Источники и способы альтернативного отопления в частном доме и квартире. Альтернативное отопление частного дома: возможные варианты реализации

Одна из основных статей расхода семейного бюджета — оплата коммунального отопления или приобретение горючего для обогрева дома. Каждый разумный хозяин наверняка задумывается о реальных и эффективных способах снижения этих затрат. А ведь сократить их можно буквально до минимума, используя альтернативные энергетические источники. Что они представляют собой и как используются? Согласитесь, это стоит узнать.

Все о том, как устроить альтернативное отопление частного дома, вы узнаете из представленной нами статьи. С нашей помощью вы без труда определитесь с наиболее подходящим для вас вариантом. Подробное описание принципов действия схем «зеленой энергетики» предоставит возможность решить, каким технологическим способом лучше воспользоваться для получения тепла.

В статье детально описаны виды источников бесплатной энергии, приведены методы генерации тепла для применения в быту. В помощь самостоятельным домашним мастерам и рачительным собственникам загородных владений прилагаются фото-подборки, схемы и весьма полезные видео-инструкции.

От традиционных источников тепла, многие годы используемых для отопления, можно отказаться. Как это ни удивительно, но вполне реально. Многие ярые противники утверждают о невозможности заменить природные ресурсы экологически чистыми аналогами.

Альтернативой становится энергия солнца, сила ветра, тепло, скрытое в недрах земли, отходы производства и жизнедеятельности человека. Такие варианты актуальны в современном мире, учитывая общую загрязненность окружающей среды.

Альтернативные источники способны обеспечить загородный дом электричеством и тепловой энергией

Еще одно существенное преимущество – ощутимая экономия при использовании экологических источников самопроизвольно возобновляемой энергии. На первый взгляд кажется, что это неоправданно дорого и вряд ли окупится.

Детальнее разобравшись с особенностями каждого способа, можно увидеть, что эко проект окупается через 4-7 лет, а далее остаются лишь текущие расходы на поддержание используемых механизмов в рабочем состоянии.

Возможность полноценной замены привычного топлива альтернативным доказана не одним реальным примером. Домовладельцы в разных странах мира прибегают к экологическим вариантам отопления. У нас – лишь единицы решаются кардинально сменить привычное топливо, дорожающее с каждым годом.

Галерея изображений

Основная проблема применения эко топлива – значительные капиталовложения на начальном этапе. Ведь сначала нужно детально просчитать количество необходимой энергии для определенного дома или коттеджа. Затем выяснить, какой тип эко ресурсов наиболее выгодный в конкретной местности.

Если всеми этими вопросами будут заниматься соответствующие специалисты, то конечная стоимость эко отопления будет очень высокой. Чтобы сэкономить, можно попытаться обойтись своими силами.

Для этого предстоит с головой погрузиться в тему альтернативных источников энергии, чтобы отказаться от привлечения посторонней помощи. В этом случае стоимость проекта окажется в разы дешевле.

Именно второй вариант выбирают многие хозяева частных домов. Их практика доказывает, что стать энергонезависимыми вполне реально. Можно полностью или частично заменить традиционное топливо – все зависит от размеров домовладения, финансовых возможностей на начальном этапе, выбранного варианта отопления.

Сферу применения «зеленой энергии» продемонстрирует фото-подборка:

Галерея изображений

Виды возобновляемых источников для отопления

Для обогрева дома можно успешно использовать энергию ветра, солнца, земли. А также биотопливо. Разберем детальнее, как именно это сделать и что для этого потребуется.

Вид #1 — сила ветра

Весьма успешно в качестве альтернативного источника для отопления загородного дома можно использовать энергию ветра. Этот ресурс невозможно исчерпать. Он имеет свойство возобновляться. Чтобы использовать силу ветра, потребуется специальное приспособление, называемое ветряк.

Принцип использования энергии ветра

Для преобразования силы ветра в альтернативный источник отопления потребуется ветрогенератор. Они бывают вертикальными и горизонтальными в зависимости от оси вращения. Существует много производителей, предлагающих свои модели клиентам.

Ветроэнергетические установки бывают с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Большая производительность у горизонтально ориентированных

Стоимость зависит от материала, размера самой установки и мощности. Также можно соорудить ветряной генератор своими силами, используя подручные материалы.

Любой ветряк состоит из таких составляющих:

• лопастей;
• мачты;
• флюгера, чтобы улавливать направление ветра;
• генератора;
• контроллера;
• аккумуляторных батарей;
• инвертора.

Принцип работы ветроэнергетической установки основан на силе ветра, вращающего лопасти ветряка. Лопасти, закрепленные на мачте, находятся высоко над землей. Чем выше, тем выше производительность. Так, для снабжения одного дома достаточно высоты 25 м.

Вращающиеся лопасти приводят в движение ротор генератора. Он начинает вырабатывать трехфазный переменный ток, требующий дальнейшего изменения. Этот ток поступает к контроллеру, где преобразуется в постоянный. Он используется для зарядки аккумуляторных батарей.

Пройдя через батареи, ток выравнивается и поступает на инвертор, где происходит его преобразование в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 Вольт. Теперь его можно использовать для бытовых нужд, в системе электрического отопления.

Галерея изображений

Особенности расположения ветряков

Ветряные установки способны работать при определенных условиях. Во-первых, ветрогенератор — довольно объемное сооружение, требующее внушительной площади для устройства. Маленький прибор не способен удовлетворить потребности в энергии.

Его высота должна превышать минимум на 10 м окружающие дома, деревья и прочие строения, а линии электропередач и прочие объекты должны находится в 100 м от ветряка. Это требование не всегда выполнимо – не все владельцы частных домов имеют приусадебные участки достаточной площади.

Ветряки лучше всего располагать на возвышенности, холме, подальше от деревьев и зданий – минимум в 100 метрах

Во-вторых, хорошо, когда рассматриваемая местность обладает хорошим ветропотенциалом – возвышенность или степная зона. Для запуска генератора потребуется скорость ветра от 2 м/с.

Многие модели ветряных систем, предназначенные для использования частными домохозяйствами, способны полностью покрыть потребности в электроэнергии.

Так, ветряк мощностью 1,5 кВт может в месяц генерировать, в зависимости от времени года, 100-200 кВт час. Если высоту мачты увеличить, то производительность станет больше в 2 раза.

Но это потребует дополнительных затрат на монтаж и расходные материалы. Срок службы ветряных электростанций составляет в среднем 20 лет.

Также у нас на сайте есть другие материалы по устройству, разновидностям ветрогенератора, расчету и изготовлению своими руками, и по установке.

Предлагаем вам ознакомиться с ними:

Вид #2 — энергия Земли

Одной из альтернативных систем отопления является геотермальная. В ее основе лежит использование энергии Земли. Это тепло земли, подземных вод, окружающего воздуха, преобразуемое тепловыми насосами (ТН). Важно, чтобы температура среды, используемая установкой, была выше нуля.

Устройство и принцип работы теплового насоса

Для работы геотермальной системы нужна электроэнергия, используемая на перенос полученного тепла. Тепловой насос, употребляя 1 кВт, выдает от 2-х до 6-ти кВт тепла.

Основной принцип работы ТН состоит в сборе тепла, преобразовании его и дальнейшей передаче в отопительный контур. Это реализуется благодаря устройству самого прибора.

Дешевле всего установить тепловой насос «воздух-воздух». Если соорудить его своими руками, то потребуется минимальные финансовые вложения

ТН состоит из 3-х замкнутых контуров, задействованных в процессе получения тепла для отопления частного дома:

• внешнего – предназначенного для забора тепла у источников. По контуру циркулирует антифриз или соляной раствор;
• внутреннего – заполненного хладагентом, чаще фреоном;
• отопительного контура, заполненного теплоносителем.

Фреон, заполняющий внутренний контур, нагревается от тепла, пришедшего из внешнего контура. Имея низкую температуру кипения, он превращается в газ в первом теплообменнике – испарителе.

Затем поступает в компрессор, где сжимается, в результате чего выделяется много тепла, а температура самого газа многократно повышается – вплоть до 65 градусов.

Далее газообразный фреон попадает в следующий теплообменник, именуемый конденсатором, где оставляет свое тепло. Фреон, расставшись с большей частью тепла, попадает под давлением на сбросный клапан. Здесь резко падает давление, хладагент охлаждается и, приняв жидкое состояние, снова поступает в испаритель.

Тепло, оставленное фреоном в конденсаторе, нагревает жидкость, циркулирующую в системе отопления домовладения. Если в этой системе предусмотрено устройство теплых полов, то возможно достичь наиболее эффективного обогрева при минимальных затратах.

Сделать простейший вариант теплового насоса несложно собственными руками. Для этого потребуются фактически бросовые детали, дешево приобретенное оборудование и, конечно, терпение. Приводим схему тепловой системы с забором энергии тепла в скважине, заглубленной в доломит.

В конструктивном устройстве тепловых насосов много общего. Традиционные компоненты: 1 — компрессор; 2 — конденсатор; 3 — испаритель; 4 — ТРВ, т.е. терморегулирующий клапан

Испаритель рассматриваемой в примере системы подключен к забирающей энергию грунта скважине.

Специфику устройства теплового насоса для системы напольного обогрева представляет фото-галерея:

Галерея изображений

Целесообразность использования ТН

Тепловые насосы – ТН, забирающие тепло из окружающей среды, бывают разные. Все зависит от типа окружающей среды, используемой в качестве источника забора тепла и типа используемого теплоносителя.

Соответственно, выделяют такие виды ТН:

• воздух-воздух;
• вода-воздух;
• вода-вода;
• грунт-вода.

Первые два вида насосов применяют в системах воздушного отопления, а вторые два вида – в системах с жидким теплоносителем.

Вертикальный вариант теплового насоса наиболее эффективный по получению энергии земли, но он наиболее дорогостоящий

Самым выгодным с экономической точки зрения будет использование теплового . Этот вариант целесообразно использовать, если рядом с домом располагается незамерзающий водоем, в который укладываются трубы для забора тепла.

Тепловой насос позволяет получать 30 Вт тепла с 1 м трубопровода. В зависимости от площади частного домовладения и потребностях в энергии потребуется уложить соответствующее количество труб.

Насосы, использующие воздух, не заменят традиционное отопление в регионах с суровым климатом. Что касается тепла, черпаемого из грунта, то это весьма дорогостоящий проект. Используют горизонтальное устройство геотермального поля, вертикальное и кластерное бурение.

При горизонтальном варианте предстоит соорудить геотермальное поле на глубину, большую уровня промерзания. Это около 1,5-2 м. Площадь такого поля получается внушительной – от 200 м 2 .

ТН способны заменить привычное топливо в системе отопления, обеспечив полную энергетическую независимость загородному дому

Для реализации вертикального и кластерного проекта потребуется бурение на значительную глубину с применением бурильных установок.

Это весьма дорогостоящая услуга. Оборудование такого вида тепловых насосов целесообразно для владельцев коттеджей, не задумывающихся о стоимости работ. Отопление, использующее тепло из недр земли, способно полностью заменить твердотопливное или газовое.

Геотермальное отопление выгоднее всего использовать в тандеме с устройством водяной «теплый пол». Оно позволяет получить самый оптимальный результат.

Из существенных недостатков – большая протяженность трубопровода для сбора тепла, дорогостоящие земляные работы по установке системы, потребность в большой площади для обустройства геотермального поля.

Вид #3 — солнечная энергия

Солнечная энергия, излучаемая светилом круглый год, способна даже в лютые морозы стать альтернативным видом для отопления загородного жилища. Важно научиться правильно ее собирать и использовать в отопительной системе.

Для сбора и преобразования энергии солнца используются солнечные батареи на фотоэлектрических преобразователях и коллекторы, представляющие собой систему трубок, наполненных теплоносителем.

Солнечные установки обладают высоким коэффициентом полезного действия. Многие рачительные хозяева самостоятельно оборудуют свои дома такими системами

Принципиальное отличие этих преобразователей заключается в том, что батареи вырабатывают ток, который можно использовать при электрическом отоплении загородного дома. Коллекторы же используются в системе водяного и воздушного отопления. Самый эффективный вариант – оборудование в помещениях системы теплых полов.

Мнение о том, что солнце не способно справиться с обогревом дома, справедливо лишь в случае неправильной установки и ошибочных расчетов количества необходимой энергии и тепла. Оптимально подобранная гелиоустановка вполне способна обеспечить автономное отопление.

Другой вопрос, что для этого потребуется вложить деньги в покупку оборудования, его монтаж и интегрирование в существующую отопительную систему.

Галерея изображений

Гелиосистема на фотоэлектрических преобразователях поглощает солнечную энергию, а кремниевые фотоэлементы сразу же превращают ее в постоянный электрический ток. 1 м 2 установки способен вырабатывать 120 Вт.

Помимо панелей, улавливающих солнечное излучение и преобразующих его, для солнечной системы отопления предстоит установить контроллер заряда, преобразователь постоянного тока в переменный и позаботиться о безопасности – поставить предохранители.

Прежде, чем решиться на монтаж гелиоустановок, нужно разобраться с их устройством и принципом работы

Преимущество панелей – возможность подключать аккумуляторные батареи, накапливающие излишки энергии, которую можно использовать в ночное время. Существенный недостаток при использовании гелио батарей – наибольшая их эффективность в южных регионах. В суровом климате экономически нецелесообразно их устанавливать для использования в качестве основного вида отопления.

Солнечные установки, оснащенные системой трубок, больше подходят для регионов с холодными зимами и отрицательной температурой. В зависимости от строения панели и материалов, различают вакуумные коллекторы, плоские и концентраторы.

Наиболее дорогостоящие среди них – с вакуумными трубками. Но они самые эффективные в любое время года и любую погоду, ведь умеют поглощать широкий спектр солнечного излучения. Еще одно их преимущество – вакуумные панели успешно функционируют при отрицательной температуре до -35 °C.

Установить солнечные коллекторы можно своими руками, не используя услуги организаций, специализирующихся на этом. Такая работа потребует помощника, но позволит сэкономить семейный бюджет

Принцип работы коллектора заключается в том, что он улавливает солнечное излучение, которое в вакуумных трубках преобразуется в тепло. Далее оно передается теплоносителю, который доставляет его в теплообменный бак. Затем теплоноситель поступает в отопительную систему.

Более подробно лучшие конструкции для солнечного отопления дома мы рассмотрели в .

Вид #4 — биологически чистое топливо

Одним из эффективных и доступных способов обогреть загородный дом служит котел, работающий на биологически чистом топливе.

Этот вид альтернативного отопления использует для своей работы отходы производства – шелуха сельскохозяйственных культур, щепа, опилки и другие побочные продукты деревообрабатывающей промышленности.

Котлов, работающих на пеллетах, существует много. Есть возможность автоматизировать процесс подачи топлива, чтобы все происходило без участия хозяина

Из различных отходов делают плотные спрессованные гранулы небольшого размера – пеллеты, которые сжигаются в котлах. По сравнению с обычными дровами такое топливо горит дольше и позволяет получить больше тепла.

Так же делают крупные плотные брикеты из различного рода отходов растительного происхождения. Такое спрессованное топливо позволяет получить в 2-4 раза больше тепловой энергии. Его теплотворная способность составляет до 5,0 кВт×ч/кг.

Пеллеты, в отличии от брикетов, имеют значительно меньший размер. Они применяются в автоматизированной системе отопления. Брикеты же, более эффективны, но обладают большим размером

Для газового котла можно использовать биогаз. Его несложно получить в процессе гниения органических отходов. Для этого потребуется соорудить достаточно объемный резервуар, поместить в него отходы, предусмотреть установку для их перемешивания.

Под воздействием воздуха и бактерий будет происходить процесс гниения и выделение газа. Предстоит установить трубопровод для сброса отработанного материала. Также для сбора газа в специальные резервуары, его очистки и перемещения в систему отопления, нужно использовать соответствующие приспособления.

Экологически чистый способ отопления, использующий альтернативный источник получения тепла – водородный котел.

В основе его работы лежит реакция взаимодействия молекул водорода с кислородом, в процессе которой выделяется огромное количество тепла. Этот вид отопления требует соблюдения правил эксплуатации и техники безопасности.

Принцип работы водородного котла основан на химическом расщеплении воды на водород с кислородом, в результате чего выделяется много тепла и никаких вредных веществ. Но нужно соблюдать правила безопасности

Основной недостаток – высокая стоимость фабричного оборудования. Выходом из сложившейся ситуации является оборудование водородной системы отопления своими силами.

Для ее работы потребуется постоянное подключение к источникам электроэнергии и воды, водородная горелка, водородный генератор, катализаторы и сам котел. Тепло, полученное в результате химической реакции, поступает в теплообменник, а в качестве отходов – простая вода.

Как сэкономить на внедрении «зеленой энергетики»?

Проанализировав финансовую составляющую альтернативных видов отопления, можно прийти к неутешительному выводу – потребуются значительные средства на первоначальном этапе.

Вот спустя 3-7 лет, в зависимости от выбранного способа отопления, станет заметна существенная экономия благодаря энергонезависимой системе.

Выгодно и удобно использовать комбинированные источник альтернативного отопления. Для этого можно подобрать наиболее оптимальную комбинацию для своего дома

Сэкономить на использовании и установке альтернативных установок для выработки тепла можно. Многие домашние мастера с большим энтузиазмом подходят к созданию своими руками аналогов фабричным приборам преобразования альтернативной энергии.

Так, достаточно просто и недорого можно собрать гелиоустановку из шланга, которая послужит дополнительным источником нагрева воды.

Успешно собираются в домашних условиях небольшие ветряки из подручных средств. Также начитанные фермеры, проживающие в сельской местности, сооружают установки по преобразованию биологических отходов растительного и животного происхождения в биогаз.

Самодельные ветрогенераторы вполне работоспособны. Но для их сборки потребуется произвести предварительные расчеты, приобрести расходные материалы, потратить свое время

В дальнейшем он используется для потребностей хозяйства. В зависимости от размера резервуара для сбраживания отходов и площади частного дома, возможно полностью обеспечить хозяйство биогазом для удовлетворения всех нужд.

Выводы и полезное видео по теме

Видео о комбинировании альтернативных источников для получения электричества в небольшом загородном доме:

Ролик об изготовлении ветрогенератора своими руками поможет легко разобраться в принципах устройства:

Небольшое видео об использовании теплового насоса:

Видео ролик о получении биогаза:

Отказаться от традиционных источников отопления вполне реально. Для этого нужно внимательно подобрать альтернативу или скомбинировать несколько, исходя из особенностей местности, площади своего загородного дома и придомовой территории.

Энергия солнца, земли, сила ветра, утилизация бытовых отходов растительного и животного происхождения вполне способны стать достойной заменой газу, углю, дровам и платному электричеству .

Вы используете один из альтернативных источников энергии для домашних целей? Поделитесь, в какую сумму вам обошлась сборка установки и как быстро она окупилась.

Или может кто-то из ваших знакомых обустроил свой загородный дом на возобновляемых источниках? Использовав систему солнечных батарей или тепловой насос в качестве независимого источника для получения тепла, ГВС и электроэнергии?

Расскажите об этом опыте в комментариях под статьей — наглядный пример будет полезен домовладельцам, все еще сомневающимся в реальности альтернативной энергетики.

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

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. 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.
2. Во внутреннем контуре находится хладагент, имеющий невысокую температуру кипения. Это вещество направляется сквозь испаритель, где при низком давлении и температуре преобразуется в газообразное состояние.
3. Газообразный хладагент, попадая в компрессор сжимается, а его температура увеличивается.
4. 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.
5. 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:

1. Грунт-вода. Такие устройства оптимальны почти для любого климата. Теплообменники опускают в скважины, где грунт отдает системе тепло.
2. Вода-вода. Эффективен такой способ получения энергии будет, если вблизи имеются грунтовые воды на малой глубине.
3. Воздух-вода. В этом случае энергия получается из воздуха. Недостаток: при низкой воздуха температуре оборудование малоэффективно.
4. 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.

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.

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:

1. 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.

1. 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.

1. 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

1. 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:

1. 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.
2. Сжигание топлива сопровождается выделениями углекислого газа и летучих токсичных продуктов горения, при этом происходит выпадение смол и сажи.
3. 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:

1. 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.

1. 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:

1. энергетику солнечного света (гелиотермические системы);
2. энергетику ветра (ветроэнергетика);
3. 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:

1. 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.

1. 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:

1. 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.

1. 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