, несколько коров.
Разница между двумя приведенными вариантами станет еще большей в предположении дорогостоящей транспортировки, например, по воздуху или по воде на большие расстояния. Такие условия существуют на российском Севере, где топливо может стоить на порядок дороже, а потребность в нем втрое большая, чем в средней полосе. Таким образом, актуальность энергоэффективных зданий на Крайнем Севере многократно возрастаее.
Предельным случаем будет невозможность доставки топлива. Это потребует по обстоятельствам, либо сложных технических решений, связанных с использованием ВИЭ, либо сделает задачу автономного энергоснабжения неосуществимой.
