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
К альтернативному отоплению дома относят все возможные варианты, которые не были использованы 20−30 лет назад. Сюда можно отнести геотермальные источники тепла, биотопливо, плёночные тёплые полы, инфракрасные обогреватели. В нашей статье мы рассмотрим минимально затратные источники отопления. Опишем некоторые источники отопления, за которые не нужно платить деньги коммунальным службам. Иногда из вспомогательных источников берётся некоторая часть тепловой энергии.
Причина использования альтернативного отопления понятна - это экономия средств. На сегодняшний день цены на энергоносители и электричество стремительно растут. Газ, твёрдое топливо, соляра становятся дороже. В современном мире альтернативное отопление просто необходимо, так как полезные ископаемые не безграничны, да и просто не разумно сжигать тонны дерева для обогрева небольшого помещения.
Гелиосистемы
Это устройство, предназначенное для препревращения энергии радиации Солнца в другие виды энергии. Например, для нагревания и охлаждения воды и воздуха. Для нагрева теплоносителя используют циркуляционный насос , который направляет тепло в радиаторы или конвекторы.
Варианты гелиосистем
Энергия ветра
Человечество уже много лет использует энергию ветра. и сейчас во многих странах служат человеку. Но сейчас энергию ветра в основном используют для получения электроэнергии. Такой вид энергии экологически чистый и безвредный для окружающей среды.
Ветер, попадая на лопасти турбины, вращает её и при этом вырабатывается энергия. Эффективность энергии (КПД) не превышает 59%. Ещё 1920 году учёный Бец получил это значение. С того времени это значение называется «предел Беца». Таким образом, если узнать КПД преобразования, можно определить необходимую мощность электростанции.
Отличительные особенности ветряных генераторов
Установки различаются в зависимости от технических характеристик ветродвигателя :
- число лопастей;
- расположение оси вращения;
- шаг винта;
- материал элементов.
Ветряные генераторы бывают с вертикальной и горизонтальной осью вращения.
Пропеллерная конструкция с горизонтальной осью может быть с одной или несколькими лопастями. Такие ветряные установки наиболее распространенные, так как у них самый большой КПД .
Конструкции с вертикальной осью подразделяют на ортогональные и карусельные (ротор Дарье и Савониуса).
- Ротор Дарье - ортогональная конструкция, у которой аэродинамические лопасти располагаются симметрично друг другу и крепятся они на радиальных балках. Данный вариант ветродвигателя довольно сложный за счёт аэродинамической конструкции лопастей.
- - конструкции ветродвигателя карусельного типа с двумя лопастями, которые образуют форму синусоиды. У таких конструкций коэффициент полезного действия не высок (не более 15%). Но если лопасти по направлению волны ставить не горизонтально, а в вертикальное положение и сделать конструкцию многоярусной с угловым смещением пар лопастей относительно друг друга, тогда можно увеличить КПД практически вдвое.
Преимущества и недостатки ветряных электростанций
Главное преимущество «ветряков» в том, что человек получает возможность воспроизводить практически бесплатную электроэнергию
, не учитывая небольших расходов на сооружение.
Для того, чтобы ветряная установка работала эффективно требуются постоянные ветровые потоки , а это зависит только от природы. Техническим недостатком является низкое качество электричества, поэтому систему необходимо дополнять вспомогательными модулями (зарядными устройствами, аккумуляторами, стабилизаторами и пр.).
У горизонтально-осевых установок достаточно высокий КПД, но для стабильной работы необходим контроллер направления ветрового потока и приспособления, которые защищают от ураганных ветров.
Вертикально-осевые установки имеют небольшой КПД, но они достаточно компактны и устойчивы во время сильных ветров. Работают без механизма, который позволяет следить за направлением ветра и практически бесшумны.
Тепловые насосы
Тепловые насосы обеспечивают обогрев дома, горячее водоснабжение, кондиционирование. Такая система работает благодаря заимствованию энергии от окружающей среды.
Бесплатно можно аккумулировать тепло из земли, воздуха и воды. Работая от электросети, тепловые насосы распределяют затраченную энергию ощутимо продуктивнее, чем электрические, твердотопливные или газовые котлы. При расходе 1 кВт электроэнергии, получаем 4 кВт тепла. Итак, из окружающей среды получаем бесплатно 3 кВт тепла. Такие системы стоят больше, чем газовые, твёрдотопливные или электрические котлы, но за счёт бесплатной природной энергии тепловой котёл окупается за пару лет
. Энергетическая производительность тепловых насосов напрямую зависит от температуры источника низкопотенциального тепла. Таким образом, чем она выше, тем значительнее экономия.
Ещё одним видом отопления, позволяющим серьёзно сэкономить, является воздушное:
Основы работы тепловых насосов
- Теплоноситель двигается по трубопроводу, который проложен, допустим, в землю, прогревается на 3−4 градуса. Потом он проходит через тепловой насос и теплообменник и передаёт тепло, которое накапливается в окружающей среде, во внутренний контур.
- Внутренний контур заполнен хладогеном. Это вещество обладает довольно низкой температурой кипения. Хладоген проходит через испаритель и переходит из жидкого состояния в газообразное. Это происходит в условиях низкого давления и температуры.
- В компрессоре происходит сжатие газообразного хладагента и повышение температуры
- Далее горячий газ проникает в конденсатор, где происходит теплообмен между газом и теплоносителем. В отопительную систему хладоген передаёт собственное тепло, охлаждается, и опять становится жидкостью. После этого в отопительные приборы попадает нагретая жидкость.
- Когда хладоген проходит через редукционный клапан - снижается давление. Далее хладоген переходит в испаритель, и происходит повторное движение цикла.
Виды тепловых насосов
Все тепловые насосы работают по такому же принципу, как и любой холодильник, но есть различия в их реализации. По типу применяемого теплоносителя тепловые насосы различаются таким образом:
Сделать тепловой насос в домашних условиях поможет следующий материал:
Принимая во внимание все особенности каждого вида альтернативного отопления, можно придти к выводу, что при правильных расчетах и умелом монтаже можно получить отличный вариант обогрева практически из воздуха, без расходования природных ресурсов.
Традиционные источники тепла либо не всегда доступны, либо нежелательны по экологическим, экономическим или каким-то другим причинам. В этом случае стоит задуматься о других вариантах. Альтернативное отопление дома - это автономная система обогрева дома с применением новейших технологий.
К современным способам отопления относится получение тепла из геотермальных источников, за счет преобразования энергии Солнца и ветра, сжигания биомассы. Также к альтернативным вариантам относится инфракрасное отопление , когда применяться могут обычные виды топлива, но при этом используется новаторская система распространение тепла по помещению. Рассмотрим наиболее распространенные варианты независимого отопления дома.
Гелиосистемы
Устройства по преобразованию солнечной энергии в тепло и электричество называют гелиосистемами. Теплоноситель нагревается за счет работы циркуляционного насоса, поставляющего тепло в батареи или конвекторы.
Типы гелиоустройств:
- Солнечный коллектор. Такие альтернативные системы отопления обычно функционируют вкупе с электрическим нагревателем. Температура носителя тепла находится под мониторингом датчиков. При малосолнечной погоде температурный режим становится неприемлемым, и в этом случае подключаются электро-ТЭНы, обеспечивающие должный подогрев.
- Солнечная батарея. Данное оборудование имеет не только температурный датчик и инвертор для создания напряжения, но и аккумуляторную батарею высокой емкости. В течение дня батарея накапливает энергию, которая используется затем в ночное время или в пасмурные дни. Если площадь солнечных панелей и аккумуляторов соответствует размеру здания, их можно применять для создания полностью автономной системы. Однако у гелиосистем есть существенный недостаток - высокая стоимость, как при покупке оборудования, так и при замене аккумуляторов.
- Солнечная батарея, оснащенная инвертором и контроллером. Система подключается к электророзетке. Также нужно приобрести дисковый механический счетчик, так как электронный не сможет фиксировать обратное направление электричества. Если в течение дня система вырабатывает больше электроэнергии, чем необходимо, счетчик откручивает киловатты, что позволяет иметь существенную экономию.
В последние годы использование энергии ветра стало экономически обосновано благодаря широкому распространению ветряков и удешевлению технологии их производства. При попадании ветра на лопасти турбины, они начинают крутиться, в результате чего вырабатывается электроэнергия. Максимальный КПД ветровых турбин не может быть больше 59%. Зная площадь здания и КПД конкретного ветряка можно рассчитать мощность запланированного к покупке оборудования.
Особенности ветрогенераторов
Модели ветряков могут отличаться по таким параметрам:
- количество лопастей;
- местонахождение вращательной оси;
- материалы, из которых изготовлены детали;
- шаг винта.
Существуют ветряки с горизонтальной и вертикальной осями вращения. Оборудование, оснащенное горизонтальной осью, может иметь одну или набор лопастей. Подобное оборудование имеет наиболее высокий КПД. Другой тип ветряков имеет вертикальные оси, которые, в свою очередь, могут быть карусельными или ортогональными.
В устройствах с ортогональными осями лопасти находятся друг напротив друга и держатся на радиальных балках. Из-за аэродинамической конструкции этот тип ветряков технически сложен.
Оборудование с карусельными осями оснащены двумя лопастями, имеющими синусоидную форму. Такие ветряки имеют невысокий КПД (до 15%), однако если расположить лопасти вертикально, в несколько ярусов и с угловым смещением друг от друга лопастных пар, коэффициент полезного действия улучшится в два раза.
Достоинства и недостатки ветряков
Преимуществам ветроэнергетических установок:
- автономность от коммунальщиков и от поставщиков топлива;
- бесплатность электроэнергии (нужно лишь окупить расходы на установку);
- экологичность.
Главный недостаток ветряков - нестабильные поставки электричества, зависящие от погодных условий. В связи с эти систему нужно инсталлировать дополнительные устройства - стабилизаторы, аккумуляторы и т.п. Горизонтальные системы имеют хороший КПД, но для стабильного функционирования нуждаются в специальном контроллере ветрового потока, а также в защите от ураганов. Вертикальные устройства имеют маленький КПД, но при этом почти бесшумны, а также невелики по размерам и устойчивы.
Оборудование этого типа обеспечивает частный дом отоплением и горячей водой. Устройства функционируют, беря энергию из воздуха, воды или земли. Теплонасосы подключают к электрической сети. При этом они работают эффективнее, чем твердотопливные, масляные, электрические или газовые котлы. Каждый потраченный киловатт электричества дает 4 киловатта тепловой энергии.
Стоимость тепловых котлов высока, больше чем у традиционных котлов, но благодаря бесплатной естественной энергии такое оборудование окупается за 2-3 года. Производительность оборудования пропорциональна температуре альтернативного источника энергии: чем выше ее показатель, тем выше экономичность.
Принципы функционирования тепловых насосов:
- Теплоноситель передвигается по трубам, которые идут к источнику тепла. Там теплоноситель нагревается на несколько градусов, после чего двигается через теплонасос и теплообменник к внутреннему контуру.
- Во внутреннем контуре находится хладагент, имеющий невысокую температуру кипения. Это вещество направляется сквозь испаритель, где при низком давлении и температуре преобразуется в газообразное состояние.
- Газообразный хладагент, попадая в компрессор сжимается, а его температура увеличивается.
- Нагретый газ поступает в конденсатор. Там осуществляется тепловой обмен газа и теплоносителя. В результате хладагент отдает тепло, охлаждается, и вновь преобразуется в жидкое состояние, после чего в систему отопления попадает горячая жидкость.
- После попадания хладагента в редукционный клапан - понижается давление. Затем хладагент движется к испарителю и цикл повторяется.
Разновидности теплонасосов
Теплонасосы различаются по виду альтернативного источника отопления:
- Грунт-вода. Такие устройства оптимальны почти для любого климата. Теплообменники опускают в скважины, где грунт отдает системе тепло.
- Вода-вода. Эффективен такой способ получения энергии будет, если вблизи имеются грунтовые воды на малой глубине.
- Воздух-вода. В этом случае энергия получается из воздуха. Недостаток: при низкой воздуха температуре оборудование малоэффективно.
- Воздух-воздух. Это самый недорогой по стоимости установки вариант. Новейшие модели оснащены инверторами, которые нагреют помещение даже при внешней температуре -25 градусов.
Биотопливный котел
Оборудование на биотопливе работает на брикетах, пеллетах, щепе, а также на гранулах (древесных, торфяных, соломенных). Если применять брикеты, можно автоматизировать заправку котла топливом.
Недостаток биотопливных котлов - их высокая стоимость. Недешево будет обходиться и покупка брикетов.
Инфракрасное отопление
Подобный тип отопительных систем приобретает высокую популярность в последние годы. Хотя в качестве топлива применяются традиционные источники энергии, принцип нагрева помещений можно отнести к альтернативным. ИК-обогреватель имеет дефлектор, который создает пучок тепловых ИК-лучей, которые почти не взаимодействуют с окружающим воздухом. Эффективность отопления зависит от температуры нагревающего прибора и качества дефлектора.
Распространена и инфракрасная пленка, применяемая при установке «теплых полов». Ее кладут под напольное покрытие таким образом, что ее монтаж не требует сложного ремонта.
Альтернативное отопление частного дома может осуществляться и с помощью «теплых плинтусов». Устройства устанавливаются под плинтусы вдоль стен. Нагретые стены отдают тепло внутрь помещения, и не дают ему уходить вовне. Такой обогрев характеризуется равномерностью.
Выбор конкретного способа альтернативного отопления зависит от множества факторов: погодные условия, стоимость топлива, экономическая целесообразность и т.п. Такие устройства можно установить своими руками или же обратиться к специалисту. Однако следует помнить, что только правильная установка - гарантия надежной работы оборудования в течение многих лет.
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 желании наносить как можно меньший урон экологии и сократить потребление невозобновляемых ресурсов энергии, многие домовладельцы рассматривают альтернативное отопление в качестве источника для обогрева своего дома в зимний период времени. В настоящий момент домовладельцам доступны разнообразные источники отопления альтернативные, которые в процессе выработки тепла используют солнечную энергию, топливные гранулы, древесные брикеты, геотермальные насосы и пр.
Такие системы не только являются безопасными для окружающей среды, а и предоставляют ряд преимуществ владельцам дома – они не предполагают использование продуктов добычи газовой, нефтяной или энергетической промышленности и снижают ежемесячные затраты на отопление. Чтобы узнать, какая альтернатива отопления дома является наиболее приемлемой и выгодной, стоит ознакомиться со спецификой работы каждой системы обогрева, доступной на современном рынке.
В настоящее время альтернативные виды отопления представлены множеством устройств, среди которых присутствует геотермальный насос, позволяющий эффективно генерировать тепло в домах, расположенных в умеренном климатическом поясе. По принципу работу, геотермальная система похожа на стандартную схему обогрева дома – для ее функционирование необходим для циркуляции теплоносителя, однако ключевым элементом подобной системы является не котел, а геотермальный насос. Как и традиционный газовый котел, этот прибор отличается компактными габаритами и не займет много места в доме.
Коэффициент полезного действия насоса впечатляет – при одном киловатте затраченной электроэнергии, он генерирует пять киловатт тепловой.
Принцип работы геотермальной системы состоит в том, что теплообменник помещается в толще земли или в толще термальных вод, и циркулирующий в нем теплоноситель принимает температуры окружающей среды. Далее подогретый теплоноситель поступает в тепловой насос и затем подается в контур, отдавая тепло помещению.
Этот альтернативный способ обогрева бесшумный, безопасный и очень эффективный.
При этом источником тепла для системы геотермального отопления служит нескончаемый ресурс, который доступен в любой момент времени. Среди недостатков данного метода есть такие нюансы как сложность монтажа, дороговизна оборудования, трудоемкость земельных работ, поэтому геотермальные альтернативные источники отопления своими руками сделать будет довольно проблематично и придется прибегать к помощи специалистов по геодезии.
Использование солнечной энергии
Солнечные системы отопления альтернативные могут быть активными или пассивными. Пассивное солнечное отопление опирается на использование в конструкции здания особых элементов, предназначенных для сбора и сохранения энергии. Проекты строительства таких домов предусматривают размещение больших окон на южной стороне фасада, а также наличие поверхностей внутри дома для поглощения и сохранения солнечной энергии. Такими поглощающими поверхностями могут выступать бетонные стены и полы и прочие теплосберегающие материалы в конструкции дома. Они собирают тепло и хранят его для дальнейшего использования.
Активные системы отопления частного дома альтернативные, предусматривают наличие сложного и дорогостоящего оборудования — солнечных коллекторов, теплообменников, резервуаров и элементов для контроля над сбором энергии, параболический солнечный паровой котел и пр. В процессе работы активные системы солнечного отопления полагаются на использовании электричества, необходимого для питания некоторых элементов.
Обе системы отопления довольно эффективны и в качестве источника тепла используют полностью возобновляемую энергию Солнца.
Они могут использоваться для отопления и горячего водоснабжения домов. Среди преимуществ данного типа обогрева стоит отметить отсутствие вредных выбросов, экологичность, стабильность работы, сокращение ежемесячных расходов на отопление. Недостатки также присутствуют и кроются в дороговизне оборудования и сложности его монтажа в доме.
Котлы, использующие возобновляемые источники энергии
В отличие от перечисленных выше систем, отличающихся сложным устройством и высокой ценой, отопление частного дома дровяным котлом может стать доступным и эффективным вариантом обогрева дома для широкого круга рациональных и экономных собственников. В настоящий момент, дровяное отопление загородного дома – это хорошая альтернатива традиционным газовым котлам, использование которых предполагает неизбежное получение каждый месяц солидных счетов за газ. А как организовать отопление дома без газа можно узнать .
При этом владельцы дома, выбравшие этот вариант обогрева, дрова для отопления купить могут по доступной цене или же заготовить их самостоятельно и добиться еще более впечатляющей экономии. Купить котлы на дровах для отопления дома цены на которые зависят от выбранной модели, можно в магазине либо на сайте производителя. В момент выбора котла стоит обращать внимание на его спецификацию.
Решающее значение имеют следующие показатели:
Стоит отметить, что дрова – это не единственный вид топлива, на котором могут работать котлы. В частности, котлы отопления альтернативные могут использовать в качестве сжигаемого топлива опилки, торфяные брикеты, пеллеты, топливные гранулы. Такие материалы гораздо дешевле, нежели газ и жидкое топливо, например, мазут. К тому же они могут быть произведены в любой стране и не требуют налаживания поставок из других государств.
Котлы, работающие на возобновляемом древесном топливе можно использовать в качестве основных или дополнительных источников тепла в доме, при этом владелец может выбрать модель, которая оптимальным образом дополнит существующую систему отопления и сделает ее более рациональной и экономичной.
Перспективы
Конкуренция среди компаний, занимающихся производством и продажей альтернативных систем отопления, мотивирует производителей к установлению все более приемлемых цен для привлечения клиентов. В использовании альтернативного отопления также заинтересованы и власти государств, не имеющих собственных источников нефти и газа и зависящих от экспортных поставок топлива.
Поэтому, вполне вероятно, что в течение ближайших лет установка в доме альтернативных систем отопления станет обыденностью, и собственники жилья смогут воспользоваться работой экологичной системы, которая качественно отличается от традиционных источников тепла.
