Альтернативное отопление частного дома. Подборка лучших альтернативных источников отопления частного дома

Альтернативные источники отопления – энергия ветра и солнца, твердотельные котлы – могут использовать для частных домов, а для квартиры в многоэтажном доме отличным вариантом является газовое отопление, теплый пол или инфракрасные обогреватели. Об особенностях применения данных источников поговорим далее.

Лучшие альтернативные отопления в частном доме

Владельцы такого жилья могут частично отказаться от использования привычных природных источников тепла – дров, газа и угля. Как правило, они делают выбор в пользу следующих альтернативных источников.

Энергия солнца

Солнечные коллекторы сейчас в большинстве своем применяются в жарких регионах, где наблюдается много солнечных дней. В них встроена аккумулирующая батарея, которая служит хранителем получаемой энергии. Ведь в ночное время или в пасмурную погоду батареям неоткуда получать заряд, вот тогда в них используются аккумуляторы. Коллекторы бывают двух типов: плоские и оснащенные вакуумной трубой. В летнее время они работают одинаково, а вот в зимний период лучше установить второй вид, который работает даже при -35 градусах.

Солнце выступает самым главным производителем тепла на земле – каждый день оно дарит 80 тыс. млрд. кВт, его не заменят даже все электростанции мира, поэтому вы не ошибетесь, если установите солнечный коллектор своими руками по примеру из видео:

Энергия ветра

Чтобы использовать ее, нужно установить ветрогенератор, который будет помогать преобразовывать силу ветра в источник отопления. Составными частями любого ветрогенератора являются мачты, лопасти и флюгер. Для преобразования ветра он оснащен аккумуляторной батареей, генератором, контроллером. Производительность устройства зависит от высоты расположения его лопастей. Для обеспечения надлежащего отопления в одном доме достаточно, чтобы ветряк имел высоту в 25 метров.

В зависимости от того, как расположена ось устройства, разделяют горизонтальные и вертикальные ветряки. Большей производительностью обладает их горизонтальный вид.

Принцип работы ветрогенератора следующий:

• Лопасти устройства, вращающиеся от ветра, задействуют ротор генератора, который начинает производить переменный ток.
• Ток, поступая к контроллеру, из переменного преобразуется в постоянный.
• Постоянный ток заряжает аккумуляторные батареи, от которых он поступает в инвертор.
• Проходя сквозь инвертор, ток преобразуется в однофазный. В таком виде он применяется для обогрева помещения.

По следующему фото можно разобраться в устройстве ветряка и принципе его работы:

В следующем видео предлагается посмотреть, как можно на базе домашнего вентилятора собрать ветрогенератор своими руками:

Твердотопливные котлы

Это доступный и надежный способ отопить любой дом. Сейчас имеется множество модификаций таких котлов, которые работают на спрессованных пеллетах. За счет экономного использования топлива, им не нужно много запасаться. Принцип его действия такой же, как при использовании газового или электрического котла: к нему прикреплены трубы, от которых нагретый теплоноситель (как правило, вода), поступает во все комнаты дома.

Такой котел состоит из камеры сгорания и жаротрубного теплообменника. Они заключены в водяную рубашку. Ключевым элементом теплового генератора является факельная горелка, предполагающая принудительное нагнетание воздуха. Схема работы такого отопления выглядит следующим образом:

• В топку помещаются продукты горения, которые выделяют энергию.
• По жаровым трубам теплота передается водяной рубашке.
• После горения отходы переходят в дымоход и выбрасываются наружу.

Чтобы повысить КПД котла на 3-5%, на выходе дымовых газов можно установить экономайзер, который будет забирать оставшееся тепло.

Перед применением котла на твердом топливе необходимо учесть некоторые условия:

• Заправлять его дровами следует раз или два в сутки. В моделях, работающих на пеллетах, предусмотрена автоматическая подача топлива.
• Запасаться дровами нужно заранее – желательно за один год, чтобы дать им возможность хорошо подсохнуть.
• Обустроить для хранения топлива сухое и накрытое помещение.
• Найти несколько поставщиков дров, чтобы не страдать от их недостатка.

Как работает твердотопливный котел длительного горения, демонстрируется на видео:

Во время эксплуатации такого котла требуется периодически чистить дымоход и внутреннюю часть котла от копоти и сажи.

Тепловой насос

Его действие основано на принципе Карно, согласно которому насос собирает низкопотенциальную энергию окружающей среды, преобразуя ее в высокопотенциальную. Такие насосы состоят из контуров (наружного, внешнего) с теплоносителем, испарителя и фреона. Принцип работы демонтируется на схеме:

Наружный контур получает энергию из окружающей среды, и может быть разных типов, включая:

• Земля-вода . Это означает, что контур получает энергию из земли и воды. Он располагается в глубине грунта горизонтальным образом, поэтому предварительно потребуется проделать масштабные земельные работы.
• Вода-вода . Это отличный вариант, если возле частного дома имеется водоем, в который потребуется опустить наружный контур.

О принципах работы тепловых насосов и способах их установки вы сможете узнать из видео:

В зависимости от температуры окружающей среды, будет определяться эффективность теплового насоса. Если он правильно установлен, в зимнее время обеспечит весь дом теплом, а в летнее – может использоваться как кондиционер.

Альтернативное отопление в многоэтажных домах

Основным препятствием при отказе от центрального отопления является общий стояк, от которого теплоноситель поступает в каждую квартиру. Чтобы переделать отопление, необходимо согласие не только соответствующих органов, но и желание соседей тоже отключиться от общей теплосети. В качестве исключения выступают новые многоэтажки, поскольку в них предусмотрена индивидуальная разводка, и перед каждой квартирой установлен счетчик тепла и вентиль перекрытия. Достаточно закрыть его, и тогда можно будет выбрать для себя альтернативное отопление и провести его монтаж.

Так, альтернативой центральному отоплению в многоэтажках могут выступать следующие варианты, которые приемлемы и для частных домов:

Инфракрасные обогреватели

Это отопительные приборы, которые отдают пространству тепло посредством инфракрасного излучения. Своими руками можно сделать различные варианты данных обогревателей, наиболее примитивным среди которых является вариант с использованием листа алюминиевой фольги и радиатора:

• Берется лист фольги, который соответствует размеру батареи или несколько больше.
• Закрепляется лист на стене за батареей.

Это позволит энергии не уйти в стену, а натолкнутся на отражающую поверхность, и нацелится на жилое пространство. Так, обогрев комнаты увеличится сразу в 2 раза, причем наиболее примитивным образом.

Простейший обогреватель на 100 Вт и для частного дома можно сделать собственноручно, придерживаясь инструкции из видео:

Газовое отопление

Оно основано на использовании магистрального газа, и ключевым моментом обустройства такой системы будет выбор газового котла. Чаще всего, приобретают его двухконтурный вид. В такой модификации отопительного устройства кислород забирается прибором прямо из атмосферы, а продукты сгорания из его внутренней камеры выводятся через вентиляционные трубы.

Работа газового котла полностью автоматизирована – после его установки не требуется постоянно наблюдать за процессом. Установленные на нем датчики срабатывают при подаче газа в горелку. После получения от них положительного ответа прибор сам поджигает поступившее в него топливо.

Отопительная система с таким прибором предусматривает установку циркуляционного насоса, при помощи которого обеспечивается бесперебойное движение теплоносителя (специального антифриза или воды) по всем комнатам в квартире.

Но установка такого серьезного газового устройства может осуществляться не во всех комнатах. К помещению, где будет располагаться котел, предъявляются следующие требования:

• В комнату должна вести дверь шириной 80 см.
• Площадь помещения не менее 4 м2.
• Желательно, чтобы в комнате имелось окно.
• Для некоторых моделей котлов должна быть обязательно обустроена принудительная вентиляция.
• Крепление котла производится на несущую или другую капитально построенную стену, которая выполняется из негорючего материала. Если такой стены в квартире нет, то в месте за котлом необходимо прикрепить слой металла, который бы препятствовал возникновению пожара.
• Газовый котел должен располагаться от других отопительных приборов не менее чем на 30 сантиметров от них.

Ввод газовой системы в работу должен осуществляться в присутствии специалистов компании, предоставляющей в квартиру газ.

Теплый пол

может провести человек без специальных навыков в электричестве, но вот подготовку и перестройку электропроводки в квартире лучше всего доверить знающему электрику. Особенно ответственно к этому необходимо подходить в старых многоэтажках, в которых предусмотрена алюминиевая электропроводка. Она вряд ли выдержит нагрузку от суммарной мощности «теплых полов».

Желательно проложить для каждой комнаты отдельный кабель, а алюминиевую проводку заменить медной. Каждый такой кабель требуется вывести на щиток квартиры и предусмотреть для него отдельный автоматический выключатель.

Система «теплый пол» предусматривает установку коллектора. Если ее монтаж будет производиться вручную, то лучше приобретать готовые собранные коллекторы совместно с навесными шкафами.

Процесс укладки такой системы состоит в следующем:

• Обустроить основу. На основании пола, которым часто выступает цементная стяжка, укладывается пенопласт, толщина которого не должна быть меньше 5 см, а сверху него прокладывается гидроизоляция в виде полиэтиленовой пленки.
• Выбрать схему расположения труб. Их имеется несколько, можно создать свою схему, в которой бы была задействована вся поверхность пола.
• Провести монтаж труб. Во время укладки нужно стараться трубы не перегибать, на их концах установить фитинги для подсоединения к коллектору.
• Выполнить проверку соединения системы. Перед ее запуском проводится тестирование, при отсутствии в ней протечек сверху труб укладывается армирующая сетка.
• Залить стяжку поверх труб. Ее можно выполнять при включенной системе «теплый пол», температура нагревания которого должна быть не более 22 градуса.

После высыхания стяжки на ее поверхность можно укладывать любое напольное покрытие, а его разновидность на клеевой основе, приклеивается к «теплому полу» термостойким клеем.

Видео: Альтернативное отопление дома

В следующем видео будет рассмотрен комплекс, состоящий из нескольких источников альтернативной энергии:

В квартире отключиться от общей коммунальной системы сложнее, но один раз выполнив переоборудование своего жилья, можно навсегда забыть о холодных комнатах и непосильных счетах за отопление. К тому же некоторые источники можно использовать совместно с центральным отоплением, что позволит держать жилое помещение в постоянном тепле.

Поиск новых источников энергии начался задолго до того, как стало понятно, что запасы углеводородов на Земле не такие уж безграничные, а истощение недр имеет лавинообразный характер. Ещё в 1846 году создали первый в мире ветрогенератор, в 1861 была собрана и запущена установка для получения энергии из солнечного света. А в 1913 году первые киловатты дал геотермальный насос. Однако лишь недавно общий уровень технологического развития позволил преодолеть целый ряд ранее неразрешимых проблем, и в серийное производство начало поступать достаточно эффективное бытовое оборудование за вменяемые деньги. О том, насколько реально сделать альтернативное отопление частного дома, поговорим далее.

Что можно считать альтернативным отоплением

Так сложилось, что единого подхода к определению и классификации нет. Производители отопительных устройств, продавцы оборудования, средства массовой информации – все готовы по-своему эксплуатировать это понятие. Довольно часто альтернативными видами отопления дома называют всё, что работает не на газе. Сюда могут отнести пеллетную «биотопливную» установку, инфракрасные тёплые полы или ионный электрокотёл. Иногда упор делается на необычную реализацию, например, «тёплый плинтус» или «тёплые стены», словом, всё сравнительно новое, что начали активно использовать с конца прошлого века.

Так что же для частного дома действительно является альтернативой? Давайте остановимся на вариантах, где соблюдаются три основных принципа.

Во-первых, рассматриваем только восстанавливаемые источники энергии.

Во-вторых, производительности оборудования должно быть достаточно, чтобы хоть частично дополнить именно отопление (как самую энергоёмкую систему), а не просто обеспечить работу нескольких лампочек.

В-третьих, стоимость/рентабельность энергоустановки должна быть на таком уровне, чтобы было целесообразно использовать её в бытовых нуждах.

Варианты альтернативного отопления

Достоинства и недостатки таких систем

Застройщики по разным причинам задумываются об альтернативном отоплении дома или квартиры. Владельцев жилья меньше всего интересуют модные тенденции, всем нужны новые возможности, которые можно получить:

• Экономия средств на оплату счетов за использованные энергоносители. Электричество, газ, солярка и даже дрова – всё это регулярно дорожает, и процесс этот необратим.
• Обеспечение полной автономности, или хотя бы снижение зависимости от общих сетей и сторонних поставщиков. Практика показывает, что подобные системы чаще всего используются как альтернатива газовому отоплению за неимением возможности подключиться к магистрали.
• Не нужно общаться с чиновниками, чтобы получить целый ряд необходимых документов. Не придётся просить выделения дополнительных мощностей (электричество), или, например, разрешения на врезку в газовую трубу.
• Сторонников экологичности не может не радовать тот факт, что ветряки, тепловые насосы или гелиосистемы позволяют использовать действительно чистые источники энергии.
• Энергоустановки полностью безопасны для людей и жилища, так как нет процесса горения (огонь, легковоспламеняющееся топливо, дымовые газы).

К сожалению, во всех отношениях идеального варианта пока нет. Где-то получаем уж очень малый КПД, в других случаях имеем жёсткие ограничения по условиям эксплуатации, что на практике выливается в слишком нестабильные параметры энергоснабжения. Некоторые установки для работы нуждаются в электроэнергии и не способны работать автономно. Другие имеют слишком высокий ценник, из-за чего окупаемость капиталовложений может растянуться на десятилетия или вовсе быть под вопросом.

Солнечные коллекторы в отопительной системе

Отдельный вопрос – техническая сложность подобных энергоустановок. Непрофессионалу непросто их установить и настроить, не говоря уже о том, чтобы «с нуля» сделать альтернативное отопление своими руками. Например, создать достаточно мощный (а главное – рабочий) ветряк.

Выбирая альтернативные способы отопления частного дома, нужно уделить внимание следующим моментам:

• стоимости капитальных затрат,
• расходам при эксплуатации,
• сроку службы оборудования до первых отказов,
• техническим возможностям для установки,
• требованиям к условиям эксплуатации (количество солнечных дней, наличие ветров и т.п.),
• реальной производительности.

Использование энергии ветра и солнца

Ветрогенераторы в отопительных системах

Кинетическая энергия ветра, как правило, используется для электроснабжения зданий, но мощные модели в условиях, близких к идеальным, могут обеспечить и обогрев, по крайней мере, частичный. Если не брать во внимание первоначальные расходы, то для потребителя получаемое электричество ничего не стоит. Очень важно, что для работы ветрогенератора не нужны вспомогательные ресурсы, они всё время функционируют автономно. Эти установки в качестве вспомогательных источников энергии удачно интегрируются в системы, где основными являются отопительные устройства других типов.

Стандартная комплектация ветрогенераторной установки

Существует много типов конструкций ветряков, но обычно их разделяют на две большие категории:

1. Горизонтальные ветрогенераторы с лопастями типа «пропеллера». Эти агрегаты производительнее (коэффициент использования энергии ветра до 52%), поэтому больше подходят для нужд отопления, но обладают целым рядом эксплуатационных и потребительских ограничений.
2. Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения. Эти турбины сравнительно слабомощные (КИЭВ менее 40%), но не требуют ориентирования на ветер, могут использовать не только ламинарные, но и турбулентные потоки, начинают вырабатывать ток даже на малых скоростях. Их легче обслуживать, так как генератор находится возле земли, а не на мачте в гондоле.

Вот некоторые недостатки использования ветряков для отопления:

• Высокие капитальные затраты. Более 70 процентов средств уходит на вспомогательные элементы: аккумуляторы, инвертор, управляющую автоматику, конструкции для установки. Вложения окупаются только через несколько десятков лет.
• Невысокий КПД – малая мощность. Кроме того, часть энергии теряется в процессе преобразования электричества в тепло.
• На местности требуется наличие постоянных ветров с высокой скоростью. Энергия нестабильна, сильно зависит от погоды и времени года, требует регулярного контроля и аккумулирования.
• Оборудование занимает много места.
• Ветрогенераторы во время работы создают много шума.

Обратите внимание! При слишком сильном ветре, генератор тоже не будет работать, так как срабатывает защитная автоматика.

Гелиосистемы: солнечные батареи и коллекторы

Гелиосистемы выполняют прямой нагрев теплоносителя либо преобразовывают энергию фотоэлектрическим методом. В первом варианте солнечные лучи нагревают воду/антифриз (в некоторых моделях – воздух), которая транспортируется в помещения и посредством радиаторов отдаёт тепло. Во втором случае фотоны света трансформируются в электрическую энергию, питающую обычные отопительные устройства, работающие на электричестве (котлы, обогреватели, тёплые полы).

Принцип работы солнечного коллектора для отопления и ГВС

Соответственно, существует два типа устройств:

• Солнечные коллекторы. Система состоит из контура для циркуляции теплоносителя, аккумулирующего бака и самого коллектора. В зависимости от конструкции, выделяют коллекторы: плоские, вакуумные и воздушные (как теплоноситель используется воздух).
• Солнечные батареи. Установка состоит из панелей с фотоэлементами, контроллеров и инвертора. Батарея вырабатывает постоянный ток напряжением 24 или 12 вольт, который собирается в аккумуляторах и после преобразования инвертором в переменный (220 В) подаётся на розетки.

Обратите внимание! Если для учёта сетевой электроэнергии установить дисковый счётчик, то он будет реагировать на ток, получаемый от солнечных батарей – начнёт отматывать показания в соответствие с объёмом дополнительной входящей энергии.

Недостатков у солнечных установок несколько. Прежде всего зависимость от метеорологических факторов и цикличности (сезонной и суточной). Батареи имеют небольшой КПД, чтобы дать большой объём стабильной энергии, они должны занимать большую площадь и комплектоваться дорогостоящими аккумуляторными батареями, которые довольно часто приходится менять. Недостатком коллекторов является их зависимость от электричества (для работы насоса или вентилятора), или, например, опасность замерзания теплоносителя.

Фотоэлектрические панели комплектуются аналогично ветрогенераторам (контроллер, аккумуляторы, инвертор), поэтому легко объединяются с ними в гибридные системы

Тепловые насосы для отопления частного дома

При этом способе альтернативного отопления оборудование извлекает и концентрирует тепло, которое аккумулируется в земле, воде или воздухе. Передача энергии осуществляется в теплообменниках, а для циркуляции теплоносителей в системе используется насколько независимых контуров. По принципу работы тепловой насос похож на холодильную установку (где основным силовым элементом является компрессор), только действует он наоборот.

Особенности передачи энергии в тепловых насосах

Обратите внимание! Тепловые насосы можно считать универсальным и самым надёжным способом организовать альтернативное отопление частного дома. Однако для их работы необходимо бесперебойное электроснабжение. Существует такое понятие как «коэффициент преобразования»: на каждый киловатт потраченной электроэнергии приходится порядка 3-5 кВт полученного тепла.

Геотермальные установки «грунт-вода» и «грунт-воздух»

Эти установки собирают тепло из протяжённых скважин или горизонтальных пластов с небольшой глубины. Такие тепловые насосы являются самыми эффективными, так как тепловая энергия грунта обладает стабильными показателями, причём она доступна в любых широтах. Есть два вида устройств:

• Вертикальные зонды располагаются в скважинах глубиной до нескольких сот метров. Они показывают лучшую производительность, но слишком дорого стоят, в основном из-за бурильных работ.
• Горизонтальные коллекторы состоят из системы труб, уложенных на глубине порядка 1,2-1,5 метров (ниже уровня промерзания). Они менее эффективны и занимают значительные площади, которые не подлежат застройке и не подходят для выращивания многолетних растений. Главное достоинство таких конструкций – намного меньшие затраты на земляные работы.

Летом тепловой насос может работать в реверсном режиме, выполняя функции кондиционера

Тепловой насос «вода-вода» и «вода-воздух»

Контур с первичным теплоносителем располагается на дне незамерзающего озера или реки. По конфигурации он похож на горизонтальный коллектор. Использоваться может тепло промышленных стоков и канализации, а также грунтовых вод. Есть два типа конструкций:

• Вода является теплоносителем и прокачивается внутри открытого первичного контура.
• Вода отдаёт свою энергию замкнутому первичному контуру, где в качестве теплоносителя циркулирует «рассол».

Очевидно, что для организации такого энергоснабжения непосредственно возле дома должен находиться подходящий водоём довольно большой площади.

Воздушные тепловые насосы

Для получения тепла из воздуха применяют устройства с крупным радиатором-теплообменником и производительным вентилятором, который должен прокачивать большие объёмы воздушных масс. Эти установки могут нагревать воду либо сразу отдавать энергию воздуху (так, например, работают кондиционеры с функцией подогрева), иногда они используют тепло дымовых газов или исходящих потоков из вентиляционных систем.

Это самые недорогие тепловые насосы, но они наименее производительные и не все могут работать при значительных минусовых температурах (в большинстве случаев -10 является пределом). Только самые продвинутые установки с инверторным управлением будут давать тепло при -25 градусах на улице.

Вариант укладки геотермального коллектора

Итак, имеют ли право на жизнь альтернативные способы отопления частного дома? Безусловно! Это по меньшей мере дальновидно. Уже сейчас они могут качественно дополнить традиционные генераторы тепла. Если позволяют технические условия, можно собрать гибридную систему, и полностью перейти на возобновляемые источники. Правда, для этого понадобится энное количество денежных средств и квалифицированная помощь профессионалов. Но если по каким-то причинам уйти от углеводородов не получается, то есть смысл модернизировать обычную систему отопления, чтобы можно было максимально эффективно регулировать температуру теплоносителя, или, как вариант, направить усилия на утепление ограждающих конструкций дома, чтобы свести к минимуму общие потери тепла.

Видео: альтернативные и энергосберегающие системы отопления

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

1. 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.
2. 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.
3. В компрессоре происходит сжатие газообразного хладагента и повышение температуры
4. 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.
5. 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.

Что это такое — альтернативное отопление? Каким оно бывает, что может служить источником тепловой энергии? Можно ли смонтировать альтернативное отопление частного дома своими руками?

Попробуем разобраться.

Что это такое

Под этим названием, когда его употребляют в прессе, традиционно подразумеваются все способы обогреть жилье, которые не использовались двадцать-тридцать лет назад. В общую кучу валят и геотермальные источники тепла, и пленочные теплые полы, и биотопливо, и инфракрасные обогреватели.

В рамках статьи, однако же, мы позволим себе трактовать термин куда более узко.

Нас интересует альтернативное отопление дома, которое:

1. Использует в качестве тепла восполнимые источники тепловой энергии, за которые не нужно платить продавцам соответствующих услуг или товаров. Как вариант — из восполнимых источников берется хотя бы часть тепловой энергии.
2. Может быть реализовано с приемлемыми затратами. Как минимум — несопоставимыми со стоимостью самого дома.

Зачем это нужно

Причина, по которой альтернативные системы отопления частного дома привлекают внимание, проста и понятна: рост цен на энергоносители и, соответственно, электричество. Соляра, газ, уголь стабильно становятся дороже.

Полезно: магистральный газ сейчас обходится дешевле прочих видов отопления. Но продолжает дорожать. Его запасы ограничены, так что тенденция в ближайшие годы сохранится и усилится.

Ну и… не посчитайте автора идеалистом, но все же это варварство — сжигать ископаемое топливо или деревья, чтобы обогреть небольшое внутреннее пространство своего дома. В этом смысле альтернативные виды отопления не просто экономически выгодны. Они прогрессивны.

Варианты реализации

Гелиосистемы

Солнечная энергия используется для обогрева жилья двумя способами:

1. Путем трансформации в электричество, которое потом можно использовать для работы обогревателей.
2. Для непосредственного нагрева теплоносителя, естественная циркуляция или циркуляционный насос потом прогоняют через радиаторы или конвектора.
   Простейшее альтернативное отопление своими руками — это именно (часто самодельный), циркуляционный насос и радиатор в доме.

Особенность гелиосистем очевидна: солнечные дни даже в Крыму или Средней Азии все-таки сменяются пасмурными. Ночи тоже никто не отменял. Раз так — они непригодны в качестве постоянных источников тепла.

Какие варианты реализации возможны?

• работает параллельно с электронагревателем. Температура теплоносителя контролируется датчиками; при падении ниже определенного уровня в пасмурную погоду включается подогрев ТЭНами.
• снабжается не только контроллером и инвертором, формирующим сетевое напряжение из +12 или +24 вольт постоянного тока, но и аккумуляторной батареей большой емкости.
  В светлое время суток солнечные батареи накапливают энергию в аккумуляторах; ночью или в пасмурную погоду источником питания служат аккумуляторы. При соответствующей площади фотоэлементов и емкости аккумуляторов можно реализовать полностью энергетически автономную систему.
  Но здесь нас ждет неприятный сюрприз: мы упираемся в уровень имеющихся технологий аккумулирования электрической энергии. Лучшие образцы аккумуляторов проживут в такой системе не больше пяти лет, а стоимость их замены будет вполне сопоставима с затратами на купленное у энергокомпаний за этот период электричество.
• Наконец, простейшее решение, экономящее электрическую энергию (и тепло), легко может быть реализовано своими руками.
  Альтернативное отопление квартиры или частного дома (вернее, если быть точным, энергоснабжение) в этом случае представляет собой солнечную батарею с контроллером и инвертором, которая подключается параллельно любой розетке, и электрические обогреватели любого типа.

Нюанс: нужен механический, дисковый счетчик. Электронные не умеют регистрировать обратное направление тока. В солнечную погоду, когда фотоэлементы вырабатывают электричества больше, чем вы расходуете на обогрев, счетчик просто отсчитывает киловатт-часы в обратном направлении. Экономия более чем ощутима.

Энергия ветра

Для производства тепловой энергии может применяться и энергия, которая вырабатывается ветряком . Промышленные изделия продаются массово и стоят вполне разумных денег.

Единственная очевидная особенность этого решения — большой размер крыльчатки. У 4-киловаттного ветрогенератора он достигает десяти метров.

Все проблемы аккумулирования электрической энергии для обогрева, характерные для гелиосистем, в полной мере относятся и к ветрогенераторам.

• Понятно, что использующее энергию ветра альтернативное отопление загородного дома можно реализовать лишь в тех регионах, для которых характерны постоянные умеренные ветра — прежде всего в степях и на побережьях.
• Кроме того, если солнечную энергию коллектор может использовать непосредственно для нагрева теплоносителя, то здесь неизбежна трансформация механической энергии вращения ветряка вначале в электричество и лишь потом в нагрев воздуха в помещении. Что, как нетрудно догадаться, означает понижение КПД системы.

Тепловые насосы

Наконец, самая универсальная альтернатива центральному отоплению — это тепловые насосы . Принцип работы всех устройств этого типа один: перенос тепловой энергии от низкопотенциального источника в дом. Попросту говоря, насос отбирает тепло у холодного объекту и отдает ее горячему.

Так работают тепловые насосы всех типов. Разница между ними — в источнике низкопотенциального тепла.

В основе всех тепловых насосов лежит та же нехитрая системы, которую можно увидеть, разобрав любой холодильник: компрессор, теплообменник и испаритель. А вот конкретная реализация может различаться очень сильно, давая большой разброс стоимости решения.

Грунт-вода

Тепловые насосы грунт-вода — наиболее универсальные в плане климатической зоны альтернативные источники отопления загородного дома. Принцип их работы основан на том, что даже в областях вечной мерзлоты на глубине нескольких десятков метров температура грунта стабильно выше нуля.

Соответственно, теплообменники, забирающие тепло у грунта, представляют собой погружаемые в скважины зонды. Длина магистралей составляет десятки метров; помимо большой стоимости самого теплового насоса, впечатляет цена его установки.

Стоимость бурения одной скважины оценивается в 1500 — 2000 рублей за погонный метр; скважин бурится несколько. А ведь еще нужно смонтировать сам насос и погрузить зонды…

Несколько дешевле обходится, впрочем, монтаж теплового насоса грунт-вода с горизонтальным расположением коллектора. Теплообменники заглубляются в траншеи ниже уровня промерзания. Оборотная сторона такого решения — большая площадь, необходимая для установки насоса.

Полученное тепло используется для нагрева воды, которая используется для хознужд и для передачи тепла отопительным приборам.

Вода-вода

Если на небольшой глубине в вашем районе есть проточные грунтовые воды — стоимость реализации проекта для вас резко уменьшится.

У проточной воды куда легче отобрать нужное нам тепло:

1. Можно обойтись одним погружным зондом-теплообменником;
2. Глубина бурения может ограничиться 10-15 метрами.

Воздух-вода

В тепловом насосе, работающем по схеме воздух-вода, источником тепла служит воздух улицы. Теплообменник — радиатор с внушительной площадью оребрения; он обдувается тихоходным вентилятором.

Такие насосы имеют куда более демократичную стоимость по сравнению с предыдущими и куда дешевле в монтаже. Однако при падении температуры на улице их эффективность тоже сильно падает: у холодного воздуха труднее отобрать тепловую энергию.

Параметр COP — это соотношение между потреблением и тепловой мощностью. Можно видеть, как оно меняется при температурах от +7 до -15.

Воздух-воздух

Наконец, перечисляя альтернативные источники отопления дома, нельзя не упомянуть абсолютного рекордсмена по дешевизне проекта — тепловой насос воздух-воздух. Простейший образец такого устройства — обычная сплит-система в режиме обогрева.

Благодаря тому, что электричество тратится не на нагрев воздуха, а на работу перекачивающего с улицы тепло компрессора, обогрев кондиционером намного экономичнее обычного обогревателя.

У лучших образцов инверторных (использующих обратное преобразование переменного тока в постоянный и обратно для изменения частоты оборотов компрессора) кондиционеров на каждый киловатт потраченного электричества в дом перекачивается 5 КВт тепла.

Инверторы от приличного производителя обходятся в сумму до тысячи долларов с установкой и способны работать при уличной температуре до -25С.

Инверторный кондиционер — прекрасное решение для умеренного климата.

Заключение

Безусловно, мы перечислили не все альтернативные способы отопления. Возможно, полезную вам дополнительную информацию вы сможете извлечь из видео в конце статьи. Теплых зим!

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.