Альтернативное отопление дома своими руками. Альтернативное отопление для частного дома: виды и характеристики

Альтернативным отоплением называют обогрев дома с помощью, так называемых, альтернативных источников энергии, к которым в первую очередь относится внутренняя энергия планеты Земля. На определенной глубине, зависящей от географического положения местности, ее температура практически постоянна и положительна в любое время года.

Простой пример: в средней полосе России на расстоянии 170 см от поверхности земли температура составляет 8-10 градусов Цельсия. Такую же температуру имеют грунтовые воды, а реки и озера даже зимой под толщей льда имеют температуру 3-4 С.

В местности, расположенной на севере, «теплый» грунт может залегать глубже, а в южных районах, напротив, ближе к поверхности земли. Это значит, что даже в сильные морозы недра Земли имеют запас тепловой энергии, достаточный для обогрева жилища. Проблема лишь в том, чтобы правильно его использовать для альтернативного отопления домов.

Для этого необходимо решить непростую задачу: передать тепло от менее нагретого тела более нагретому телу: теплоносителю, используемому в системах отопления (напомним, что температура недр земли на приемлемой глубине составляет 8-10 С).

Простое решение сложной задачи отопления в частном доме

Сделать это удалось лишь в середине прошлого столетия, после изобретения и широкого распространения бытовых холодильников, устройство которых натолкнуло швейцарского «Кулибина» Роберта Вебера на идею направить выделяемую морозильной камерой тепловую энергию на хозяйственные нужды и использовать ее для нагрева горячей воды.

Именно так был изобретен современный тепловой насос, представляющий собой не что иное, как «обратный холодильник», образно говоря, «отбирающий холод у отапливаемого помещения и передающий его массе Земли».

Разумеется, правильнее, с точки зрения профессионалов, вести речь об использовании запаса тепловой энергии менее нагретого тела и передаче его более нагретому телу.

В примитивном виде этот процесс можно описать с помощью простой формулы :

• Q=CM(T2-T1), где
• Q-полученное тепло
• C-теплоемкость
• M- масса
• T1 T2 разность температур, на которую было произведено охлаждение тела

Это значит, что количество тепловой энергии, передаваемое при охлаждении того или иного тела, неважно, идет речь о нагретой русской печи массой несколько тонн или о радиаторе отопления, весящим пару десятков килограммов, прямо пропорционально теплоемкости материала, из которого оно изготовлено, его массе и разности температуры, на которую происходит охлаждение.

Нетрудно догадаться, что при охлаждении одного килограмма вещества на 50 градусов выделится такое же количество тепловой энергии, как и при охлаждении 50 кг этого же вещества на 1 градус.

Иными словами, при понижении температуры грунта массой в несколько сотен тонн всего лишь на долю градуса, можно получить количество тепла, вполне достаточное для отопления частного дома . При этом охлаждать можно не только грунт, но и воду в водоемах, а также воздух, масса которого также обладает колоссальным запасом тепловой энергии.

Тепловой насос как источник альтернативного отопления

Для альтернативного отопления частного дома достаточно купить и установить тепловой насос, устройство, специально предназначенное для использования низкотемпературной энергии для отопления и горячего водоснабжения и работающее по принципу современного кондиционера или холодильника. Кстати, внешне, тепловой насос напоминает обычный бытовой холодильник, да и по габаритам мало от него отличается.

Для того чтобы понять, как именно работает тепловой насос, достаточно вспомнить устройство и принцип действия холодильника, в котором тепло «отбирается» у продуктов и «выбрасывается» в окружающую среду. Именно поэтому рекомендуется при установке холодильного оборудования создавать вокруг него свободное пространство, обеспечивающее своевременный отвод тепла.

Если холодильник забирает тепло у продуктов и генерирует холод, то тепловой насос забирает его у массы земли, воды или воздуха и направляет полученную тепловую энергию для отопления дома. В нем, так же, как и в холодильнике, имеется испаритель, дроссель, компрессор и конденсатор. Основное различие в работе в этих устройств создается за счет настроек.

Принцип работы теплового насоса описывается с помощью цикла Карно. Рассмотреть его можно на примере системы отопления дома с помощью теплового насоса, перекачивающего низкотемпературную энергию массы земли.

Как работает тепловой насос

Хладагент, циркулирующий по замкнутому контуру, поступает в испаритель, где происходит его расширение, сопровождающееся увеличением объема и снижением уровня давления. При этом также происходит испарение хладагента и снижение его температуры. В ходе этого процесса хладагент активно забирает тепловую энергию от стенок испарителя, соединенных с теплообменником, по которому движется теплоноситель, называемый в системе тепловых насосов «рассолом». В это время в систему теплового насоса поступает тепловая энергия массы земли.

Затем хладагент поступает в компрессор, где происходит его сжатие, а затем выталкивание в конденсатор, в ходе которого происходит повышение температуры хладагента до 80-120 С.

При этом происходит передача тепла теплоносителю, циркулирующему по теплообменнику, соединенному с конденсатором. Охлажденный хладагент поступает в испаритель и процесс повторяется. Работает тепловой насос от электрической сети, но потребление электроэнергии и затраты на нее ничтожно малы по сравнению с получаемым эффектом, что особенно важно для альтернативного отопления частного дома.

Во время работы теплового насоса теплоноситель может нагреваться до температуры выше 100 градусов Цельсия, что вполне достаточно для отопления и горячего водоснабжения и позволяет создавать определенные запасы тепла, нагревая, к примеру, тепловой аккумулятор.
Для обеспечения комфортных условий и сокращения потребления электроэнергии тепловые насосы оснащают термостатами, с помощью которых поддерживается требуемая температура нагрева теплоносителя.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы классифицируют в зависимости от вида тепловой энергии, используемой для их работы. В этой связи различают:

• Геотермальные насосы , вертикальные и горизонтальные, использующие тепло подземных вод. При этом передача тепла идет по схеме «вода-вода»
• Водные , использующие тепло озер, рек и морей. При этом передача тепла также идет по схеме «вода-вода»
• Воздушные , использующие тепло воздушных масс. Передача тепла идет по схеме «воздух-вода»
• Грунтовые , использующие тепловую энергию грунта. Передача тепла идет по схеме «грунт-вода»

Достоинства и недостатки тепловых насосов

Альтернативное отопление на базе теплового насоса имеет ряд достоинств:

• Он безопасен для окружающей среды и человека. С ним можно быть уверенным, что дому не грозит пожар от неисправного оборудования, в помещение не поступят дымовые газы, а окружающая среда не пострадает от двуокиси углерода
• Тепловой насос позволяет получать дешевую тепловую энергию
• Он может менять режимы работы и летом использоваться для кондиционирования воздуха
• Он надежен и долговечен

Не случайно в развитых странах, например, Японии, именно использование тепловых насосов считается самым перспективным направлением в альтернативном отоплении домов.

Традиционно частный дом отапливают газовым котлом. Но что делать, если участок не подключен к газовой магистрали? Или с подачей газа бывают перебои и вы хотите иметь страховку на этот случай? Либо же вы просто хотите уменьшить зависимость от газа и государства.

В таком случае необходимо рассмотреть вариант альтернативного отопления дома. И далее мы разберем, что можно использовать. Какие приборы послужат полноценной заменой газовому котлу и обеспечат отопление без газа , а какие можно использовать только в качестве дополнения.

Что такое альтернативный источник тепла

Так как традиционно дом отапливают газовым котлом, то под альтернативным отоплением дома будем подразумевать любой отопительный прибор, который работает не на газу.

Когда это актуально

1. У вас нет возможности подключиться к газовой сети или это стоит слишком дорого;
2. Вы хотите уменьшить зависимость от газа и иметь страховку в случае сильных морозов или перебоев с его подачей;
3. Для экономии на отоплении. Комбинирование и правильное управление источниками тепла сократит ваши расходы на отопление.

Типы альтернативных источников энергии

Условно, альтернативные источники тепла делятся на два вида:

1. Которые работают в дополнение к котлу . В силу разных причин они не способны полноценно обеспечить здание теплом. Основную отопительную мощность покрывает газовый котел, а другие источники поддерживают его работу в пиковые нагрузки или межсезонье.
2. Которые заменяют газовый котел . Это те источники тепла, которые способны вырабатывать достаточную отопительную мощность, чтобы обогреть здание.

Рассмотрим, какие приборы можно использовать в каждом случае.

Тепловой насос

Коллектора идеально подойдут для нагрева воды для ГВС летом, весной и осенью. А зимой их можно использовать только для поддержки отопления.

Камин с водяным контуром

Такой камин это совмещение традиционного камина и твердотопливного котла: его устанавливают в помещении и подключают в общую систему отопления. Внутри камина установлена емкость с водой, которая нагревается во время горения дров. За счет этого вы не только греете воздух в помещении, но и подогреваете воду в системе отопления, которая потом поступает в радиаторы, теплый пол или бак-накопитель.

Теоретически, может стать альтернативой газовому отоплению. Но так как у него нет автоматической подачи топлива и новые дрова нужно подкидывать каждые 2-4 часа, сильно на него рассчитывать не стоит. Если вовремя не подкинуть дрова, огонь погаснет и дом остынет.

А потому, такой камин стоит рассматривать как дополнение к основному источнику тепла.

Обычные воздушные камины

Обычные камины дешевле и проще в установке. Для него не нужно заранее подводить трубу, устанавливать бак-накопитель и предусматривать термозащиту. Достаточно только выделить место и построить дымоход.

Камин греет воздух только вокруг себя. И чтобы увеличить его эффективность, можно провести от камина воздушные каналы в каждую комнату. За счет этого камин будет обогревать не только помещение в котором установлен, но и другие комнаты, куда проведены воздушные каналы.

Сложности с обычным камином те же: он не заменит газовый котел, дрова так же придется регулярно подбрасывать и следить за горением. Это отличный дополнительный и альтернативный источник тепла , но не более.

Пеллетный камин

Пеллетный камин также греет воздух только вокруг себя. Но у него есть два важных преимущества:

• Необязательно заранее иметь дымоход. Для такого камина нужен небольшой диаметр трубы, которую выводят в стену, а не через все этажи здания.
• Есть автоматическая подача топлива. То есть вам не нужно постоянно контролировать горение. Достаточно лишь поддерживать запас топливных гранул в бункере. А потому, пеллетный камин вполне сойдет как альтернативное отопление без газа. Но с практической точки зрения это неудобно: камин эффективен локально и греет только помещение, в котором установлен. Использовать тепло в масштабах всего дома — невозможно.

Из недостатков:

• Нужен доступ к качественным пеллетам, которые не будут сильно забивать горелку сажей и хорошо гореть.

Кондиционеры

Кондиционер — самый доступный и простой альтернативный источник отопления дома . Можно установить один мощный на весь этаж или по одному в каждой комнате.

Самый оптимальный вариант использования кондиционера – поздней весной или ранней осенью, когда на улице еще не слишком холодно и газовый котел можно пока не запускать. Это позволит сократить расход газа за счет электричества и не превысить месячную норму потребления газа.

Важные моменты:

• Котел и кондиционер должны быть увязаны между собой для работы в паре. То есть, котел должен видеть, что работает кондиционер и не включаться в работу пока в помещении тепло. Здесь не обойтись без настенного термостата.
• Отопление электричеством не дешевле газа. Поэтому не стоит полностью переключаться на обогрев кондиционерами.
• Не все кондиционеры можно использовать при нуле и морозах.

Скрытые утечки тепла частного дома

Чтобы меньше зависеть от газа, нужно работать над энергоэффективностью здания. Почитайте о возможных скрытых утечках тепла в частном доме.

1. , о которых вы можете не догадываться.
2. , которые делают ваш дом холоднее.

Личный опыт

Я использую для обогрева дома четыре источника тепла: газовый котел (основной), камин с водяным контуром, шесть плоских солнечных коллекторов и инверторный кондиционер.

Зачем это нужно

1. Иметь второй (резервный) источник тепла, если газовый котел выйдет из строя или его мощности станет недостаточно (сильные морозы).
2. Экономить на отоплении. За счет разных источников тепла можно контролировать месячную и годовую норму потребления газа, чтобы не переходить в более дорогой тариф.

Немного статистики

Средний расход газа в январе 2016 года – 12 кубометров в сутки. При отапливаемой площади 200м 2 и дополнительно подвала.

Колебания расхода по дням в течение месяца связан с разной уличной температурой и наличием солнца: в солнечные дни работают коллектора, и расход газа снижается.

Выводы

Отопление без газа возможно. Одни источники тепла служат полноценной заменой газовому котлу, другие можно использовать лишь в дополнение. Для удобства, объединим все в таблицу:

Есть и другие альтернативные способы обогрева здания, которые не вошли в список: печи, булерьяны, электрические котлы и другие отопительные приборы.

И, конечно же, важно помнить, что установка других источников тепла – не единственный способ экономить газ и сократить зависимость от него. Нужно работать над повышением общей энергоэффективности здания: выявить и устранить все утечки тепла, более рационально использовать тепло и минимизировать теплопотери здания.

Отопление без газа: 7 альтернативных источников тепла для 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.

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.

В связи с постоянным ростом стоимости газа и электроэнергии, многие пользователи стали обращать внимание на экологичные и экономные в обслуживании системы обогрева зданий.

Самыми популярными из них являются геотермальные системы, ветряки, биотопливо и гелиосистемы . Альтернативные способы отопления дома, хоть и имеют изначально высокую стоимость, достаточно быстро себя окупают.

Что собой представляют альтернативные источники тепла

Основной задачей систем является получение энергии из возобновляемых источников. Большинство альтернативных устройств могут быть использованы для выработки теплоэнергии в любой местности, что говорит о простоте в их эксплуатации и минимальных требованиях.

Особенности гелиосистем для частного дома

Солнечный коллектор может применяться для отопления многоквартирных и частных домов. Гелиосистемы также нередко используются и при нагреве воды для личных нужд потребителей. Солнечные системы могут работать в различных режимах и в зависимости от выбранного оборудования обеспечивать выработку энергии в течение всего года либо определенных сезонов.

Панели и коллекторы за счет особых абсорбционных покрытий нагревают теплоноситель внутри установок. Жидкость подается в специальный резервуар, из которого попадает в отопительную систему дома либо в контуры для горячей воды.

Солнечные батареи пропускают теплоноситель между пластинами, а трубчатая система повышает температуру жидкости за счет вакуума между внешней и внутренней колбой. Под влиянием ультрафиолетовых лучей абсорбционный слой начинает взаимодействовать с жидкостью и может нагреть ее до 90 градусов.

Солнечные коллекторы являются источниками нагрева теплоносителя, поступающего непосредственно в отопительные контуры. Для использования энергии солнечных батарей понадобится расширительный бак и насос , который будет откачивать воду из установок по достижению заданной температуры.

Плюсы гелиосистем:

• Трубчатые коллекторы просты в монтаже.
• Солнечные панели отличаются небольшой стоимостью и высокой производительностью в теплое время года.
• Оборудование подходит для эксплуатации в различных климатических зонах.

Внимание! Основным минусом солнечных коллекторов и батарей выступает их высокая стоимость и хрупкость.

Схема подключения ветряных генераторов

Установки представляют собой устройство с лопастями , при вращении которых вырабатывается электрический ток . Ветряки могут быть разных размеров и форм, что зависит от их назначения и особенностей местности.

При работе ветряных генераторов происходит зарядка аккумуляторов, которые впоследствии через преобразователь поставляют энергию для отопления зданий. Установки имеют два вида осей вращения — горизонтальный и вертикальный.

Фото 1. Схема подключения ветрогенератора в электросети через контроллер к бытовым приборам.

Оборудование с горизонтальным креплением лопастей предназначены для работы в той местности, где среднегодовая скорость ветра больше 5 м/с.

Ветряки с вертикальной осью вращения, благодаря своим компактным размерам, оптимально подойдут для использования в частных домах. Необходимая среднегодовая скорость ветряных потоков при этом должна быть выше трех метров в секунду.

Среди плюсов генераторов можно отметить экологичность, эргономичность и возобновляемость источника энергии . К недостаткам ветряков относят их нестабильность, низкую эффективность, высокую стоимость.

Геотермальный вид обогрева - надежность и долговечность?

Тепловые насосы представляют собой два контура с теплоносителями , соединяющиеся специальным оборудованием. Один из контуров находится ниже уровня почвы, а другой расположен в здании, которое он отапливает. Геотермальная отопительная система использует тепло, извлеченное из недр земли . В местах прокладки оборудования среднегодовая температура окружающей среды составляет 8-10 градусов.

Жидкость, которая находится во внешних контурах, нагревается от грунта либо воды и подается в насос, после чего прибор охлаждает вещество до отрицательных температур, а высвободившееся тепло перенаправляет во внутридомовую систему отопления. Геотермальное оборудование станет отличным вариантом для обогрева помещений при помощи низкотемпературных приборов.

Фото 2. Прокладка тепловых магистралей, которые располагаются горизонтально, ниже уровня промерзания земли.

Тепловые системы устанавливаются тремя способами :

• Горизонтальным.
• Вертикальным.
• Подводным.

К плюсам геотермального отопления можно отнести неиссякаемость природного ресурса, отсутствие выбросов вредных веществ в атмосферу, высокую эффективность системы. Минусами оборудования является небольшая температура теплоносителя во внутренних контурах (в пределах 35-60 градусов ), высокая стоимость установок.

Вам также будет интересно:

Когда на помощь приходит биотопливо

Биотопливо - это вещество, полученное из животного или растительного сырья , органических отходов промышленности, результатов человеческой жизнедеятельности. Биологическое топливо бывает разных видов, но самыми распространенными вариантами являются пеллеты либо брикеты .

Для отопления дома биотопливом нужно установить котел , который будет совместим с альтернативным источником энергии.

При сгорании вещество выделяет тепло, которое нагревает жидкость в системе отопления и обеспечивает поддержание нужной температуры.

Главным плюсом данного вида альтернативной энергии выступает его мобильность . В процессе использования биотоплива для обогрева зданий не выбрасываются вредные вещества в атмосферу. Основным минусом сырья является использование больших площадей под посев культур, из которых можно произвести это топливо.

Возможен ли монтаж альтернативного отопления своими руками

Большинство систем сложно установить самостоятельно, так как процесс монтажа требует специальных инструментов и навыков.

Схемы подключения ветрогенераторов подбираются индивидуально в зависимости от поставленной задачи. Ветряки подсоединяются к контроллеру , который заряжает аккумуляторы и передает электроэнергию на инвертор. Данная конструкция может прекрасно использоваться для обеспечения частного дома электричеством.

Тепловые насосы чаще всего устанавливаются вертикальным способом. Для монтажа оборудования понадобится бурение скважин на глубину более 50 метров. Размер контуров зависит от мощности теплового насоса. Иногда общая длина скважин достигает двухсот метров. Внешние контуры подключаются к насосу, который забирает из них тепло и передает его системе отопления дома. Низкотемпературное оборудование получает нагретый теплоноситель и отапливает здание.

Котлы для биотоплива монтируются на предварительно подготовленную стяжку, толщина которой составляет не менее 7 см. Для наиболее эффективной работы отопительной системы подключают буферную емкость, представляющую собой бак с водой.

Объем прибора рассчитывается в зависимости от мощности котла. Если отопительное оборудование является энергозависимым, то следует обеспечить подвод к нему электричества.

Дымоход, который устанавливают на котел для биотоплива, должен быть оборудован сборником конденсата и иметь диаметр не менее 18 сантиметров . Высота дымохода обычно составляет более четырех метров. Для защиты системы отопления от обратного давления и сифонного дренажа в нее монтируют обратный клапан, который располагается на трубе общей подачи воды. Регулировка жидкости и контроль температуры осуществляется при помощи балансировочного и смесительного клапанов.