Различные энергоресурсы, вода и газ с каждым годом дорожают, поэтому владельцы квартир и домов все чаще задумываются о способах экономии. Существенную экономию дает альтернативное отопление частного дома без газа. Эта и многие другие системы позволяют хозяевам сделать свое жилье полностью энергонезависимым. Существует несколько разновидностей альтернативных источников энергии, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.
Понятие «альтернативное отопление дома» характеризует разные способы теплоснабжения жилья. Ранее они не применялись в частных домовладениях.
Основные условия для использования этих видов теплоснабжения:
- Для генерации тепловой энергии применяются восполняемые источники энергии, которые не нуждаются в оплате коммунальных счетов. При этом возможно их полное или частичное использование.
- Затраты на обустройство этих систем должны быть вполне приемлемыми и не превышать стоимость самой обогреваемой постройки.
Частые причины перехода на альтернативное отопление
Основная причина, по которой используются альтернативные источники отопления частного дома, – это регулярное подорожание многих видов энергоносителей. К ним можно отнести газ, природный уголь, электроэнергию и другие разновидности.
Сегодня для отопления частного дома чаще всего используются газовые магистрали. Стоимость такого отопления является самой приемлемой, но и она постоянно повышается. Поскольку газ является энергоресурсом, который рано или поздно иссякнет, тенденция к росту цен будет сохраняться постоянно. В такой ситуации альтернативное отопление можно назвать не только выгодным с экономической точки зрения, но и прогрессивным, поскольку в качестве источников тепла используются восполняемые ресурсы. В итоге древесина и не восполняемые ископаемые ресурсы не расходуются.
Виды альтернативного отопления, их плюсы и минусы
В качестве альтернативных ресурсов используется энергия ветра, солнца, тепло из недр земли, отходы жизнедеятельности человека и производственные отходы. Важным является и то, что использование этих ресурсов не ведет к загрязнению среды, потому что они являются натуральными и экологически чистыми.
Основные преимущества экотоплива – существенная экономия, сохранение экологии и ископаемых ресурсов. Единственным недостатком альтернативных источников являются существенные капиталовложения на начальном этапе. Однако через 4-7 лет такие системы полностью окупаются и дают хозяину тепловую энергию без каких-либо финансовых вложений с его стороны.
Солнечное отопление
Гелиосистемы для отопления жилья могут использоваться двумя способами:
- преобразование солнечной энергии в электрическую, которая используется для функционирования отопительного оборудования;
- использование энергии солнца для подогрева жидкого теплоносителя, который будет циркулировать за счет работы насоса или естественным образом и проходить через отопительные радиаторы или конвекторы.
Важно! С использованием солнечного коллектора можно сделать самое простое альтернативное отопления жилья своими руками. Кроме коллектора понадобится циркуляционный насос и батареи.
Основным минусом гелиосистем является то, что в любом регионе бывают пасмурные дни, когда работа системы будет малоэффективной. Поскольку ночью солнечного света нет, гелиосистемы не подходят для круглосуточной эксплуатации.
Варианты реализации отопления дома с использованием энергии солнца:
- Для круглосуточного обогрева солнечный коллектор работает параллельно с электрообогревателями. Для контроля температуры теплоносителя применяют специальные датчики. Когда температура обогрева от гелиоколлектора снижается до установленного минимального значения, включаются отопительные ТЭНы.
- Солнечный коллектор и инвертор используются в комплексе с емкой аккумуляторной батареей. Ночью и в пасмурный день эта батарея будет источником питания. Недостаток такого варианта в том, что срок службы аккумуляторов составляет пять лет, а расходы на покупку новых изделий приравниваются к счетам за электроэнергию за пятилетний срок.
- Еще один вариант – гелиобатареи с инвертором и контроллером, которые эксплуатируются совместно с любыми электрообогревателями.
Ветровая энергия
Одним из вариантов альтернативного отопления коттеджа является использование энергии ветра. В продаже можно найти готовое оборудование для обустройства системы. Его стоимость вполне приемлемая. Однако поскольку это оборудование предназначено для промышленного использования, габариты крыльчатки внушительные. Например, ветрогенератор на 4 кВт может иметь крыльчатку размером 10 м.
Важно! Альтернативные способы обогрева дома с использованием ветрогенераторов подходят для регионов с постоянной ветреной погодой. Это территории в степной местности и населенные пункты на морском побережье.
Ветрогенераторы имеют те же проблемы с использованием, что и гелиосистемы. Одно если в последних солнечная энергия для обогрева задействуется напрямую, то при использовании силы ветра все намного сложнее. В этом случае механическая энергия от вращения лопастей ветряка должна преобразовываться в электрическую. Только после этого можно отапливать дом. Все это приводит к снижению КПД системы отопления.
Тепловая энергия земли
Для использования геотермальной энергии понадобятся специальные тепловые насосы. Они преобразуют тепло, которое отдают подземные воды, земля, окружающий воздух. При этом температура используемой среды должны быть выше нуля.
Принцип работы системы основан на сборе тепловыми насосами тепла, его преобразовании и передаче в контур отопления. В составе насоса есть три замкнутых контура:
- внешний забирает тепло у источника (в этом контуре циркулирует соляной раствор или антифриз);
- внутренний контур заполнен фреоном или другим хладагентом;
- в третьем отопительном контуре циркулирует теплоноситель.
Такое альтернативное отопление частного дома своими руками можно сделать, если соорудить простейший вариант теплового насоса. В зависимости от типа используемого источника тепла и разновидности теплоносителя применяются разные тепловые насосы:
- вода-вода;
- воздух-воздух;
- грунт-вода;
- вода-воздух.
Важно! Насосы вода-воздух и воздух-воздух используются при реализации воздушного отопления дома. А ТН типа грунт-вода и вода-вода применяют в системах отопления дома с жидкими теплоносителями.
Экономически наиболее выгодным является насос вода-вода. Эти системы подходят для домов, рядом с которыми есть незамерзающие водоемы. В них укладываются трубопроводы забора тепла. С одного метра такой трубы получают 30 Вт тепловой энергии. Протяженность трубопровода определяется площадью отапливаемого дома и потребностями в тепловой энергии.
Насосы, использующие тепло из воздуха, не могут полностью заменить системы традиционного отопления в регионах с холодным климатом. Тепловые насосы, которые получают тепло из земли, считаются дорогостоящими. Эти системы лучше использовать в комплексе с водяными теплыми полами. Недостаток таких ТН в значительной протяженности трубопровода, который собирает тепло, дорогостоящих бурильных и земляных работах, а также в необходимости обустройства геотермального поля большой площади.
Котел на биотопливе
Котел, работающий на биотопливе, использует отходы сельскохозяйственного производства (шелуха, очистки), продукты деревообработки (опилки, щепки). Из них делают плотные гранулы, называемые пеллеты. Именно они и сжигаются в котлах. Пеллеты горят дольше, чем дрова, и дают больше тепла. Кроме пеллетов делают большие брикеты из растительных отходов. Брикеты дают в 2-4 раза больше тепла.
Для использования в газовых котлах подходит биогаз. Это продукт гниения органических отходов. Для получения биогаза нужно соорудить вместительный резервуар для укладки отходов, а также предусмотреть перемешивающую установку. Процесс гниения и выработки газа происходит с участием бактерий и воздуха. Отработанный материал собирается и выводится через специальный трубопровод. Кроме этого, понадобятся различные приспособления для сбора газа, его чистки и транспортировки в отопительную систему.
Другие альтернативные системы без использования газа
Водородный котел – это альтернативный источник тепловой энергии, который отличается экологической чистотой. Принцип работы основан на реакции взаимодействия молекул кислорода и водорода. В результате этого взаимодействия выделяется огромное количество тепла. Однако для эксплуатации такого вида отопления важно строго соблюдать технику безопасности.
Главный недостаток такого устройства в высокой стоимости используемого оборудования. Единственным способом экономии можно считать вариант с самостоятельным изготовлением оборудования. Для работы система должна быть постоянно подключенной к водоснабжению и электропитанию. Также нужна водородная горелка, сам котел, катализаторы и водородный генератор. Тепло, которое вырабатывается в результате химической реакции, подается в теплообменник. В результате работы установки образуются отходы – обычная вода.
Какие альтернативные системы можно применять в многоквартирном доме
Альтернативное отопление квартиры в многоквартирном доме реализуется с использованием гелиобатареи с инвертором и контроллером, которые параллельно подключаются к розетке и используются совместно с электрообогревателями любого типа. Такую схему экономии электроэнергии в квартире несложно реализовать своими руками.
В жилье нужно установить механический дисковый счетчик, который будет отматывать электроэнергию в обратном направлении в ясную погоду, когда фотоэлементы будут вырабатывать намного больше электроэнергии, чем расходуется на обогрев. Электронные приборы учета не подходят, потому что не чувствительны к обратному направлению токов. При отматывании киловатт в обратном направлении получается существенная экономия.
В связи с постоянным ростом стоимости газа и электроэнергии, многие пользователи стали обращать внимание на экологичные и экономные в обслуживании системы обогрева зданий.
Самыми популярными из них являются геотермальные системы, ветряки, биотопливо и гелиосистемы . Альтернативные способы отопления дома, хоть и имеют изначально высокую стоимость, достаточно быстро себя окупают.
Что собой представляют альтернативные источники тепла
Основной задачей систем является получение энергии из возобновляемых источников. Большинство альтернативных устройств могут быть использованы для выработки теплоэнергии в любой местности, что говорит о простоте в их эксплуатации и минимальных требованиях.
Особенности гелиосистем для частного дома
Солнечный коллектор может применяться для отопления многоквартирных и частных домов. Гелиосистемы также нередко используются и при нагреве воды для личных нужд потребителей. Солнечные системы могут работать в различных режимах и в зависимости от выбранного оборудования обеспечивать выработку энергии в течение всего года либо определенных сезонов.
Панели и коллекторы за счет особых абсорбционных покрытий нагревают теплоноситель внутри установок. Жидкость подается в специальный резервуар, из которого попадает в отопительную систему дома либо в контуры для горячей воды.
Солнечные батареи пропускают теплоноситель между пластинами, а трубчатая система повышает температуру жидкости за счет вакуума между внешней и внутренней колбой. Под влиянием ультрафиолетовых лучей абсорбционный слой начинает взаимодействовать с жидкостью и может нагреть ее до 90 градусов.
Солнечные коллекторы являются источниками нагрева теплоносителя, поступающего непосредственно в отопительные контуры. Для использования энергии солнечных батарей понадобится расширительный бак и насос , который будет откачивать воду из установок по достижению заданной температуры.
Плюсы гелиосистем:
- Трубчатые коллекторы просты в монтаже.
- Солнечные панели отличаются небольшой стоимостью и высокой производительностью в теплое время года.
- Оборудование подходит для эксплуатации в различных климатических зонах.
Внимание! Основным минусом солнечных коллекторов и батарей выступает их высокая стоимость и хрупкость.
Схема подключения ветряных генераторов
Установки представляют собой устройство с лопастями , при вращении которых вырабатывается электрический ток . Ветряки могут быть разных размеров и форм, что зависит от их назначения и особенностей местности.
При работе ветряных генераторов происходит зарядка аккумуляторов, которые впоследствии через преобразователь поставляют энергию для отопления зданий. Установки имеют два вида осей вращения — горизонтальный и вертикальный.
Фото 1. Схема подключения ветрогенератора в электросети через контроллер к бытовым приборам.
Оборудование с горизонтальным креплением лопастей предназначены для работы в той местности, где среднегодовая скорость ветра больше 5 м/с.
Ветряки с вертикальной осью вращения, благодаря своим компактным размерам, оптимально подойдут для использования в частных домах. Необходимая среднегодовая скорость ветряных потоков при этом должна быть выше трех метров в секунду.
Среди плюсов генераторов можно отметить экологичность, эргономичность и возобновляемость источника энергии . К недостаткам ветряков относят их нестабильность, низкую эффективность, высокую стоимость.
Геотермальный вид обогрева - надежность и долговечность?
Тепловые насосы представляют собой два контура с теплоносителями , соединяющиеся специальным оборудованием. Один из контуров находится ниже уровня почвы, а другой расположен в здании, которое он отапливает. Геотермальная отопительная система использует тепло, извлеченное из недр земли . В местах прокладки оборудования среднегодовая температура окружающей среды составляет 8-10 градусов.
Жидкость, которая находится во внешних контурах, нагревается от грунта либо воды и подается в насос, после чего прибор охлаждает вещество до отрицательных температур, а высвободившееся тепло перенаправляет во внутридомовую систему отопления. Геотермальное оборудование станет отличным вариантом для обогрева помещений при помощи низкотемпературных приборов.
Фото 2. Прокладка тепловых магистралей, которые располагаются горизонтально, ниже уровня промерзания земли.
Тепловые системы устанавливаются тремя способами :
- Горизонтальным.
- Вертикальным.
- Подводным.
К плюсам геотермального отопления можно отнести неиссякаемость природного ресурса, отсутствие выбросов вредных веществ в атмосферу, высокую эффективность системы. Минусами оборудования является небольшая температура теплоносителя во внутренних контурах (в пределах 35-60 градусов ), высокая стоимость установок.
Вам также будет интересно:
Когда на помощь приходит биотопливо
Биотопливо - это вещество, полученное из животного или растительного сырья , органических отходов промышленности, результатов человеческой жизнедеятельности. Биологическое топливо бывает разных видов, но самыми распространенными вариантами являются пеллеты либо брикеты .
Для отопления дома биотопливом нужно установить котел , который будет совместим с альтернативным источником энергии.
При сгорании вещество выделяет тепло, которое нагревает жидкость в системе отопления и обеспечивает поддержание нужной температуры.
Главным плюсом данного вида альтернативной энергии выступает его мобильность . В процессе использования биотоплива для обогрева зданий не выбрасываются вредные вещества в атмосферу. Основным минусом сырья является использование больших площадей под посев культур, из которых можно произвести это топливо.
Возможен ли монтаж альтернативного отопления своими руками
Большинство систем сложно установить самостоятельно, так как процесс монтажа требует специальных инструментов и навыков.
Схемы подключения ветрогенераторов подбираются индивидуально в зависимости от поставленной задачи. Ветряки подсоединяются к контроллеру , который заряжает аккумуляторы и передает электроэнергию на инвертор. Данная конструкция может прекрасно использоваться для обеспечения частного дома электричеством.
Тепловые насосы чаще всего устанавливаются вертикальным способом. Для монтажа оборудования понадобится бурение скважин на глубину более 50 метров. Размер контуров зависит от мощности теплового насоса. Иногда общая длина скважин достигает двухсот метров. Внешние контуры подключаются к насосу, который забирает из них тепло и передает его системе отопления дома. Низкотемпературное оборудование получает нагретый теплоноситель и отапливает здание.
Котлы для биотоплива монтируются на предварительно подготовленную стяжку, толщина которой составляет не менее 7 см. Для наиболее эффективной работы отопительной системы подключают буферную емкость, представляющую собой бак с водой.
Объем прибора рассчитывается в зависимости от мощности котла. Если отопительное оборудование является энергозависимым, то следует обеспечить подвод к нему электричества.
Дымоход, который устанавливают на котел для биотоплива, должен быть оборудован сборником конденсата и иметь диаметр не менее 18 сантиметров . Высота дымохода обычно составляет более четырех метров. Для защиты системы отопления от обратного давления и сифонного дренажа в нее монтируют обратный клапан, который располагается на трубе общей подачи воды. Регулировка жидкости и контроль температуры осуществляется при помощи балансировочного и смесительного клапанов.
Качество отопительной системы напрямую влияет на комфортность частного дома. Системе отопления необходимо уделить должное внимание, поскольку находиться в помещении, особенно в зимний период, придется долго. На сегодня все больше потребителей выбирают альтернативные источники тепла для своего дома.
Альтернативные источники отопления представляют собой системы, работающие с теплогенераторами на возобновляемых источниках энергии. Это солнечная, геотермальная и биологическая энергия. Используются котлы, тепловые насосы и солнечные батареи, которые аккумулируют тепло и вырабатывают электричество.
Так выглядит котел на биотопливе.
Альтернативные системы отопления каждого типа имеют свои сложности и особенности. Меньше проблем возникает при использовании газовых и электрических котлов. Основной плюс – постоянная подача топлива. Достаточно один раз подключить котел, настроить его своими руками, и не переживать что посреди ночи топливо закончится. Конечно, нет страховки в случае перебоев, аварийных ситуаций, но такое редко случается.
Отопление дома тепловыми насосами по типу вода-вода
Данные способы обогрева предусматривают необходимость иметь скважину для забора грунтовой воды и для обратного слива отработанной воды в грунт. Потребителю для небольшого частного дома придется пробурить таких скважин 2-3 штуки для водозабора и 1-2 для отработанного слива. Глубина бурения должна составлять 50 м. Также необходимо получить разрешение государственных служб контроля.
Внешний вид насоса вода-вода.
Обогрев тепловыми насосами по типу рассол-вода
Для осуществления проекта необходимо пробурить скважину до 200 м в глубину. В ней должны располагаться трубы по U-образной форме вместе с раствором. Можно устроить теплообменник, который будет размещаться на глубине не меньше 5 м. Это необходимо для снижения разницы получаемого тепла в различные месяцы в году.
Схема отопления на основе насоса рассол-вода.
Глубину и количество скважин определяют на основе возможности получить необходимые 50 Вт тепловой энергии. Она получается с каждого погонного метра пробуренной скважины. В итоге альтернативное отопление частного дома при помощи тепловых насосов по схеме вода-вода или рассол-вода характеризуется минимальными затратами на отопления по сравнению с показателями, характеризующими другие виды отопительных систем.
Отопление дома солнечными теплоаккумулирующими коллекторами
Альтернативное отопление при помощи солнечных теплоаккумулирующих панелей будет напрямую зависеть от интенсивности солнечных лучей, которая является разной в различное время года. В ночное время и в пасмурную погоду солнечного излучения не хватает для работы коллекторов.
Для чего используют
Солнечные панели зачастую используются для подогрева воды или для бытовых и хозяйственных нужд. Горячая вода принимает участие в теплообмене в моновалентных накопительных баках. Солнечные панели могут выступать в роли дополнительного источника выработки тепловой энергии для систем подогрева воды и отопления в биовалентных баках накопления.
Типы солнечных коллекторов
Солнечные коллекторы разделяют на два типа:
- плоские;
- имеющие вакуумную трубу.
Отопление солнечными батареями.
Если оборудование применять в летнюю пору, то коэффициент производительности обоих видов будет одинаковым. Для зимы рекомендуется использовать вакуумные коллекторы. Они могут работать при температуре до -35 градусов.
Плоские коллекторы способны нагревать воздух до +60 градусов. Вакуумные коллекторы рассчитаны на нагрев до +90. В остальных параметрах приборы схожи.
Коллекторы с вакуумными трубами отлично применяются в виде альтернативного отопления загородного дома. Одновременно приборы могут нагревать воду.
ТЕК
Гидродинамическая водонагревательная установка – еще одна неплохая альтернатива газовому отоплению. Большой известности у нее еще нет, но простота, выгодность использования при отоплении дома делает ее заметной. Кроме воды, установки позволяют подогревать нефть, соленую, грязную воду.
Конструкция
Установка состоит из расширительного бака нагрева воды, помпы, электрического насоса. Нагрев происходит, когда потоки воды, подающиеся в бак, соударяются между собой – выделяется тепловая энергия. При отоплении помещения водонагревательная установка подключается к отопительной системе частного дома, дополнительной установки циркуляционного насоса не требуется, для нагрева воды подключают бойлер.
Принцип работы.
Вентиляция
Использование вентиляции, как источника отопления, по крайне мере, звучит интересно, ведь назначение вентиляции - удалять из помещений воздух, в котором содержится пыль, ощущается дефицит кислорода и наличие неприятных запахов. Но ведь с воздухом удаляется и часть теплоты. Как это может быть использовано? Также в систему вентиляции (в ее приточную часть) можно своими руками установить ТЭН для подачи в дом подогретого воздуха.
Наибольшая эффективность у системы приточно-вытяжной вентиляции, при принудительной циркуляции и утилизации тепла.
Системы используют теплый отходящий воздух для подогрева холодного, приточного воздуха. Лучшая экономичность, показатели использования оборудования достигаются при регулировании расхода воздуха согласно его действительной потребности.
Из биомассы, которая включает в себя органические отходы, навоз, растения, сточные воды, получается биогаз в результате разложения при помощи бактерий. Малоэтажные дома целесообразно отапливать щепой из древесных гранул, поленьями, прессованными отходами деревообрабатывающей промышленности. В котлы топливо поступает, используя различные способы автоматизированной подачи. Что касается котлов, работающих на поленьях, то в них топливо загружается вручную.
Альтернатива газовому отоплению также включает в себя котлы, работающие на паллетах. Они могут быть как с ручной, так и с автоматической подачей топлива. Это способствует тому, что возле котла не нужно постоянно находиться человеку. Система автоматического контроля поддерживает температуру на определенном параметре.
Так выглядит биотопливо.
Отопление дома котлами, которые работают на отработанных маслах
Отработанные масла не имеют отношения к возобновляемым источникам энергии, однако, они принимают участие в формировании материалов, которые необходимо утилизировать.
Система «теплый пол»
Для отопления загородного дома отлично подойдет известная схема отопления – «теплый пол». Во время монтажа не потребуется проведение дополнительных перепланировок. Можно экономить значительные суммы денег на отоплении. Система укладывается под напольное покрытие. При наличии необходимых знаний и навыков монтаж теплого пола можно выполнить своими руками.
Процесс монтажа теплого пола.
Потолочные обогреватели
Еще один альтернативного отопления загородного дома – это установка потолочных специальных пленочных нагревателей. Например, фольга, которая монтируется просто на потолке. Под действием электрического тока происходит равномерное распределение тепла по помещению.
Современный термин «альтернатива» позаимствован из латинского языка (alternatus – другой) для необходимости выбора из нескольких возможностей или обозначения каждой из этих рассматриваемых возможностей.
Источники энергии для отопления
Традиционный способ
Традиционные способы обогрева квартиры или частного дома требуют обустройства системы отопления, в состав которой входят:
- источник тепла, преобразующий энергию сжигания топлива или энергетику сетевого электричества в тепловую энергию;
- теплообменник для передачи тепловой энергии от энергоносителя к теплоносителю, для последующего распределения тепла по точкам теплопотребления;
- замкнутый трубопроводный контур, по которому естественным или принудительным способом побуждается движение теплоносителя;
- приборы отопления, распространяющие тепло от теплоносителя в окружающую обстановку помещения.
На рисунке ниже показана структура отопительной системы с котлом в качестве источника тепла и точками теплопотребления в виде радиаторов отопления и тёплых полов.
Структура традиционной отопительной системы частного дома Недостатки
Для большинства видов отопительных систем источниками тепловой энергии являются котлы отопления. В них происходит сжигание газа, жидкого или твёрдого топлива в целях использования теплоты сгорания топлива для нагрева теплоносителя (так называемые газовые, жидкотопливные и твердотопливные котлы).
Другим вариантом нагрева теплоносителя в теплообменнике котла отопления является использование энергии сетевого электричества (электрические котлы отопления).
Каждый тип котла и соответствующего энергоносителя имеет определённые негативные особенности, отражающиеся на эффективности его применения:
- Котлы на газовом топливе широко распространены благодаря доступности газа.
Негативными факторами, сопровождающими применение газа для отопления, являются:
- организационная и техническая сложность подключения к газовой магистрали;
- угроза воспламенения или взрыва при нарушении правил эксплуатации газового отопительного оборудования или неправильном монтаже своими руками;
- рост цен на газовые ресурсы.
- Электрические котлы самые простые в установке своими руками и обслуживании. Наиболее существенными недостатками являются:
- энергозависимость оборудования – при отключении электроснабжения прекращается поступление тепла в систему отопления;
- высокие тарифы на электроэнергию.
- Жидкотопливные котлы как источники тепловой энергии достаточно сложны в эксплуатации. Из негатива отметим следующие факторы:
- высокая стоимость жидкого топлива, сложность его доставки и безопасного хранения;
- шум в работе;
- неприятные запахи при сжигании топлива.
Домашняя котельная с жидкотопливным котлом - Твердотопливные котлы на угле, торфе, дровах или пеллетах импонируют дешевизной топливных ресурсов и энергонезависимостью в работе, но у них есть свои недостатки:
- топливо, загруженное своими руками в топку котла, быстро прогорает;
- отсутствие автоматизации процесса загрузки топлива;
- необходимость постоянного визуального контроля за работой котла.
У всех вышерассмотренных систем отопления имеются два общих недостатка:
- они работают на невосполнимых источниках тепловой энергии – топливо полностью сжигается без возможности какого-либо восстановления;
- эксплуатация оборудования, сжигающего природные ресурсы или использующего централизованно поставляемое электричество, сопровождается постоянной оплатой за объёмы затраченного энергоносителя и поставщикам услуг по его предоставлению.
На рисунке ниже показана доставка сжиженного газа для газового отопления дома.
Доставка сжиженного газа в частный дом Нюансы, требующие внимания:
- Столь удобное и привычное отопление частного дома путём сжигания не возобновляемых органических ресурсов приводит к катастрофическому уменьшению природных запасов топлива за деньги из нашего же кармана! Естественно, что цены на органическое топливо будут постоянно повышаться.
- Сжигание топлива сопровождается выделениями углекислого газа и летучих токсичных продуктов горения, при этом происходит выпадение смол и сажи.
- Каждый потребитель органического топлива вынужден обустраивать дополнительные помещения:
- для хранения топлива;
- для его сжигания с выводом в атмосферу продуктов горения.
Концепция альтернативного отопления
При рассмотрении вариантов альтернативного отопления дома необходимо определиться с самой концепцией.
К альтернативным источникам тепла для частного дома относятся два принципиально разных видов оборудования:
- Устройства, работающие в дополнение к установленному своими руками электрическому или газовому котлу. По каким-то причинам котёл, работающий на газе или электричестве, не обеспечивает полноценно теплом систему отопления всей постройки.
Основная отопительная мощность обеспечивается котлом, а в период пиковых нагрузок или межсезонья его работу поддерживают альтернативные источники. В этом случае альтернативным отоплением будет являться, например, котёл на пеллетах, сделанный своими руками, или агрегат, сжигающий отработку, и даже инфракрасные обогреватели.
- Устройства, полностью заменяющие котёл на газе, электричестве или на другом традиционном энергоносителе. Их тепловой мощности достаточно, чтобы обеспечить альтернативное отопление дома.
Наиболее распространёнными альтернативными вариантами обогрева жилья без сжигания газа и другого органического топлива являются технологии, использующие энергию природных ресурсов – тепло из недр земли, гейзеры, солнечный свет и климатических процессов – ветер, океанский прилив.
Дом, оснащённый солнечными батареями Современные способы отопления
Практическая реализация проектов по использованию энергии природных ресурсов и явлений как альтернативного источника тепла для обогрева жилища наиболее широко затрагивает:
- энергетику солнечного света (гелиотермические системы);
- энергетику ветра (ветроэнергетика);
- энергетику тёплых земных недр (геотермальные насосы).
Отмечают два варианта практического применения природной энергетики для нужд альтернативного отопления частного дома:
- трансформацию энергии природного явления в энергию электрическую, которая затем будет применена для автономного отопления, то есть отопление дома от собственного внутреннего источника электричества;
- непосредственный нагрев рабочего теплоносителя системы отопления.
Гелиотермическая система
При обустройстве отопительных гелиосистем своими руками используют оба варианта солнечного излучения:
- Преобразование энергии солнечного света в энергию электрическую, используя солнечные батареи.
Солнечными батареями принято называть группу полупроводниковых фотоэлектронных преобразователей, объединяемых в одном общем модуле для генерации электроэнергии. Несколько солнечных модулей создают цепь для обеспечения частного дома определённым количеством электроэнергии.
Мощность каждого солнечного модуля может составлять от 50 до 300 Вт. На рисунке ниже показан принцип использования солнечных батарей для альтернативного автономного отопления постройки.
Схема отопления дома с использованием солнечных батарей Принцип работы гелиосистемы:
- из солнечного модуля преобразованный световой поток поступает в блок аккумуляторов;
- аккумуляторы вырабатывают постоянный ток, который направляется в инвертор;
- в инверторе постоянный ток преобразуется в переменный, который используется для разогрева ТЭНов в системе отопления.
Солнечные батареи способны только вырабатывать электроэнергию. Тепловую энергию они не создают, не преобразуют и не накапливают. Они одинаково эффективно работают в морозный день или при плюсовой температуре окружающего воздуха, поскольку им важна интенсивность падающего солнечного потока.
- Использование солнечных коллекторов для прямого нагрева воды.
В частном домостроении установка своими руками солнечных коллекторов для альтернативного отопления более популярна, чем монтаж солнечных батарей. Коллекторы преобразуют солнечные световые потоки непосредственно в тепловую энергию, минуя образование электричества.
Монтируемые своими руками коллекторы для отопления имеют самые разнообразные конструктивные исполнения, которые можно разделить на два типа:
- плоские коллекторы, состоящие из абсорберов – элементов, поглощающих солнечные лучи (в простейшем случае – металлические пластины или листы чёрного цвета), соединённых с системой трубопроводов;
- трубные коллекторы, собранные из стеклянных трубок, внутри которых вставлен абсорбер-поглотитель из стали.
На рисунке ниже, показан один из вариантов изготовления своими руками солнечного коллектора с размещёнными в абсорбере медными трубками для нагрева теплоносителя.
В трубки закачивается теплоноситель, обладающий минимальным порогом кристаллизации. В средней полосе России рекомендован к использованию 60-% водный раствор пропиленгликоля с температурой начала кристаллизации -39 0 Ц.
Солнечный коллектор из медных трубок Оба вида коллекторных систем монтируются на наклонной части кровли дома. На рисунке ниже, показан принцип обогрева здания с использованием коллектора.
Нагретый в солнечном коллекторе теплоноситель (линия красного цвета) поступает в буферный бак, выполняющий функции аккумулятора тепла и автоматизированной системы поддержания температуры в контурах отопления и ГВС.
При недостатке поступающего тепла в пасмурные дни вода в буферном баке подогревается другим доступным источником тепла, например, водой от котла на газе, являющимся основным теплоисточником системы отопления.
Благодаря автоматике ведётся постоянный контроль температуры в системе отопления. В ночное время отсутствие поступления солнечного тепла компенсируется подключением ТЭНа для поддержания комфортного уровня температуры.
Принцип работы системы отопления от солнечного коллектора Домашняя ветроэнергетика
Использование кинетической энергии воздушных потоков для нужд обогрева частного дома осуществляется в двух направлениях:
- Преобразование кинетической энергии ветра в электрическую путём вращения ротора специальных ветрогенераторов.
Полученная электроэнергия аккумулируется в аккумуляторных батареях и, по мере надобности, через инверторы (по аналогии с технологией обогрева от солнечных батарей) используется для подогрева воды в системе отопления. В безветренную погоду приборы отопления подключаются в общую электросеть.
- Преобразование энергии вращающего ротора ветряка в тепловую для непосредственного нагрева теплоносителя с использованием вихревых теплогенераторов ВТГ.
Доминирующим способом в частном домостроении является изготовление своими руками и монтаж устройств, состоящих из ветряка, генератора и аккумулятора для получения собственной электроэнергии. Конструкция подкупает своей простотой и возможностью самостоятельной сборки.
Различаются между собой ветряные генераторы по следующим показателям:
- расположение оси вращения – вертикальное или горизонтальное;
- количество пропеллерных лопастей;
- шаг винта.
На рисунке ниже показан дом, оснащённый ветрогенераторами с горизонтальной осью вращения.
Ветрогенераторы для энергообеспечения частного дома Геотермальные (тепловые) насосы
Устройства, способные использовать геотермальную энергию земных недр, позволяют владельцам частных домов существенно сэкономить на газе или другом виде топлива при обогреве своего жилища. Тепловая энергия добывается непосредственно из земных глубин или со дна водоёма при помощи устройства, названного тепловым насосом.
Принцип функционирования теплового насоса аналогичен работе холодильной установки с использованием фреона:
- при прохождении жидкого фреона по трубкам на значительной глубине в водоёме или в пробурённой скважине, в которых даже зимой сохраняется плюсовая температура, фреон начинает испаряться, переходя в газообразное состояние;
- газообразная фаза фреона поднимается наверх и попадает в компрессор, который его сильно сжимает;
- при сжатии газа в ограниченном объёме происходит его нагрев до 80 градусов Ц;
- в теплообменнике фреон охлаждается;
- в дроссельной камере за счёт понижения температуры и давления фреон опять превращается в жидкость;
- цикл повторяется.
Тепловые насосы являются энергозависимыми агрегатами, однако, расход электроэнергии для работы устройства несоизмеримо ниже, чем потребовалось бы для непосредственного электрического нагрева теплоносителя.
Температура теплоносителя в системе отопления с геотермальными устройствами не превышает 50 градусов, что недостаточно для радиаторного отопления, но для «тёплых полов» – вполне достаточно.
Тепловые насосы конструктивно различаются по технологии нагрева фреона до перехода его в газообразное состояние. В зависимости от источника «низкоуровневого тепла» выделяют:
- водяные установки для получения тепла от наземных водоёмов или подземных грунтовых вод;
- земляные, «отбирающие» тепло из грунта;
- воздушные.
При классификации геотермальных аппаратов учитывают также вид теплоносителя в системе отопления – вода или воздух. Соответственно, устройства получают обозначения «грунт – вода», «грунт – воздух», «вода – вода» и т. п.
Видео про отопление
Как организовать экономичное отопление дома своими руками, рассказывается в видео ниже.
Логика перехода на альтернативное отопление заключается не только в экономии денежных средств на покупку газа или оплаты счетов за электричество.
Разумеется, цены на невозобновляемые энергоносители стремительно растут. Но как тут не вспомнить слова Д. Менделеева, сказавшего: «Сжигать нефть, всё равно, что топить печку ассигнациями»?
Неразумно сжигать тонны угля или десятки кубометров древесины ради обогрева скромного помещения и при этом наносить непоправимый урон чистоте окружающей экологии.
Во многих странах альтернативные виды отопления и энергетического обеспечения индивидуальной жилой постройки превосходят по востребованности традиционные способы обогрева. Рынок аппаратуры для отопления наполняется инновационными приборами альтернативного отопления, ассортимент которых постоянно расширяется.
Тепловой насос «воздух-вода»
Очень часто в последнее время говорят о постоянном подорожании традиционных источников энергии, таких как газ и электричество. В этой связи всё чаще упоминаются источники энергии, которые призваны прийти им на смену. Альтернативное отопление частного дома сегодня один из самых обсуждаемых вопросов. В первую очередь интересует стоимость тепловой энергии, получаемой альтернативным путём. Часто оказывается, что дешёвый на первый взгляд источник энергии оказывается не самым доступным.
Самые популярные альтернативные источники энергии
Сегодня существует множество видов энергии, которые могут быть задействованы для получения тепловой энергии, необходимой для отопления и горячего водоснабжения. Однако самостоятельно решить такие вопросы среднестатистический застройщик не может. Возьмём, к примеру, тепловой насос – отопление помещений за счёт тепловой энергии земли и воды. Сегодня это самый популярный способ отопления в развитых европейских странах, где этот вопрос решается на уровне государства. К сожалению, в странах постсоветского пространства пока ещё редко государство берёт на себя расходы, связанные с использованием альтернативных источников энергии.
Принцип действия теплового насоса
Среди наиболее перспективных поставщиков энергии, необходимой для получения тепла, можно отметить также солнечные батареи, которые используют на благо человека ультрафиолетовое излучение небесного светила, а также ветрогенераторы, которые используются для получения энергии с давних времён. Однако стоит отметить, что для устройства отопления частного дома в настоящее время эти альтернативные источники отопления не подходят. И связано это в первую очередь с большой дороговизной оборудования.
Такие виды отопления в настоящее время используются для получения малого количества тепла не достаточного для отопления дома даже средней величины, в то время как в той же Германии целые жилые массивы работают на энергии от солнечных батарей, а в Голландии, к примеру, очень развито использование энергии ветра.
Однако есть один источник тепловой энергии, который действительно является реальной альтернативой имеющимся видам энергии. Речь идёт о большой серии устройств, которые используют для получения тепла и горячей воды энергию, полученную от сгорания твёрдого топлива – твердотопливные котлы отопления, а также печи и камины, работающие на древесине и каменном угле. На этих устройствах стоит остановиться более подробно.
Принцип действия и преимущества твердотопливных котлов отопления
Твердотопливный котёл — альтернативный источник тепла
Рассматривая альтернативные источники энергии, стоит обращать внимание не на те, которые в большей мере можно назвать экзотическими, а таких наберётся не один десяток. Больше всего нас интересуют те источники, которые способны реально обеспечить всё возрастающие потребности населения в дешёвом топливе. В этой же связи стоит использовать только приборы и устройства, способные обеспечить строение теплом и горячей водой в полном объёме. Такие устройства, как печи и камины, работающие на твёрдом топливе, играют часто символическую роль и используются в качестве элемента декора. Настоящей же заменой газовым и электрическим отопительным устройствам являются твёрдотопливные котлы отопления, которые имеют следующие преимущества:
- относительная дешевизна и доступность используемого топлива. Притом, что чаще всего используемая древесина имеет традиционно большую стоимость, чем природный газ, большинство твердотопливных котлов может использовать для своей работы дешёвые отходы производства деревообрабатывающих предприятий;
- высокая эффективность — КПД твердотопливных котлов отопления часто значительно выше, чем у котлов, работающих на газу, не говоря уже об электрических приборах отопления, которые имеют большие потери тепла;
- автономность – все котлы, загружаемые твёрдым топливом, не используют природный газ, который подаётся часто с перебоями, особенно в отопительный сезон, а некоторые районы и вовсе не газифицированы;
- универсальность – большая часть твёрдотопливных котлов имеет возможность работы на различных видах топлива, выбор которого зависит от возможностей хозяина, времени года и других факторов.
При этом стоит отметить, что большинство твердотопливных котлов использует иногда достаточное количество электроэнергии, и их работа зависит от её наличия напрямую. Даже пиролизные котлы промышленного изготовления, имеющие КПД, превышающий часто 80%, не может работать без энергоснабжения, так как это необходимо для обеспечения принудительной вентиляции. Однако это решается в некоторых котлах, которые максимально используют естественный приток воздуха и имеют накопительные ёмкости, способные отапливать помещение в течение 2-3 дней, и работают даже без электричества. К тому же, для работы системы вентиляции достаточно установить такой же альтернативный источник энергоснабжения – дизельный генератор.
Возможно ли устройство альтернативного отопления своими руками
Учитывая все преимущества котлов, работающих на твёрдом топливе, встаёт резонный вопрос – а можно ли устроить подобные альтернативные системы отопления самостоятельно, и можно установить другие системы отопления, использующие альтернативные источники энергии. Естественно, сделать своими руками можно всё. Вот только для этого надо знать самые основные правила и относиться к вопросу отопления крайне серьёзно, особенно учитывая опасность, которая исходит от систем отопления в принципе.
Что касается твёрдотопливных котлов отопления, то задачи, связанные с их устройством, частные застройщики решать самостоятельно научились. Мало того, что в настоящее время существует большое количество возможных схем подключения твердотопливных котлов, где предлагаются не только варианты подключения самого котла, но и схемы его обвязки, а также рекомендации по используемым для этого материалам, есть возможность изготовления твердотопливных котлов своими руками. Причём стоит отметить, что не всегда эти котлы хуже тех, которые предлагает промышленность, а часто даже лучше. Наглядным примером могут служить пиролизные котлы, производимые домашними умельцами, которые имеют целый ряд конструктивных особенностей, позволяющих повысить КПД этих устройств до 90%.
Относительно других альтернативных источников энергии, рассмотренных выше, можно сказать, что их также можно без особого труда устроить самостоятельно. Вот только вряд ли они будут эффективными, учитывая большие объёмы задач, которые им часто предстоит решать. Или же придётся потратить очень солидные средства, которые окупятся ещё не скоро, а может, и вовсе не окупятся. Для того чтобы организовать отопление, используя энергию солнца, ветра или земли, необходимы государственные программы и современные инновационные технологии, которые помогут решить этот вопрос, сократив расходы населения на отопление и помогут сэкономить природные ресурсы, которые, к сожалению, не возобновляются.