Альтернативные котлы отопления для частного дома. Использование энергии ветра. Обустройство альтернативного отопления

Подобным термином именуются альтернативные виды отопления частных домов, принцип работы которых основан на использовании энергии, относящейся к возобновляемой, за которые некому платить.

Сюда же включаются виды отопления, при реализации которых подобным образом удаётся выработать хотя бы какую-то часть тепла.

Альтернативное отопление частного дома своими руками достаточно часто выполняется с применением инфракрасных отопителей. Их конструкций в торговых сетях предлагается всё больше. Изделия весьма просты и удобны в эксплуатации, предлагаются по вполне приемлемым ценам.

Основа подобных отопительных устройств – инфракрасная плёнка. Наиболее часто встречающиеся варианты: тёплые полы и тёплые плинтусы.

Альтернативные источники отопления можно использовать и подключать в качестве:

• дополнения к центральному источнику тепла (например, газовому котлу);
• основной источник обогрева всего дома.

Владельцы личных домовладений уделяют много внимания, рассматривая альтернативные источники отопления частного дома. Причём ими данная категория устройств трактуется более широко.

Сюда включают традиционные котлы, функционирующие на биологическом топливе, инфракрасное отопление, ветрогенераторы, солнечные батареи, коллекторы и насосы тепловые.

Рассмотрим альтернативные способы отопления более подробно.

Применение тепловых насосов (ТН) для обогрева помещений

Причина этого заключается в том, что указанная технология наиболее отработана.

Принцип работы изделия, в двух словах, характеризуется, как «холодильник наоборот». Это устройство вбирает тепло из окружающей среды (воздух, грунт или вода) и перенаправляет его на альтернативное отопление помещений. В основу работы ТН положен физический принцип Карно.

Заправленный в замкнутый контур устройства хладагент подаётся на испаритель, где расширяется с одновременным понижением давления и возрастанием объём. Параллельно хладагент частично испаряется, в связи, с чем падает температура последнего.

Охлаждённый, он начинает интенсивно аккумулировать энергию, отбирая её у стенок испарителя, соединённого с теплообменником. В последнем интенсивно перемещается теплоноситель, неформально именуемый «рассолом». В ходе указанных манипуляций в систему поступает тепловая энергия, аккумулированная в недрах земли.

Производители и торговые сети предлагают альтернативные источники отопления частного дома в виде ТН четырёх основных групп, различающихся видами тепловой энергии, которую они привлекают для отопления помещения:

1. Насосы геотермальные (как горизонтальные, так и вертикальные) осуществляют обогрев за счёт использования тепла подземных вод. Так называемая схема «вода-вода»;
2. Тепловые насосы, работающие за счёт тепловой энергии, получаемой из открытых водоёмов природного происхождения (море, озеро, река и т.п.). Реализована схема «вода-вода»;
3. Аккумулирование для отопления тепла, содержащегося в воздухе, осуществляется по схеме «воздух-вода»;
4. Если насос извлекает энергию грунта, то работа идёт по схеме «грунт-вода».

Солнечная энергия или гелиосистемы для отопления дома

На сегодня она, чаще всего, используется для обогрева помещения по одному из двух вариантов:

• Солнечная энергия трансформируется напрямую в электроэнергию. Затем аккумулированное электричество используется для работы ТЭНов.
• Солнечная энергия идёт на прямой обогрев теплоносителя. Последний ЕЦ, либо ПЦ проходит по отопительным приборам, прогревая через них помещения дома.

Минусами аналогичных систем являются пасмурные дни, и, неизбежно сменяющая день, ночь. Поэтому используют солнечные коллекторы параллельно с разнообразными электрообогревателями.

Альтернативное отопление своими руками в данной версии предусматривает, что реальная температура теплоносителя контролируется встроенными датчиками и, если её значение опускается в ночное время или в пасмурную погоду ниже фиксированного минимально разрешённого, то автоматически включается электрообогреватель.

Как правило, любая солнечная батарея комплектуется не только инвертором и контроллером, благодаря которым формируется U=12/24 В (по I const) но и ёмкой аккумуляторной батареей, в которой аккумулируются излишки электроэнергии, выработанной в светлое время суток.

Альтернативные источники отопления дома, выполненные по указанным схемам, при необходимой площади фотоэлементов и соответствующих ёмкостях АБ, возможен вариант реализации полностью автономной системе отопления.

Применение котлов на биотопливе

Самостоятельное устройство систем отопления, состоящих из сложной конструкции труб в почве или солнечных коллекторов на крыше дома, можно заменить установкой специального котла, работающего на экологически чистом биотопливе.

Обогрев частного дома при помощи электрических или газовых котлов не всегда бывает оправданным и экономически выгодным.

Для растопки биокотла можно использовать:

• дрова;
• брикеты и пеллеты (например, из опилок или торфа);
• биогаз;
• древесные гранулы и щепа и пр.

Наилучшим топливом для подобного котла считаются брикеты, так как они долго горят и сохраняют тепло.

Использование энергии ветра

Они имеют вполне приличную производительность и взвешенное соотношение эффективности работы устройства и его стоимости.

Такие альтернативные системы отопления частного дома обладают существенным недостатком, имеют большие размеры. Например, ветрогенератор, рассчитанный на выработку 4 кВт электроэнергии, имеет очень большие крылья (до 10 метров). Альтернативные виды отопления с использованием ветра полной мере обладают всеми недостатками, которыми «болеют» имеющиеся в настоящее время гелиосистемы.

В этой статье мы рассмотрим Альтернативное отопление частного дома, когда вы оказались без газа и электричества, как сделать отопление своими руками? Об этом подробнее в этой статье>>

Передовые страны всего мира уже давно переходят на альтернативные источники энергии. Это приносит огромное количество плюсов, как для самих хозяев, так и для окружающей среды. Как подобрать подходящий вариант отопления своего дома и не пожалеть о сделанном выборе?

Какая система может полностью обеспечить здание теплом, а какая лишь дополнит основное?

Система напрямую связана с интенсивностью солнечного света. В холодное время года и в пасмурные дни вырабатываемая энергия не может покрыть нужд жилого дома в полном объеме.

Однако применение оптимально в качестве дополнительного источника.

Есть коллекторы с вакуумной трубой и плоские. В условиях летнего освещения производительность обоих видов будет равной. А вот в зимнее время вакуумный будет доминировать. Плоские коллекторы могут нагревать воздух до 60 градусов. Вакуумные – до 90. Также их обоих можно применять для подогрева воды.

Ветряки

Основным узлом является ветрогенератор (вертикальные или горизонтальные). Далее идут: лопасти, мачта, флюгер, контроллер, аккумуляторные батареи, инвертор. Ветер вращает лопасти, прикрепленные к мачте высоко от земли.

От высоты напрямую зависит производительность всей конструкции. Вращение лопастей воздействует на ротор генератора. Тот производит электроэнергию, преобразующуюся с помощью контроллера в постоянный ток.

Электричество накапливается в аккумуляторных батареях. На выходе из батарей ток поступает на инвертор, где преобразуется в переменный частотой 50Гц и напряжение в 220 Вт.

Инфракрасные излучатели

Их ещё называют экообогреватели. Их работа построена на отдаче тепла в виде инфракрасного излучения предметам, а он в свою уже передают его воздуху. Подобные системы способны обогревать и комнаты жилого здания и людей на открытом воздухе.

Дают значительную экономию в отоплении, за счет направленного обогрева только необходимого сегмента пространства. Могут крепится на стену, потолок, устанавливаться на пол.

Водородные котлы (наноспособ)

Относительно новый способ альтернативного отопления. Система водородного котла работает от реакции водорода с кислородом. Взаимодействие этих двух веществ дает молекулы H2О и тепло около 40 градусов. Именно оно и пускается на обогрев воздуха.

Электрокотлы

Так как с каждым годом наблюдается неумолимый рост цен на различные теплоносители, то альтернативное отопление дома становится все более актуальным. Владельцы частных домов или дачных построек ищут самые разнообразные методы организации отопительной системы. Любой вариант отопительной системы, которая не входит в категорию стандартных систем, имеет как свои достоинства, так и недостатки.

Типы альтернативного отопления

Для многих владельцев частных или загородных домов отказ от такой системы, которая работает на газе, уже является альтернативным решением. Многие стремятся к тому, чтобы организовать полностью автономную отопительную систему, которая может аккумулировать тепло солнечных лучей.

Те, кто заботятся о природе и окружающей среде, останавливают свой выбор на экологически чистых отопительных системах. Для многих также важен такой показатель, как влажность воздуха в доме при работе той или иной системы.

Природные источники энергии сейчас доступны для организации различных отопительных систем, но они стоят довольно дорого.

Конечно, они окупятся через 8-10 лет, но не каждого устроит ждать столько времени. Если судить в общем, то все современные альтернативные системы отопления частного дома выделяются большим разнообразием. Среди альтернативных устройств, необходимых для организации отопительной системы, можно выделить такие, как:

• Котлы, работающие на топливе жидкого или твердого типа, а также на топливе биологического происхождения.
• Тепловые насосы, которые функционируют благодаря энергии геотермального характера.
• Солнечные коллекторы, которые способны собирать тепло от солнечных лучей.
• Различные обогреватели инфракрасного типа.

Еще не так давно к альтернативному отоплению дома можно было отнести такое приспособление, как «теплый пол». Он появился на рынке относительно недавно, но уже многие относят теплый пол к обычным системам.

Некоторые все еще предпочитают традиционные отопительные системы, так как думают, что такие системы не могут доставить проблем. Кто-то ошибочно полагает, что газовые отопительные системы характеризуются исключительно своими преимуществами. На сегодняшний день посредством таких отопительных систем обогреваются тысячи домов, но, в то же время, растут и требования к качеству подобных систем.

Подключение газового котла к магистрали не является простым процессом. Кроме того, что это достаточно трудный технологический процесс, перед подключением отопительной системы к магистрали необходимо собрать некоторые документы. Еще одним минусом газового отопления является постоянный рост тарифов на газ.

Качество такой отопительной системы тоже не всегда радует и соответствует требованиям владельцев частных домов. Котел не позволяет обогреть помещение максимально равномерным образом. Температура в той части помещения, где находятся радиаторы, всегда будет выше, чем температура в центральной части комнаты.

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.

Брикеты – это такое топливо, благодаря которому можно организовать автоматическую подачу топлива в котел.

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.

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.

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.

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.

Если не так давно солнечные батареи считались дорогим удовольствием, то на сегодняшний день они входят в категорию более доступных методов обогреть загородный коттедж или частный дом.

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.

Инфракрасное отопление и система «теплый пол»

Все большей популярностью в последнее время пользуется такой тип отопления, который работает благодаря инфракрасным отопительным приборам. Такие устройства достаточно просты в установке, а также входят в доступную ценовую категорию. Помимо вышеперечисленных преимуществ, они выделяются своими компактными габаритами и способны украсить интерьер любого помещения.

Инфракрасная пленка, используемая при установке такой системы, как «теплый пол», тоже пользуется в последнее время широкой популярностью.

Ее монтаж не выделяется особой сложностью, так как укладывается она под таким слоем напольного покрытия как декоративный слой. В сущности, теплый пол – это уже не альтернативное отопление домов, а порой – и основное.

Еще одна система, которая набирает популярность, носит название «теплый плинтус». Устанавливается такая система вдоль стен. Стены нагреваются в первую очередь и раздают тепло в помещение. Также стены не дают теплу выйти наружу. Такая система обладает таким свойством, как равномерное нагревание воздуха во всех частях помещения. Такие альтернативные источники отопления дома выделяются простотой в монтаже и не требуют больших затрат на приобретение.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Вконтакте

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