Альтернативные способы отопления в своём доме

Узнайте о топливе применяемом для получения тепловой энергии.

Как устроена система отопления для загородного дома

Теплоносителем в стандартных отопительных системах, является вода, которая при нагреве отдаёт своё тепло помещениям. Водяная система состоит из замкнутой цепи трубопровода и приборов. Регулировка подачи тепла осуществляется при помощи изменения температуры в теплоносителе.

Отопительная система в частном доме состоит из следующих элементов:

  1. Тепловой пункт. Он отвечает за настройку всех параметров у теплоносителя, за управление режимом потребления и другими регулирующими функциями и располагается в отдельных помещениях в загородных домах.
  2. Трубопроводы . Переносят нагретую жидкость, при этом разводка может быть сделана по разным схемам.
  3. Конвекторы и радиаторы . Нужны для теплоотдачи тепла от носителя в помещения дома. Конвекторы создают сильный воздушный поток, а радиаторы обогреваются за счет теплообмена.
  4. Терморегуляторы из клапана и термостатической головки, применяются непосредственно в системах отопления для частного дома. Они уменьшают подачу газа при снижении ниже нормы температурного режима.

Альтернативные системы отопления: плюсы и минусы

Но сначала проясним для себя все преимущества и недостатки альтернативных источников тепла. От традиционных видов отопления действительно можно отказаться, хотя многие в это до сих пор не верят. Но в последние годы такой альтернативой становиться энергия, скрытая в недрах земли, сила ветра, тепло солнца, и многое другое.

Мы научились пользоваться для этих целей даже отходами от жизнедеятельности человека и производства. И все эти эко системы обогрева только набирают популярность, поскольку тема экологии на сегодняшний день актуальна как никогда.

Из всего вышесказанного можно сделать однозначный вывод о том, что одним из главных преимуществ альтернативных источников отопления является снижение загрязненности окружающей среды.

Но бесспорно основной плюс – это существенная экономия при использовании бесплатных природных источников энергии. И это только на первый взгляд кажется, что такие системы стоят очень дорого, и никогда не окупятся.

Как правило, грамотно реализованный проект окупается в среднем через 4-7 лет. А потом вы оплачиваете лишь текущие расходы, связанные с поддержанием в рабочем состоянии механизмов. И потому основная проблема, связанная с использованием эко топлива, – это серьезные первоначальные вложения капитала.

Но перед тем как опускать руки, целесообразно рассчитать, сколько же вам потребуется энергии на отопления вашего частного дома. А затем выяснить, использование какого именно природного энергоресурса будет максимально выгодным в вашей местности.

Так, если у вас мало солнечных дней в году, но постоянно дуют ветра, то целесообразно остановить свой выбор именно на устройствах, использующих энергию ветров.

После того, как вы определились с вышеуказанным, следует составить план расположения оборудования, которое будет генерировать энергию. Далее остается только все купить, установить и запустить. Само собой, если вы будете делать все это самостоятельно, то неплохо сэкономите.

Однако не всегда такая экономия оказывается правильной, ведь чтобы система работала эффективно, ее нужно грамотно обустроить. Кроме того, в зависимости от конкретной ситуации и размеров жилища, можно либо полностью отказаться от традиционного обогрева, либо частично перейти на альтернативный. Для того чтобы в этом разобраться, нужно знать, какие альтернативные источники энергии применяются.

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.

Виды отопительных систем

Собравшись использовать альтернативные способы обогрева, было бы полезно рассмотреть существующие на сегодня решения и выбрать более подходящие варианты именно для ваших потребностей и обстоятельств.

Итак, рассмотрим некоторые виды отопительных систем:

  1. Печи или твердотопливные котлы.
  2. Электрические котлы.
  3. Использование тепла земли: тепловой насос.
  4. Солнечные коллекторы.

Печи и твердотопливные котлы

Схема электрического котла.

Хотя обогрев жилища с помощью печи может показаться довольно устаревшим, в не газифицированных регионах страны он остается актуальным по сей день. Существует много вариантов конструкции домашних печей, иногда снабженных дополнительной системой водяного отопления. Обычная печь, выполненная из кирпича, имеет свои преимущества: дешевизна материалов изготовления (кирпич, песок, глина) существенно снижает затраты на монтаж. Во многих регионах дрова и уголь для печи вполне доступны для населения.

Конечно, у печи есть свои существенные недостатки. Во-первых, печь требует постоянного ухода. Время от времени необходимо чистить трубопровод от сажи и следить за состоянием самой печи. Во-вторых, печь создает много пыли и грязи. Ну, и наконец, есть риск пострадать от угарного газа. Альтернатива — твердотопливный котел.

Преимущества котла очевидны. В отличие от печи, он не занимает полезное пространство дома. Устанавливают котел в подсобном помещении, сооружают небольшую котельную или используют другие близлежащие хозпостройки, в крайнем случае — просто в коридоре. Такое расположение препятствует попаданию пыли и золы в жилые помещения и снижает опасность эксплуатации. А подключенная система водного отопления обеспечивает распределение тепла по всему дому.

Принцип их работы довольно прост и сводится к тому, что теплоноситель нагревается вмонтированными ТЭНами и через теплообменники отдает тепло в жилое пространство. Преимуществами электрического отопления считается экологичность и компактность системы, удобство эксплуатации и простота установки. Однако электроотопление — сегодня довольно дорого стоит.

Тепловой насос и солнечные коллекторы

Схема солнечного коллектора.

Одними из последних достижений в области отопления стали тепловые насосы. Уникальность новой установки в том, что для получения тепла ей не нужны дрова и газ — она способна разогреть воду в радиаторах до +55°С, используя энергию земных недр, водоема или даже теплых воздушных потоков. Агрегат отличается высокой эффективностью и экологически безопасен.

Однако главный недостаток теплового насоса — это стоимость агрегата и его монтажа, особенно земного контура. Цена такой системы может быть от 300 до 500 тыс. рублей.

Еще одним из видов альтернативного тепла стал солнечный коллектор, позволяющий использовать энергию солнца, которая нагревает воду в системе отопления или домашнего водоснабжения. Однако использовать солнечные коллекторы как основную систему отопления нельзя из-за прямой зависимости от природных условий. Такое устройство может служить как вспомогательный вариант и позволит существенно сэкономить на энергопотреблении, особенно в летние периоды, когда КПД солнечного коллектора максимально высок.

Рассмотрев и взвесив доступные варианты, вы сможете эффективно использовать альтернативные источники тепла.

КОММЕНТАРИИ

Добавить Отмена

  • Главная
  • Система отопления

Ветровая энергия

Энергия, вырабатываемая специальным ветряком, является одной из самых востребованных, так как движение воздушных масс никогда не прекратится. Сегодня установки доступны каждому, однако должного распространения они не получили по объективным причинам:

  1. Высокая стоимость оборудования и монтажа
  2. Необходимость большой свободной площади для размещения крупногабаритного изделия
Читайте также:  Как прочистить дымоход: «дедушкины» и современные способы

В районах, в которые ветра исключительно порывистые и нечастые, использование ветряков экономически нецелесообразно. Полученную механическую энергию напрямую использовать для нагрева теплоносителя нельзя без специального трансформирующего устройства.

Геотермальное отопление

Весьма остроумное устройство – тепловой насос – позволяет получить тепло даже от, казалось бы, довольно прохладных (их еще называют низкопотенциальными) источников.

Таковыми являются грунт, залегающий на 2-метровой глубине, придонные слои воды в покрытом коркой льда пруду и даже морозный зимний воздух. Вообще говоря, тепловым насосом пользуется каждый, у кого есть холодильник или кондиционер, но мало кто задумывался о возможности применения этого изобретения для бесплатного отопления дома.

В тепловом насосе циркулирует специальный газ – хладагент. При расширении он, как и все газы, охлаждается и начинает вбирать тепло от одного из вышеуказанных источников. Затем газ сжимается, что сопровождается его нагревом до температуры в 50 – 70 градусов. Теперь он сам становится источником тепла для рабочей среды, циркулирующей в системе отопления. Отдав часть своей внутренней энергии, хладагент снова охлаждается в расширительной камере и весь цикл повторяется сначала. Конечно, для работы теплового насоса необходима электроэнергия (главным ее потребителем является компрессор), но зато на каждый ее кВт приходится 3 – 5 кВт полученного тепла.

Самый недорогой, но и наименее производительный тепловой насос представляет собой сплит-систему, у которой испаритель и теплообменник поменяли местами. Более продуктивно работают системы, «перекачивающие» тепло грунта или водоема. Их неотъемлемая часть – наружный контур значительных размеров. Из-за высокой стоимости его монтажа и самого насоса у нас этот вариант альтернативного отопления пока не получил массового распространения.

Котлы, работающие на биотопливе

Если вы намерены сменить газовую систему отопления на альтернативное отопление частного дома, то нет необходимости производить ее организацию с нуля. Очень часто требуется лишь замена котла. Наиболее популярными считаются такие котлы, которые работают на топливе твердого типа или электрические котлы. Не всегда такие котлы выгодны с точки зрения затрат на теплоноситель

Особое внимание нужно уделить таким котлам, которые работают на топливе биологического происхождения. Для работы системы отопления, в центре которой находится биотопливный котел, требуются специальные пеллеты или брикеты

Однако можно использовать и другие материалы, такие как:

  • торф гранулированного типа;
  • щепа и древесные гранулы;
  • гранулы из соломы.

Главным недостатком является тот факт, что такое альтернативное отопление загородного дома может стоить намного дороже, чем газовый котел и, к тому же, достаточно дорогим материалом являются брикеты.

Брикеты из древесины для отопления

Камин может быть отличным альтернативным решением для организации такой системы, как альтернативное отопление дома своими руками. Посредством камина можно обогреть дом с небольшой площадью, но качество отопления будет во многом зависеть от того, насколько правильно был устроен камин.

Посредством насосов геоматермального типа можно нагреть даже большой дом. Для функционирования такие альтернативные способы отопления частного дома используют энергию воды или земли. Такая система может выполнять не только обогревательную функцию, но и работать как кондиционер. Это будет наиболее актуальным в жаркие месяца, когда дом нужно не обогреть, а охладить. Такой тип отопительной системы является экологически чистым и не вредит окружающей среде.

Геотермальное отопление частного дома

Солнечные альтернативные источники отопления загородного дома – коллекторы, представляют собой пластины, устанавливаемые на крыше здания. Они собирают солнечное тепло и посредством теплоносителя передают аккумулированную энергию в котельную. В баке-аккумуляторе установлен теплообменник, в который поступает тепло. После этого процесса происходит нагрев воды, которая может быть использована не только для обогрева дома, но и для различных нужд бытового характера. Современные технологии сделали возможным, чтоб такие альтернативные виды отопления частного дома собирали тепло даже в сырую или пасмурную погоду.

Солнечные коллекторы

Тем не менее, наиболее хороший эффект таких отопительных систем можно получить только в более теплых и южных районах. В северных регионах такие альтернативные системы отопления загородного дома подойдут для организации дополнительной отопительной системы, но никак не основной.

Конечно, это не самый доступный метод, но с каждым годом его популярность только растет. Альтернативное отопление коттеджа таким способом является наиболее простым с точки зрения такой науки, как физика. Солнечные панели выделяются дорогой ценовой категорией, потому что дорогими являются процессы изготовления фотоэлементов.

Тепловые насосы

В этом случае топливно-энергетическими ресурсами могут выступать пары «вода – вода» или «рассол – вода».

«Вода-вода»

Принцип действия такого отопления следующий: вода, забираемая из земляной скважины, перекачивается через тепловой насос, и своей тепловой энергией обеспечивает подачу тепла в дом. Обратно отработанная вода сливается в грунт.

Читайте также:  Водонагреватель для дачи — основные виды и их особенности

Для того, чтобы данная схема работала безупречно на дом площадью до 80 м2, хозяину дома понадобится бурить не менее двух водозаборных и сливных скважин, глубина которых составляет от 50 м и больше.

«Рассол-вода»

Принципиальная схема отопления тепловым насосом с топливом «рассол-вода» несколько иная: в качестве тепловой энергии топлива выступает раствор, помещенный в трубы U-образной формы.

Принципиальная схема работы теплового насоса. Нажмите для увеличения.

Трубы необходимо расположить в пробуренной скважине на глубине не менее 150 м, либо устроить из труб теплообменник, который будет находиться на глубине от 5 м и ниже. Это понадобится для того, чтобы снизить перепад температур в разное время года.

И количество скважин, и их размер будут определяться из расчета 50 Вт/мп, т.е., с каждого погонного метра одной скважины можно получить 50 Вт тепловой энергии. В случае же установки теплообменника расчет несколько другой – 40 Вт/м2 площади теплообменника с учетом межтрубного расстояния до 800 мм.

Лидер по сумме капиталовложений для обогрева частного дома тепловым насосом имеет больший срок окупаемости, но затраты на эксплуатацию и обслуживание оборудования окажутся минимальными относительно других видов отопительных систем.

Отработанные масла

Еще одной разновидностью можно назвать такие альтернативные источники энергии, как отработанные масла.

И, хотя этот вид топливно-энергетического ресурса не является возобновляемым и его часто утилизируют — собирают, хранят, перевозят, перерабатывают – очень многие производители котлов отопления домов используют отработанные масла в качестве топлива (при производстве мультитопливных котлов).

Почему именно масла? Потому что калорийность их превышает калорийность других видов топлива – дизтоплива, угля, древесины. Недостатки: потребность в специальной емкости-накопителе для хранения резервного запаса; альтернативное топливо обязательно должно быть надлежащего качества.

Как провести отопление своими руками — вариант на два крыла

Ранее уже говорилось, что отопительная система представляет два варианта, одно и двухтрубная. Наиболее распространенной и лучшей по сохранению тепла является двухтрубная. Она также представлена двумя видами: тупиковой и попутной. При тупиковой схеме теплоноситель в подающей трубе движется навстречу потоку жидкости в обратке, т.е., попросту говоря, теплоноситель движется в одном направлении. Такая схема называется петлей Тихельмана.

Если протяженность труб большая, то всю разводку разделяют на две части или, как говорят, на два крыла. Такая схема особенно популярна в частных домах и на дачах.

Протяженность обоих частей или крыльев необходимо делать одинаковыми, а все радиаторы в этой сети подключаются при помощи вентилей. Это позволит быстро и оперативно регулировать подачу воды.

В остальном монтаж аналогичен всем остальным и не требует каких-либо особенностей.

Как выбрать котел

Котел является главным элементом любой отопительной системы и потому к его выбору следует относиться серьезно. Ремонт и текущее обслуживание котла стоит дорого и потому, приобретая его, следует учитывать все важнейшие параметры. Отопление загородного дома, чаще всего, осуществляется при использовании в качестве топлива магистрального газа: это самое дешевое топливо. В случае, если газопровода рядом нет, можно установить котел электрический. Однако и в этом случае существуют некоторые условия: необходимо, чтобы хватало мощности электросети, чтобы сечение жил кабеля было соответствующим, а также наличие многотарифного счетчика (электроэнергия стоит недешево).

Отопление загородного дома может быть смонтировано на базе котла, использующего солярку в качестве топлива или работающего на дровах, каменном угле, торфяных пеллетах и т.п. В этом случае необходимо следить за подачей топлива и пополнять его запасы по мере расходования. Современные котлы полностью автоматизированы и в постоянном присутствии оператора не нуждаются. После выбора котла по виду топлива, следует определиться с его мощностью. При этом учитывается площадь дома и статистические данные по мощности, затрачиваемой на обогрев единицы площади в районе, где расположен дом. Значение этого параметра (удельной мощности) варьируется в пределах 0,8 – 1,8 кВт/м? (в зависимости от географического положения). Делением площади дома на этот показатель определяем минимальное значение мощности, которой должен обладать котел. Необходимо прибавить к этой цифре еще 30 % (для суровых зим), чтобы получить окончательную величину. Котел должен быть оснащен циркуляционным насосом, автоматической регулировкой температуры и дополнительным теплообменником для снабжения дома горячей водой. Отопление загородного дома может быть реализовано с помощью напольного или настенного котла: как правило, для его установки предусматривается отдельное помещение, что делает его эксплуатацию более безопасной.