Тепловая система
Источником тепла системы отопления является гелиосистема, включающая в себя блок солнечных коллекторов и аккумулятор тепла. Антифриз, нагреваемый в солнечном коллекторе, посредством теплообменника передает теплоту воде в аккумуляторе. Энергия запасается в летний период и отбирается в холодное время года. В качестве отопительных приборов в данной системе применены так называемые «теплые полы», которые в отличие от традиционных радиаторов эффективно работают даже при низких температурах теплоносителя. Система отопления включает в себя аккумулятор тепла, расширительный бак, циркуляционный насос, теплообменный аппарат, управляемый трехходовой вентиль и отопительные приборы. Теплообменный аппарат служат для догрева теплоносителя тепловым насосом перед подачей на «теплые полы».

Самым важным узлом в данной системе является тепловой насос, обеспечивающий работу системы горячего водоснабжения, утилизацию теплоты сточных вод и догрев теплоносителя основной системы отопления, а также в определенных условиях может выполнять роль основного генератора тепла.

Основным достоинством данной системы является полная автономность и практически троекратная надежность, т.е. даже при выходе из строя любого из узлов, система компенсирует потери за счет перераспределения нагрузок в других узлах. Совместная работа основных узлов позволяет более полно использовать возможности каждого из них и практически полностью исключить влияние неблагоприятных погодных условий и пиковых режимов (день – ночь и т.п.).

Отсутствие традиционного топлива, проблем с его доставкой и хранением и интеллектуальная система управления обеспечивают безопасность и комфортность эксплуатации данной системы.
Система отопления
Основные элементы системы отопления включают в себя:

  • тепловой насос;
  • аккумулятор тепла;
  • отопительные приборы («теплые полы»);
  • управляемый трехходовой вентиль;
  • теплообменный аппарат;
  • циркуляционный насос;
  • утилизация тепла сточных вод;
  • датчик температуры теплоносителя.

Работа системы отопления определяется условиями эксплуатации и зависит от времени года. Можно выделить два основных режима: летний и зимний.
Летний период (отопление отключено)
В данном режиме работы отключаются отопительные приборы («теплые полы») и система входит в режим накопления тепловой энергии, который, в свою очередь, определяется целым рядом дополнительных параметров. В дневное время суток основным источником энергии для нагрева аккумулятора тепла служит солнечный коллектор, а при работающем ветрогенераторе дополнительным источником становится тепловой насос. Если температура в аккумуляторе ниже 60˚С, включается насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя аккумулятора через теплообменный аппарат, в котором расположена часть конденсатора теплового насоса, что и обеспечивает нагрев. При отсутствии солнца или в ночное время этот режим становится основным. Все процессы в системе отопления регулируются автоматической системой управления.

Отопительный сезон
Переход системы отопления в основной режим заключается в подключении отопительных приборов и циркуляции теплоносителя между аккумулятором и отопительными приборами. Температура на входе отопительных приборов устанавливается в определенной зависимости от температуры наружного воздуха и контролируется датчиком температуры. Регулировку и поддержание необходимой температуры обеспечивает трехходовой регулирующий вентиль, управляемый АСУ, путем подмешивания теплоносителя из обратного коллектора на вход системы. При работающем тепловом насосе поступление теплоносителя из аккумулятора полностью прекращается, что позволяет сэкономить значительное количество энергии запасенной в аккумуляторе.

Система теплового насоса
Тепловой насос является основным компонентом данной автономной системы энергоснабжения и задействован практически во всех режимах. Его высокая эффективность позволяет наиболее рационально использовать излишки вырабатываемой ветрогенератором энергии и в сочетании с дешевой солнечной энергией обеспечивает полную автономность энергообеспечения здания.
Горячее водоснабжение

Одним из основных режимов работы теплового насоса – приготовление горячей воды. Днем, при включении, источником тепла становится солнечный коллектор, что существенно повышает эффективность процесса приготовления горячей воды.
Утилизация тепла
сточных вод

Так как основное потребление горячей воды связано, как правило, с приемом ванны или душа, то в системе предусмотрен утилизатор тепла сточных вод ванной комнаты, который является еще одним источником тепла при производстве горячей воды. До сброса в канализацию сточная вода попадает в утилизатор, где происходит отбор и возврат тепла, что позволяет значительно снизить затраты на приготовления горячей воды. Также предусмотрена принудительная система вентиляции с рекуперацией тепла.
Отопление

При работающем ветрогенераторе основной нагрузкой теплового насоса является система отопления: летом производится нагрев теплового аккумулятора при условии, что температура теплоносителя в нем ниже 60˚С, в отопительный период тепловой насос работает непосредственно на отопительные приборы, что позволяет существенно сэкономить запасы тепла аккумулятора.
Система солнечный коллектор – тепловой аккумулятор
Гелиосистема представляет собой замкнутый контур, в который помимо солнечного коллектора входит теплообменник, размещенный в тепловом аккумуляторе, циркуляционный насос и расширительный бак.
Режимы работы солнечного коллектора определяются как временем суток эксплуатации, так и временем года. Основной режим работы – «день – лето», т.е. при максимальном уровне солнечной радиации, когда температура теплоносителя в коллекторе может достигать 100 ˚С. Циркуляционный насос прокачивает нагретый в коллекторе теплоноситель через теплообменник, где происходит отбор тепла водой аккумулятора.
Система электропитания и АСУ
Основным источником электроэнергии является ветрогенераторная установка соответствующей мощности, подключенная к сетевому регулятору, который обеспечивает всю систему необходимой энергией и осуществляет постоянный контроль состояния аккумуляторных батарей. Регулятор контролирует степень разряда аккумуляторных батарей и в случае необходимости направляет часть энергии на подзарядку батареи. В случае, когда вырабатываемой энергии недостаточно (например, недостаточная сила ветра), регулятор направляет в систему недостающую энергию от аккумуляторной батареи через инвертор, который преобразует постоянное напряжение батареи в переменное с промышленной частотой и, тем самым, обеспечивает постоянство потребляемой мощности.

Управление системой энергоснабжения здания полностью автоматизировано. Автоматическая система управления выполнена на базе компьютера с соответствующими интерфейсами и программным обеспечением и питается от отдельной аккумуляторной батареи, что существенно повышает ее надежность. На вход АСУ в реальном масштабе времени поступают сигналы всех датчиков системы; полученная информация обрабатывается специальным программным обеспечением, что и определяет дальнейшее поведения всех элементов системы.