Так как с каждым годом наблюдается неумолимый рост цен на различные теплоносители, то альтернативное отопление дома становится все более актуальным. Владельцы частных домов или дачных построек ищут самые разнообразные методы организации отопительной системы. Любой вариант отопительной системы, которая не входит в категорию стандартных систем, имеет как свои достоинства, так и недостатки.
Типы альтернативного отопления
Для многих владельцев частных или загородных домов отказ от такой системы, которая работает на газе, уже является альтернативным решением. Многие стремятся к тому, чтобы организовать полностью автономную отопительную систему, которая может аккумулировать тепло солнечных лучей.
Те, кто заботятся о природе и окружающей среде, останавливают свой выбор на экологически чистых отопительных системах. Для многих также важен такой показатель, как влажность воздуха в доме при работе той или иной системы.
Природные источники энергии сейчас доступны для организации различных отопительных систем, но они стоят довольно дорого.
Конечно, они окупятся через 8-10 лет, но не каждого устроит ждать столько времени. Если судить в общем, то все современные альтернативные системы отопления частного дома выделяются большим разнообразием. Среди альтернативных устройств, необходимых для организации отопительной системы, можно выделить такие, как:
- Котлы, работающие на топливе жидкого или твердого типа, а также на топливе биологического происхождения.
- Тепловые насосы, которые функционируют благодаря энергии геотермального характера.
- Солнечные коллекторы, которые способны собирать тепло от солнечных лучей.
- Различные обогреватели инфракрасного типа.
Еще не так давно к альтернативному отоплению дома можно было отнести такое приспособление, как «теплый пол». Он появился на рынке относительно недавно, но уже многие относят теплый пол к обычным системам.
Некоторые все еще предпочитают традиционные отопительные системы, так как думают, что такие системы не могут доставить проблем. Кто-то ошибочно полагает, что газовые отопительные системы характеризуются исключительно своими преимуществами. На сегодняшний день посредством таких отопительных систем обогреваются тысячи домов, но, в то же время, растут и требования к качеству подобных систем.
Подключение газового котла к магистрали не является простым процессом. Кроме того, что это достаточно трудный технологический процесс, перед подключением отопительной системы к магистрали необходимо собрать некоторые документы. Еще одним минусом газового отопления является постоянный рост тарифов на газ.
Качество такой отопительной системы тоже не всегда радует и соответствует требованиям владельцев частных домов. Котел не позволяет обогреть помещение максимально равномерным образом. Температура в той части помещения, где находятся радиаторы, всегда будет выше, чем температура в центральной части комнаты.
Котлы, работающие на биотопливе
Если вы намерены сменить газовую систему отопления на альтернативное отопление частного дома, то нет необходимости производить ее организацию с нуля. Очень часто требуется лишь замена котла. Наиболее популярными считаются такие котлы, которые работают на топливе твердого типа или электрические котлы. Не всегда такие котлы выгодны с точки зрения затрат на теплоноситель. Особое внимание нужно уделить таким котлам, которые работают на топливе биологического происхождения. Для работы системы отопления, в центре которой находится биотопливный котел, требуются специальные пеллеты или брикеты. Однако можно использовать и другие материалы, такие как:
- торф гранулированного типа;
- щепа и древесные гранулы;
- гранулы из соломы.
Брикеты – это такое топливо, благодаря которому можно организовать автоматическую подачу топлива в котел.
Главным недостатком является тот факт, что такое альтернативное отопление загородного дома может стоить намного дороже, чем газовый котел и, к тому же, достаточно дорогим материалом являются брикеты.
Камин может быть отличным альтернативным решением для организации такой системы, как альтернативное отопление дома своими руками. Посредством камина можно обогреть дом с небольшой площадью, но качество отопления будет во многом зависеть от того, насколько правильно был устроен камин.
Посредством насосов геоматермального типа можно нагреть даже большой дом. Для функционирования такие альтернативные способы отопления частного дома используют энергию воды или земли. Такая система может выполнять не только обогревательную функцию, но и работать как кондиционер. Это будет наиболее актуальным в жаркие месяца, когда дом нужно не обогреть, а охладить. Такой тип отопительной системы является экологически чистым и не вредит окружающей среде.
Солнечные альтернативные источники отопления загородного дома – коллекторы, представляют собой пластины, устанавливаемые на крыше здания. Они собирают солнечное тепло и посредством теплоносителя передают аккумулированную энергию в котельную. В баке-аккумуляторе установлен теплообменник, в который поступает тепло. После этого процесса происходит нагрев воды, которая может быть использована не только для обогрева дома, но и для различных нужд бытового характера. Современные технологии сделали возможным, чтоб такие альтернативные виды отопления частного дома собирали тепло даже в сырую или пасмурную погоду.
Тем не менее, наиболее хороший эффект таких отопительных систем можно получить только в более теплых и южных районах. В северных регионах такие альтернативные системы отопления загородного дома подойдут для организации дополнительной отопительной системы, но никак не основной.
Если не так давно солнечные батареи считались дорогим удовольствием, то на сегодняшний день они входят в категорию более доступных методов обогреть загородный коттедж или частный дом.
Конечно, это не самый доступный метод, но с каждым годом его популярность только растет. Альтернативное отопление коттеджа таким способом является наиболее простым с точки зрения такой науки, как физика. Солнечные панели выделяются дорогой ценовой категорией, потому что дорогими являются процессы изготовления фотоэлементов.
Инфракрасное отопление и система «теплый пол»
Все большей популярностью в последнее время пользуется такой тип отопления, который работает благодаря инфракрасным отопительным приборам. Такие устройства достаточно просты в установке, а также входят в доступную ценовую категорию. Помимо вышеперечисленных преимуществ, они выделяются своими компактными габаритами и способны украсить интерьер любого помещения.
Инфракрасная пленка, используемая при установке такой системы, как «теплый пол», тоже пользуется в последнее время широкой популярностью.
Ее монтаж не выделяется особой сложностью, так как укладывается она под таким слоем напольного покрытия как декоративный слой. В сущности, теплый пол – это уже не альтернативное отопление домов, а порой – и основное.
Еще одна система, которая набирает популярность, носит название «теплый плинтус». Устанавливается такая система вдоль стен. Стены нагреваются в первую очередь и раздают тепло в помещение. Также стены не дают теплу выйти наружу. Такая система обладает таким свойством, как равномерное нагревание воздуха во всех частях помещения. Такие альтернативные источники отопления дома выделяются простотой в монтаже и не требуют больших затрат на приобретение.
Для владельцев частных домов есть возможность значительно уменьшить счета за коммунальные услуги или вообще не пользоваться услугами поставщиков тепла, электроэнергии и газа. Можно даже обеспечить немалое хозяйство, а при желании и продавать излишки. Это реально и некоторыми уже проделано. Для этого используют альтернативные источники энергии.
Откуда можно получать энергию и в каком виде
На самом деле энергия, в том или ином виде, в природе есть практически везде — солнце, ветер, вода, земля — везде есть энергия. Основная задача — извлечь ее оттуда. Этим человечество занимается уже не одну сотню лет и достигло неплохих результатов. На сегодняшний момент альтернативные источники энергии могут обеспечить дом теплом, электроэнергией, газом, теплой водой. Причем альтернативная энергетика не требует каких-то сверх навыков или сверх знаний. Все можно сделать для своего дома своими руками. Итак, что можно сделать:
Все альтернативные источники энергии способны полностью обеспечить потребности человека, но для этого требуются слишком большие капиталовложения или/и слишком большие площади. Потому разумнее делать комбинированную систему: получать энергию от альтернативных источников, а при недостатке «добирать» из централизованных сетей.
Использование солнечной энергии
Один из самых мощных альтернативных источников энергии для дома — солнечное излучение. Для преобразования солнечной энергии есть два типа установок:
Не стоит думать что работают установки только не юге и только летом. Хорошо они работают и зимой. В ясную погоду при выпавшем снеге выработка энергии только немного ниже летней. Если в вашем регионе большое количество ясных дней, использовать подобную технологию можно.
Солнечные батареи
Солнечные батареи собирают из фотоэлектрических преобразователей, которые изготавливают на базе минералов, которые под действием солнечного света испускают электроны — вырабатывают электрический ток. Для частного применения используются кремниевые фотопреобразователи. По своей структуре они бывают монокристаллическими (сделаны из одного кристалла) и поликристаллическими (много кристаллов). Монокристаллические имеют более высокий КПД (13-25% в зависимости от качества) и более продолжительный срок службы, но стоят дороже. Поликристаллические вырабатывают меньше электроэнергии (9-15%) и быстрее выходят из строя, но имеют более низкую цену.
Это поликристаллический фотопреобразователь. Обращаться с ними надо аккуратно — они очень хрупкие (монокристаллические тоже, но не в такой степени)
Сборка солнечной батареи своими руками несложна. Сначала надо приобрести некоторое количество кремниевых фотоэлементов (количество зависит от требуемой мощности). Чаще всего их покупают на китайских торговых площадках типа АлиЭкспресс. Затем порядок действий прост:
Несколько слов о том, почему подложку для солнечной панели (батареи) надо красить в белый цвет. Рабочий диапазон температур кремниевых пластин от — 40°C до +50°C. Работа при более высоких или низких температурах приводит к быстрому выходу элементов из строя. На крыше, летом, в закрытом объеме, температура может быть намного выше +50°C. Потому и необходим белый цвет — чтобы не перегреть кремний.
Солнечные коллекторы
При помощи солнечных коллекторов можно нагревать воду или воздух. Куда направлять нагретую солнцем воду — в краны для горячего водоснабжения или в систему отопления — выбираете вы сами. Только отопление будет низкотемпературным — для теплого пола, то что требуется. Но для того, чтобы температура в доме не зависела от погоды, систему требуется сделать резервируемой, чтобы при необходимости подключался другой источник тепла или котел переходил на другой источник энергии.
Солнечные коллекторы есть трех видов: плоские, трубчатые и воздушные. Наиболее распространенные — трубчатые, но и другие тоже имеют право на существование.
Плоские пластиковые
Две панели — черная и прозрачная — соединены в один корпус. Между ними расположен медный трубопровод в виде змейки. От солнца нижняя темная панель нагревается. от нее греется медь, а от нее — проходящая по лабиринту вода. Такой способ использования альтернативных источников энергии не самый эффективный, но привлекателен тем, что он очень прост в исполнении. Таким образом можно нагревать воду в . Надо будет только зациклить ее подачу (при помощи циркуляционного насоса). Точно также можно подогревать воду в емкости для или использовать ее для бытовых нужд. Недостаток подобных установок — низкая эффективность и производительность. Чтобы нагреть большой объем воды, нужно или много времени, или большое количество плоских коллекторов.
Трубчатые коллекторы
Это стеклянные трубки — вакуумные или коаксиальные — по которым протекает вода. Специальная система позволяет по максимуму концентрировать в трубках тепло, которое передается протекающей через них воде.
В системе обязательно есть накопительная емкость, в которой вода и греется. Циркуляция воды в системе обеспечивается насосом. Такие системы самостоятельно не сделать — стеклянные трубки сделать своими руками проблематично и это — главный недостаток. Вместе с высокой ценой он сдерживает широкое внедрение этого источника энергии для дома. А сама система очень эффективна, на «ура» справляется с нагревом воды для ГВС и вносит приличный вклад в отопление.
Схема организации отопления и ГВС за счет альтернативных источников энергии — с использованием солнечных коллекторов
Воздушные коллекторы
В нашей стране они встречаются очень редко и зря. Они просты, их легко можно сделать своими руками. Единственный минус — требуется большая площадь: могут занимать всю южную (восточную, юго-восточную) стену. Система очень похожа на плоские коллекторы — черная нижняя панель, прозрачная верхняя, но греют они напрямую воздух, который принудительно (вентилятором) или естественным путем направляется в помещение. Несмотря на кажущуюся несерьезность, таким способом можно на протяжении светового дня греть небольшие помещения, в том числе и технические или подсобные: , дачи, сараи для живности.
Такой альтернативный источник энергии как солнце, дарит нам свое тепло, но большая его часть уходит «в никуда». Словить небольшую ее долю и использовать для личных нужд — вот задача, которую решают все эти приспособления.
Ветрогенераторы
Альтернативные источники энергии хороши тем, что они по большей части относятся к возобновляемым ресурсам. Самый вечный, наверное, ветер. Пока есть атмосфера и солнце, ветер тоже есть. Может какой-то непродолжительный период воздух и будет неподвижным, но очень недолго. Наши предки использовали энергию ветра в мельницах, а современный человек преобразует ее в электричество. Все что для этого требуется:
- вышка, установленная в ветреном месте;
- генератор с приделанными к нему лопастями;
- накопительной батареи и системы распределения электрического тока.
Вышка строится любая, из любого материала. Накопительная батарея — аккумулятор, тут ничего не придумаешь, а куда подавать электричество — ваш выбор. Остается только сделать генератор. Его тоже можно купить уже готовым, но вполне можно сделать из двигателя от бытовой техники — стиральной машины, шуруповерта и т.п. Нужны будут неодимовые магниты и эпоксидная смола, токарный станок.
На роторе мотора размечаем места под установку магнитов. Они должны находится на равном расстоянии друг от друга. Ротор выбранного мотора обтачиваем, формируя «посадочные места». Дно выемки должно иметь небольшой наклон, чтобы поверхность магнита была наклонена. В выточенные места на жидкие гвозди приклеиваются магниты, заливаются эпоксидной смолой. Поверхность затем наждачной бумагой доводится до гладкости. Далее надо приделать щетки, которые будут снимать ток. И все, можно собирать и запускать ветрогенератор.
Такие установки довольно эффективны, но их мощность зависит от многих факторов: интенсивности ветра, того, насколько правильно сделан генератор, насколько эффективно снимается разность потенциала щетками, от надежности электрических соединений и т.п.
Тепловые насосы для отопления дома
Тепловые насосы используют все имеющиеся в наличии альтернативные источники энергии. Они отбирают тепло у воды, воздуха, грунта. В небольших количествах это тепло есть там даже зимой, вот его и собирает тепловой насос и перенаправляет на обогрев дома.
Тепловые насосы также используют альтернативные источники энергии — тепло земли, воды и воздуха
Принцип работы
Чем же так привлекательны тепловые насосы? Тем, что затратив 1 кВт энергии на ее перекачку, в самом плохом варианте вы получите 1,5 кВт тепла, а самые удачные реализации могут дать до 4-6 кВт. И это никак не противоречит закону сохранения энергии, ведь расходуется энергия не на получение тепла, а не его перекачивание. Так что никаких нестыковок.
У тепловых насосов есть три рабочих контура: два наружных и они внутренний, а также испаритель, компрессор и конденсатор. Работает схема так:
- В первом контуре циркулирует теплоноситель, который отбирает тепло у низкопотенциальных источников. Он может быть опущен в воду, закопан в землю, а может отбирать тепло у воздуха. Самая высокая температура, которая достигается в этом контуре — около 6°C.
- Во внутреннем контуре циркулирует теплоноситель с очень низкой температурой кипения (обычно 0°C). Нагревшись, хладагент испаряется, пар попадает в компрессор, где сжимается до высокого давления. При сжатии выделяется тепло, пары хладагента разогреваются до температуры в среднем от +35°C до +65°C.
- В конденсаторе тепло передается теплоносителю из третьего — отопительного — контура. Остывающие пары конденсируются, затем дальше попадают в испаритель. И далее цикл повторяется.
Отопительный контур лучше всего делать в виде теплого пола. Температуры для этого самые подходящие. Для радиаторной системы потребуется слишком большое число секций, что некрасиво и невыгодно.
Альтернативные источники тепловой энергии: откуда и как брать тепло
Но самые большие сложности вызывает устройство первого внешнего контура, который собирает тепло. Так как источники низкопотенциальные (тепла у низ мало), то для сбора его в достаточном количестве требуются большие площади. Есть четыре вида контуров:
- Кольцами уложенные в воде трубы с теплоносителем. Водоем может быть любым — река, пруд, озеро. Главное условие — он не должен промерзать насквозь даже в самые сильные морозы. Более эффективно работают насосы, выкачивающие тепло из речки, в стоячей воде тепла передается намного меньше. Такой источник тепла реализуется проще всего — закинуть трубы, привязать груз. Только велика вероятность случайного повреждения.
- Термальные поля с закопанными ниже глубины промерзания трубами. В этом случае недостаток один — большие объемы земляных работ. Приходится снимать грунт на большой площади, да еще на солидную глубину.
- Использование геотермальных температур. Бурят некоторое количество скважин большой глубины, в них опускают контура с теплоносителем. Чем хорош этот вариант — мало места требует, но не везде есть возможность бурить на большие глубины, да и услуги буровых стоят немало. Можно, правда, но работа все равно нелегкая.
- Извлечение тепла из воздуха. Так работают кондиционеры с возможностью обогрева — отбирают тепло у «забортного» воздуха. Даже при минусовой температуре такие агрегаты работают, правда при не очень «глубоком» минусе — до -15°C. Чтобы работа была интенсивнее, можно использовать тепло от вентиляционных шахт. Закинуть туда несколько переть с теплоносителем и качать оттуда тепло.
Основной недостаток тепловых насосов — высокая цена самого насоса, да и монтаж полей сбора тепла обходится недешево. На этом деле можно сэкономить, сделав насос самостоятельно и также своими руками уложив контура, но сумма все равно останется немалой. Плюс в том, что отопление будет недорогим а действовать система будет долго.
Отходы в доходы:
Все альтернативные источники энергии имеют природное происхождение, но получать двойную выгоду можно только от биогазовых установок. В них перерабатываются отходы жизнедеятельности домашних животных и птицы. В результате получается некоторый объем газа, который после очищения и осушения можно использовать по прямому назначению. Оставшиеся переработанные отходы можно продать или использовать на полях для повышения урожайности — получается очень эффективное и безопасное удобрение.
Коротко о технологии
Образование газа происходит при брожении, и участвуют в этом бактерии, живущие в навозе. Для выработки биогаза подходят отходы любого скота и птицы, но оптимален навоз КРС. Его даже добавляют к остальным отходам для «закваски» — в нем содержатся именно нужные для переработки бактерии.
Для создания оптимальных условий необходима анаэробная среда — брожение должно проходить без доступа кислорода. Потому эффективные биореакторы — закрытые емкости. Чтобы процесс шел активнее, необходимо регулярное перемешивание массы. В промышленных установках для этого устанавливаются мешалки с электроприводами, в самодельных биогазовых установках это обычно механические устройства — от простейшей палки до механических мешалок, которые «работают» от силы рук.
В процессе образования газа из навоза участвуют два типа бактерий: мезофильные и термофильные. Мезофильные активны при температуре от +30°C до +40°C, термофильные — при +42°C до +53°C. Более эффективно работают термофильные бактерии. При идеальных условиях выработка газа с 1 литра полезной площади может достигать 4-4,5 литров газа. Но поддерживать в установке температуру в 50°C очень непросто и затратно, хотя затраты себя оправдывают.
Немного о конструкциях
Самая простая биогазовая установка — это бочка с крышкой и мешалкой. В крышке сделан вывод для подключения шланга, по которому газ поступает в резервуар. От такого объема много газа не получите, но на одну-две газовые горелки его хватит.
Более серьезные объемы можно получить от подземного или надземного бункера. Если речь о подземном бункере, то его делают из железобетона. Стенки от грунта отделяют слоем теплоизоляции, саму емкость можно разделить на несколько отсеков, в которых будет происходить переработка со сдвигом во времени. Так как работают в таких условиях обычно мезофильные культуры, весь процесс занимает от 12 до 30 дней (термофильные перерабатывают за 3 дня), потому сдвиг по времени желателен.
Навоз поступает через бункер загрузки, с противоположной стороны делают люк выгрузки, откуда отбирают переработанное сырье. Заполняется бункер биосмесью не полностью — порядка 15-20% пространства остается свободным — тут скапливается газ. Для его отвода в крышку встраивается трубка, второй конец которой опускается в гидрозатвор — емкость частично заполненную водой. Таким образом газ осушается — в верхней части собирается уже очищенный, он отводится при помощи другой трубки и уже может подавиться к потребителю.
Использовать альтернативные источники энергии может каждый. Владельцам квартир осуществить это сложнее, а вот в частном доме можно хоть все идеи реализовать. Есть уже даже реальные примеры того. Люди обеспечивают полностью потребности свои и немалого хозяйства.
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.
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» Вконтакте
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.
