Тепловые насосы

Тепловые насосы представляют собой вполне реальную альтернативу традиционным теплогенераторам и котлам. Принцип работы данной энергосберегающей системы несколько напоминает кондиционер, обеспечивающий перенос тепла из помещения на улицу.

Тепловой насос переносит тепло из земли в отапливаемое помещение, а обратно перемещает холод.

При работе теплового насоса энергия затрачивается не на выработку тепла, а исключительно на его перемещение.

Схема работы теплового насоса. Нажмите для увеличения.

Функциональные возможности данной системы позволяют получить ориентировочно 4,5 кВт тепловой энергии, затратив на ее транспортировку всего 1 кВт электрической энергии.

Тепловые насосы обладают высокой эффективностью, надежностью и экономичностью. Альтернативное отопление описываемого типа имеет всего один существенный недостаток — решение об его установки следует принимать только на нулевом цикле строительства.

Данное требование продиктовано большим объемом земляных работ.

Солнечные коллекторы

Несмотря на то, что отопление загородного дома солнечными панелями практически невозможно в суровом климате, не рассмотреть этот вид альтернативного источника энергии и тепла невозможно.

Наибольшей эффективности можно достичь лишь при интенсивном солнечном излучении – только в этом случае температура в помещениях будет максимально комфортной.

Разновидности

Солнечные системы нагрева теплоносителя (в нашем случае это раствор «вода-гликоль») условно можно разделить на пассивные и активные.

Первые объединены в один так называемый «водонагреватель», который располагается на кровле. Резервуар с теплоносителем находится выше отметки коллектора, а холодная вода в бак подается снизу.

Вторые же имеют конструктивное отличие от пассивных солнечных систем обогрева: сами солнечные коллекторы размещаются на кровле дома, а резервуар для теплоносителя – в доме.

Теплоноситель – вода, циркулирует в системе отопления с помощью насоса.

Чаще всего солнечные коллекторы применяются для хозяйственно-бытовых нужд – нагрева воды в баках-резервуарах.

Но в этом случае в зимнее время придется сливать всю воду из бака во избежание перемерзания.

Существуют два разных типа солнечных коллекторов: плоский и вакуумный (трубный).

Плоский коллектор представляет собой поглотитель солнечных лучей с остеклением по верху, имеющий слой фольгированной с внутренней стороны теплоизоляции.

Поглотителем выступает плоский лист металла, соединенный с системой трубопроводов.

Он «собирает» солнечное тепло, передавая его теплоносителю. Стекло не должно отражать бликов – для достижения максимального эффекта от световой энергии.

Трубный коллектор отличается от плоского только наличием вакуумных стеклянных труб, собранных в один пучок.

В каждую трубку вставляется поглотитель из листа стали – его можно вращать внутри, чтобы выровнять попадание солнечных лучей.

Трубные солнечные коллекторы дороже в монтаже и обслуживании, однако они дают больший эффект, нежели плоские за счет более длительного удержания солнечного тепла.

И те, и другие виды систем обогрева монтируются на кровле дома – в наклонной части.

В последнее время производители предлагают так называемые «солнечные» крыши, в которые уже вмонтированы солнечные панели, однако широкого распространения данный вариант не получил из-за нарушения герметичности кровельного покрытия.

Варианты выбора альтернативного отопления

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.

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.

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.

Преимущества применения тепловых насосов

Экономия. Если сравнить расходы на отопление с помощью теплового насоса с расходами на газовое оборудование, то получится внушительная сумма с разницей в пользу насосов. А все потому, что альтернативные источники в системе отопления — это тепловая энергия воды и земли.

Безопасная работа. Относительно взрыво- и пожароопасности отопительного оборудования, работающего на газу, электрический тепловой насос для отопления дома является вполне безобидным прибором! Сюда же можно отнести и простоту эксплуатации оборудования.

Универсальность применения. Тепловой насос может работать как на обогрев помещений, так и на их охлаждение (нечто сродни работе сплит-систем в режимах «тепло-холод»).

Полная автоматизация работы. В отличие от твердотопливных котлов, тепловые насосы не требуют постоянной загрузки топлива, к тому же они не нуждаются в постоянном контроле, осмотре, чистке.

А еще тепловому насосу не требуется подключение к магистральному газопроводу – это автономное отопление загородного дома, которое обеспечивается простым подключением к сети электропитания.

Механизм регулировки

Термостатический смесительный клапан

Применяют термостатический смесительный клапан и в схемах отопления радиаторного типа, но конвективная циркуляция воздуха (даже при сбалансированной вентиляции и тщательном утеплении) все равно оставляет нижние слои самой холодной частью комнаты.

Источником тепловой энергии может выступать как теплоцентраль, так и автономный котел. В любом случае котлы эффективно работают в стабильных режимах и не обеспечат плавной регулировки расхода теплоносителя в каждом отдельном помещении.

С этой целью в систему включают специальную арматуру с выбранными рабочими параметрами и конструкцией определенного типа. Установка смесительного клапана для теплого пола дает следующий стабилизирующий результат по нормализации температуры в доме:

Смесительные клапаны выполняют задачу объединения высокотемпературного контура нагрева с низкотемпературной разводкой тёплого пола, так как рекомендуемая температура в трубах под полом 40°C, а для воды на выходе из котла 70 — 90°C.

Принципы работы

Если теплоноситель слишком нагрет, в воду подмешивается холодная струя

Выполнение своей функции трехходовой клапан для теплого пола производит в таком порядке:

• горячий теплоноситель от котла направляется в распределительный коллектор, из которого расходится по петлям системы теплого пола;
• на пути движения установлен термосмесительный клапан, реагирующий на температуру нагрева воды;
• при температуре потока, превышающей заданную величину на регуляторе, на последнем открывается проход для подмешивания охлажденной воды из обратного трубопровода;
• в тройнике происходит перемешивание двух сходящихся потоков и выдача в систему теплоносителя желаемой температуры;
• при достижении баланса изменение внутренних сечений клапана прекращается.

Корпус клапана изготовлен из латуни, представляет собой 3 канала, сходящиеся к механизму регулировки. Использование 3 разных способов перемешивания водяных потоков выделяет 3 разновидности конструкций трехходового клапана.

Трехходовой термостат

В термостате смешиваются горячий и холодный поток

Заданную температуру поддерживает трехходовой термостатический клапан, который автоматически выполняет смешение горячего потока жидкости от нагревателя и остывшей воды из обратного трубопровода. Необходимость количественного изменения потоков определяется настройками термостата.

Такое изделие можно применять в системах тёплого пола (особенно сложной конфигурации), на радиаторных разводках и во внутреннем контуре горячего водоснабжения.

Автоматическое изменение температуры исходящего теплоносителя защищает человека от повышенных температур при порыве трубы. Если по какой-то причине прекращается поступление холодной воды, клапан автоматически закроет проток горячему напору из котла. Термочувствительный узел реагирует на величину нагрева и, соответственно меняет сечение входных отверстий, достигая требуемого баланса.

Схема расположения термостатического клапана для теплого пола выглядит так:

Дроссель напора – это устройство, обеспечивающее напор жидкости вне зависимости от перепада давления на входе и выходе. В паре с термоголовкой для теплого пола он стабилизирует работу всех контуров системы при изменении входящих условий.

3-ходовой термостатический клапан

Работа этого вентиля не такая сложная, как термостата. Регулируется исключительно входящий горячий носитель. Подробнее о работе трехходовых клапанов смотрите в этом видео:

Для анализа изменений температурных показателей в комплект к нему входит термоголовка для теплого пола, выполняющая роль исполнительного органа по сигналу с выносного датчика.

Тепловые насосы

Самое универсальное альтернативное отопление частного дома – установка тепловых насосов. Они работают по известному всем принципу холодильника, отбирая тепло у более холодного тела и отдавая в отопительной системе.

Состоит сложная на первый взгляд схема из трех устройств: испаритель, теплообменник и компрессор. Вариантов реализации тепловых насосов огромное множество, но наиболее востребованными считаются:

Самый дешевый вариант реализации – «воздух-воздух». По сути он напоминает классическую сплит-систему, однако электроэнергия затрачивается лишь на перекачивание тепла с улицы в дом, а не на обогрев воздушных масс. Это способствует экономии средств, при этом прекрасно обогревая дом на протяжении всего года.

КПД систем очень высок. На 1 кВт электроэнергии можно получить до 6-7 кВт тепла. Современные инверторы прекрасно работают даже при температурах -25 градусов и ниже.

«Воздух-вода» – одна из распространенных реализаций теплового насоса, у которой роль теплообменника играет змеевик большой площади, установленный на открытой местности. Дополнительно он может обдуваться вентилятором, заставляя остывать воду внутри.

Такие установки характеризуются более демократичной стоимостью и простым монтажом. Но они способны работать с высоким КПД исключительно при температурах от +7 до +15 градусов. Когда столбик опускается до отрицательной отметки, эффективность падает.

Самой универсальной реализацией теплового насоса является «грунт-вода». Она не зависит от климатической зоны, так как непромерзающий на протяжении всего года слой почвы имеется повсюду.

В данной схеме трубы погружаются в землю на глубину, где на протяжении всего года температура удерживается на уровне 7-10 градусов. Коллекторы могут располагаться вертикально и горизонтально. В 1-ом случае предстоит бурить несколько очень глубоких скважин, во втором – укладывать змеевик на определенной глубине.

Недостаток очевиден. сложные монтажные работы, которые потребуют высоких финансовых вложений. Прежде чем решаться на подобный шаг, следует посчитать экономическую выгоду. В районах с непродолжительными теплыми зимами стоит подумать и других вариантах альтернативного отопления частных домов. Еще одно ограничение – необходимо большая свободная площадь – до нескольких десятков кв. м.

Реализация теплового насоса «вода-вода» практически ничем не отличается от предшествующей, однако трубы коллектора прокладываются в грунтовых водах, незамерзающих на протяжении года, или близлежащем водоеме. Она обходится дешевле за счет следующих преимуществ:

• Максимальная глубина бурения скважины – 15 м
• Можно обойтись 1-2 погружными насосами

Котлы, работающие на биологическом топливе

Если нет желания и возможности обустраивать сложную систему, состоящую из труб в земле, солнечных модулей на крыше, можно заменить классический котел моделью, которая работает на биологическом топливе. Для них необходимы:

Подобные установки рекомендуется устанавливать совместно с рассмотренными ранее альтернативными источниками. В ситуациях, когда один из отопительных приборов не работает, можно будет воспользоваться вторым.

Принимая решение об установке и последующей эксплуатации альтернативных источников получения тепловой энергии, необходимо ответить на вопрос: как быстро они окупятся? Безусловно, рассмотренные системы обладают преимуществами, среди которых:

• Стоимость получаемой энергии меньше, чем при использовании традиционных источников
• Высокий КПД

Однако следует помнить о высоких первоначальных материальных затратах, которые могут достигать десятка тысяч долларов. Монтаж подобных установок назвать простым нельзя, поэтому проведение работ доверяется исключительно профессиональной бригаде, которая способна предоставить гарантию на результат.

Востребованность приобретает альтернативное отопление частного дома, которое становится более выгодным на фоне дорожающих традиционных источников тепловой энергии. Однако прежде чем начинать переоборудовать текущую отопительную систему, необходимо все рассчитать, рассмотрев каждый из предлагаемых вариантов.

Отказываться от традиционного котла также не рекомендуется. Его необходимо оставить и в определенных ситуациях, когда альтернативное отопление не выполняет своих функций, останется возможность согреть свой дом и не замерзнуть

Альтернативное отопление частного дома

Как заменить систему отопления

Полноценно заменить привычную систему отопления альтернативной вполне реально. И тому уйма примеров по всему миру.

К сожалению, у нас, пока, такая тенденция только зарождается. Но, учитывая неуклонный рост, цены на обычное топливо, распространение  альтернативных источников тепла будет набирать обороты.

Первое к чему нужно быть готовым, это весомые вложения на первоначальном этапе. Нужно выполнить немало расчетов, для достаточного обеспечения всего дома энергией, и составить схему расположения узлов.

После закупить необходимое оборудование. Для того, что бы расходы получились более демократичными последний пункт лучше выполнить своими руками.

Рассмотрим по-отдельности наиболее распространенные системы отопления без газа.

Тепловые насосы

Их действие основано на передачи тепла от источника с низким потенциалом в жилое помещение.

Интересно! Элементы системы тепловых насосов очень схожи с узлами самых обычных холодильников. В них есть теплообменник, испаритель, компрессор.

Фреон, через капиллярное отверстие, попадает в испаритель  и испаряется при резкой смене давления. Стенки испарителя, нагретые от геотермальных вод, передают тепловую энергию хладагенту.

Компрессор в свою очередь всасывает и сжимает хладагент, тем самым нагревает его до125 градусов, а затем отдает в конденсатор, направляя тепло в отопительный контур.

Охладившийся хладагент снова становится жидким. И весь процесс повторяется сначала. Тепловые насосы не могут  работать без электричества, поэтому их применение возможно лишь, если есть доступный источник электропитания.

Различают следующие виды тепловых насосов: грунт-вода, вода-вода, воздух-вода, воздух-воздух.

Насосы грунт-вода считаются наиболее универсальными из альтернативных источников отопления для зданий удаленных от города. Они менее привязаны к климатическим условиям.

Их универсальность обусловлена тем, что даже в зонах вечной мерзлоты на глубине десятков метров, температура грунта выше нуля.

Устройство, позволяющее забирать тепло у грунта, погружается в глубокие скважины, несколько десятков метров, отсюда ясно, что стоимость системы приличная.

Бурение только одной такой скважины оценивается в несколько тысяч рублей. А скважин требуется несколько.

Совет! Немного экономнее вариант насоса грунт-вода с горизонтальным коллектором.

Еще среди недостатков системы – требование немалых площадей для монтажа.

Насосы вода-вода уместны в случае, если около здания есть проточные грунтовые воды. Ценовая категория подобных систем невысокая и сложность выполнения доступная. Для нее необходим лишь один погружной зонд-теплообменник. Глубина погружения от 10 до 15 метров.

Насосы воздух-воздух самые дешевые. Примером подобного оборудования является сплит-система с режимом для обогревания.

Насосы воздух-вода функционируют на основе уличного воздуха. Теплообменник в таком случает, представляет собой радиатор с достаточной площадью оребрения, которая обдувается вентилятором. Системы также приятна в цене и проста в монтаже.

Недостатком будет то, что при снижении температуры воздуха теплоотдача падает.

Другие варианты альтернативного отопления дома

Солнечные аккумулирующие коллекторы

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 солнечных батарей 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.

ИК излучатели 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

Выбрать электрокотел> Огромный выбор, широкое распространение, легкость в монтаже и скромные габариты говорят в пользу самого обычного электрического котла .

Котел, насос, обогреватель или коллектор: за и против

Чтобы хотя бы примерно наметить для себя подходящий вариант, стоит ознакомиться с краткой информацией о каждом из них.

Котлы на различных видах топлива

Наиболее оптимальный вариант — котлы, функционирующие на жидком топливе. Они не требуют каких-либо дополнительных затрат по уходу, чем выгодно выделяются на фоне твердотопливных. На протяжении всего отопительного сезона они работают полностью автоматически.

Установка таких котлов производится в помещении с температурой воздуха не ниже +5°C, также важно наличие вытяжной вентиляции. В зависимости от выбранной модели такие котлы могут работать на керосине, солярке, отработанном масле. Емкость бака, как правило, составляет от 100 до 2000 л.

Также в продаже есть универсальные котлы, которые могут работать на разных видах топлива. Котлы на пеллетах работают путем сжигания прессованных древесных отходов. Большой популярностью пользуются устройства, работающие на биотопливе, в качестве которого выступают различные отходы: навоз, сорняки, пищевые отходы. В процессе гниения все это выделяет газ, который отлично горит и способен отдавать тепловую энергию в большом количестве. Такой вариант идеален для небольших участков.

Инфракрасные обогреватели

Инфракрасные обогреватели отличаются износостойкостью, эффективностью и максимальной простотой в монтаже. Плюс ко всему – доступная стоимость и широкий выбор моделей.

Радиаторы и трубы отопления

Помимо современных отопительных котлов не менее важными компонентами являются трубы и радиаторы. Они необходимы для эффективной передачи тепловой энергии воздуху в помещении. Во время проектирования системы необходимо решить две задачи – уменьшить тепловые потери при транспортировке теплоносителя по трубам и улучшить теплоотдачу батарей.

Любые современные радиаторы отопления должны не только иметь хорошие показатели теплопередачи, но и удобную для ремонта и обслуживания конструкцию. Это же касается трубопроводов. Их монтаж не должен вызывать затруднений. В идеале установку может осуществить сам владелец дома без применения дорогого оборудования.

Современные радиаторы отопления

Конструкция радиаторов отопления

Для увеличения теплоотдачи в качестве основного материала изготовления батарей все чаще используют алюминий. Он имеет хорошие показатели теплопроводности, а для получения нужной формы можно применять технологию литья или сварки.

Но нужно учитывать, что алюминий очень чувствителен к воздействию воды. Современные чугунные радиаторы отопления лишены этого недостатка, хотя и обладают меньшей энергоемкостью. Для решения этой проблемы была разработана новая конструкция батарей, у которых водяные каналы изготавливаются из стальных или медных труб.

Эти современные трубы для отопления практически не подвергаются коррозии, имея минимальные размеры и толщину стенок. Последнее необходимо для эффективной тепловой передачи алюминию энергии от горячей воды. У современных радиаторов отопления есть несколько преимуществ, заключающихся в следующем:

• Долгий срок эксплуатации – до 40 лет. Однако он зависит от условий работы и своевременного выполнения прочистки системы;
• Возможность выбора способа подключения – верхнее, нижнее или боковое;
• В комплектацию может входить кран Маевского и терморегулятор.

В большинстве случаев модели современных чугунных радиаторов отопления делают дизайнерскими. Они имеют классические формы, некоторые из них изготавливаются в напольном варианте с элементами художественной ковки.

КПД радиатора отопления зависит от правильной установки и способа подключения. Это обязательно учитывается при монтаже системы.

Современные трубы отопления

Полимерные трубы для отопления

Выбор современных труб отопления во многом зависит от материала их изготовления. В настоящее время чаще всего используют полимерные магистрали из полипропилена или сшитого полиэтилена. Они имеют дополнительный армирующий слой из алюминиевой фольги или стекловолокна.

Однако они имеют один существенный недостаток — относительно низкий порог температурного воздействия до +90°С. Это влечет большое температурное расширение и как следствие – повреждение трубопровода. Альтернативой полимерным трубам могут служить изделия из других материалов:

• Медные. С точки зрения функциональности медные трубопроводы соответствуют всем требованиям к отопительной системе. Они просты в монтаже, практически не изменяют форму даже при экстремально высоких температурах теплоносителя. Даже при замерзании воды стенки медных магистралей будут расширяться без повреждения. Недостаток – высокая стоимость;
• Нержавеющая сталь. Она не подвергается ржавлению, ее внутренняя поверхность имеет минимальный коэффициент шероховатости. К недостаткам можно отнести стоимость и трудоемкий монтаж.

Как правильно подобрать оптимальную комплектацию современного отопления? Для этого необходимо воспользоваться комплексным подходом – сделать правильный расчет системы и согласно полученным данным выбрать котел, трубы и радиаторы с соответствующими эксплуатационными характеристиками.

В видеоматериале показан пример современного отопления дома с помощью системы теплый пол:

Тепловые насосы грунт-вода

Данные устройства являются самыми универсальными альтернативными источниками отопления загородного домовладения в плане зависимости от климатической зоны.

Принцип их функционирования основан на том, что даже на глубине нескольких десятков метров в районах вечной мерзлоты, температура грунта превышает ноль градусов.

Теплообменники, предназначенные для отбора тепла у грунта, представляют собой зонды, которые погружают в специальные скважины. Требуется прокладка магистралей, длина которых превышает не один десяток метров, а помимо высокой цены насоса и сама стоимость его монтажа немаленькая. Так бурение одной скважины обходится примерно в несколько тысяч рублей на один погонный метр, а ведь она нужна не одна. Кроме этого, еще требуется установить насос и погрузить в скважину зонды.

Немного дешевле будет стоить монтаж насоса грунт-вода, имеющего горизонтально расположенный коллектор. Теплообменники погружают в траншеи ниже, чем находится уровень промерзания. Недостаток такого отопления заключается в большой площади, необходимой для установки теплового насоса. Полученное тепло расходуется на подогрев воды для бытовых нужд и передачи тепловой энергии отопительным приборам.

Возобновляемые природные источники тепловой энергии

Однако существуют такие системы и источники тепла, затраты на эксплуатацию которых существенно ниже, чем во всех описанных выше случаях, в том числе и при газовом отоплении. Речь идет о возобновляемых природных источниках тепловой энергии:

1. Энергия ветра.
2. Тепло земли.
3. Солнечная энергия.

Энергия ветра

Предназначенные для индивидуального использования ветроэнергетические установки (ВЭУ) в основном применяются для производства электрической энергии для решения задач энергообеспечения дома.

В основе принципа действия данных установок лежит процесс вращения колеса при помощи силы ветра с последующей выработкой электрической энергии.

Схема работы отопления от энергии ветра. Нажмите для увеличения.

Эффективность использования ВЭУ существенно увеличивается при дополнительном использовании источников бесперебойного питания, гелиевых аккумуляторных батарей либо дополнительных фотоэлектрических панелей.

Основной недостаток ВЭУ — использование энергии ветра на полную мощность в наших климатических условиях возможно лишь 70-110 дней в году.

Тепло земли

Альтернативное отопление в частном доме может быть выполнено в виде теплового насоса, обеспечивающего сбор низкотемпературной тепловой энергии грунта, повышение ее теплового потенциала и транспортировку в систему теплоснабжения дома.

Тепловые насосы безопасны с экологической точки зрения, экономичны, способны утилизировать практически любой вид низкотемпературной теплоты.

Схема отопления дома энергией земли. Нажмите для увеличения.

К недостаткам данного варианта устройства систем теплоснабжения (отопление, горячее водоснабжение, кондиционирование воздуха) относится относительная сложность монтажа и установки, которую обязательно нужно производить при устройстве нулевого цикла из-за большого объема земляных работ.

Солнечная энергия

Использование солнечной энергии относится к разряду наиболее перспективных направлений, в том числе и в условиях умеренного климата. Принцип действия подобных систем довольно прост.

Принцип работы солнечных батарей. Нажмите для увеличения.

В гелиоколлектор поступает солнечная энергия, где производится ее преобразование в тепловую. Теплоноситель обеспечивает передачу тепловой энергии в системы отопления, горячего водоснабжения либо аккумулятор, откуда производится ее конечное потребление.

Основное достоинство солнечного отопления — практически «дармовой» возобновляемый источник энергии на протяжение круглого года.

Из недостатков можно отметить первоначальные затраты по монтажу системы и нежелательность использования в частном жилом доме в качестве основного источника тепла.

Послесловие

В данной статье мы довольно кратко рассмотрели отопление частного жилого дома, альтернативное газовому. Надеемся, что после ее прочтения вы сможете выбрать наиболее оптимальный для вас источник отопления либо отдадите предпочтение комбинации описанных выше схем.

Сборка и подключение ветрогенератора

Вторым по популярности источником альтернативной энергии является ветер. Самодельные ветрогенераторы позволяют обеспечить дом теплом с минимальными затратами.

Первый этап. Выберите подходящий тип конструкции и ее мощность. Новичкам рекомендуется отдавать выбор в пользу наиболее популярных вертикальных ветрогенераторов. Мощность подбирайте индивидуально. Повышение мощности ветрогенератора осуществляется путем увеличения размера рабочего колеса и добавления дополнительных лопастей.

Однако помните, что чем мощнее будет устройство, тем более сложной будет его балансировка.Оптимальным вариантом для самостоятельного изготовления является ветряк с рабочим колесом диаметром порядка 2 м и 4-6 лопастями.

Второй этап. Сделайте фундамент для ветрогенератора. Достаточно элементарного трехточечного основания. Глубину и площадь конструкции определяйте индивидуально с учетом характеристик почвы и особенностей климата в месте строительства.

Установку мачты выполняйте не ранее полного застывания основания, т.е. примерно через 1,5-2 недели. Вместо фундамента вы можете использовать растяжки. Это еще более простой вариант установки мачты. Выройте небольшой котлован глубиной примерно 50-60 см, установите в него мачту ветрогенератора и надежно закрепите конструкцию с помощью обыкновенных растяжек.

Третий этап. Изготовьте лопасти. В домашних условиях для этого прекрасно подойдет металлическая бочка

Вам нужно разделить емкость на одинаковые части в количестве равном числу выбранных лопастей.Предварительно нанесите отметины, важно, чтобы лопасти имели строго одинаковый размер.Вырежьте лопасти будущего ветрогенератора. В этом вам поможет болгарка

При отсутствии болгарки можно обойтись ножницами для резки металла.

Четвертый этап. Зафиксируйте заготовку на генераторе с помощью болтов, а затем отогните лопасти. От того, насколько сильно будут отогнуты лопасти, зависят многие параметры работы ветрогенератора. Какие-то конкретные рекомендации в этом плане дать нельзя. Определить подходящий угол вы сможете только опытным путем.

Пятый этап. Подключите к генератору электропровода и соедините элементы системы в цепь. Зафиксируйте генератор на мачте ветряка, после чего подключите провода к мачте и включите в цепь генератор и аккумулятор. Дайте нагрузку при помощи проводов. На этом ветрогенератор готов. Можете подключать его к системе водяного отопления посредством все тех же накопительных емкостей.

При желании вы можете собрать и установить несколько ветряков, если одного устройства недостаточно для полноценного обеспечения дома теплом.

Таким образом, использование альтернативной энергии – это очень перспективное направление, однозначно заслуживающее внимания. Теперь и вы можете почувствовать себя частью современного мира и существенно сэкономить на обогреве, собрав простую ветряную или солнечную установку. Следуйте инструкции, и все получится.

Разновидности альтернативных систем отопления

Альтернатива газовому отоплению представляет собой, как правило, автоматизированные системы теплоснабжения, использующие на практике современные технологии и новейшие разработки.

Данные системы — идеальное решение для собственников частных и загородных домов, особенно расположенных на удалении от мест прокладки газопроводной сети.

Альтернативное отопление может иметь следующие разновидности:

1. Дизельное.
2. Электрическое.
3. Твердотопливное (уголь, брикет, дрова и т.д.).
4. Природные возобновляемые источники (энергия ветра, тепло земли, солнечная энергия и т.д.).

Какой из перечисленных выше вариантов наиболее оптимален для применения в загородном частном доме? Для ответа на данный вопрос рассмотрим преимущества и недостатки каждого из них с точки зрения эффективности и экономичности.

Использование дизельного топлива

Одним из основных преимуществ использования дизельного топлива для обогрева частного дома является относительно невысокая стоимость монтажа тепловой установки, производящей выработку тепловой энергии.

Любые другие виды отопления, принцип действия которых основан на сгорании топлива с последующим выделением тепла, требуют гораздо больших затрат на установку, чем работающие на жидком топливе котлы.

К основным недостаткам данной системы можно отнести именно высокую стоимость эксплуатации и необходимость регулярного обслуживания и наблюдения за системой.

Электрическое отопление

Электрическое отопление — неплохая альтернатива газовому отоплению в загородном либо частном жилом доме.

Данную систему характеризует простота в установке и эксплуатации, высокий уровень автоматизации, обеспечивающий надежную и качественную работу всей системы.

Электрическое отопление может быть отрегулировано на каждую комнату в отдельности. Нажмите для увеличения.

Кроме этого, работающие на электричестве обогревательные системы отличаются практически максимальным значением коэффициента полезного действия (около 100%).

Перечень многочисленных преимуществ могут дополнить небольшие габаритные размеры отопительных систем и возможность их установки практически в любом помещении.

Электрическое отопление может быть отрегулировано на каждую комнату в отдельности.

К недостаткам системы относится высокая стоимость электрической энергии, зависимость стабильной работы от наличия тока и качества электрической сети.

Теплопоступления от сварочных трансформаторов.

Сварочные трансформаторы могут размещаться в помещении, где производятся сварочные работы и вне этого помещения. Вся электрическая мощность, подводимая к трансформаторам, превращается в теплоту.

Если сварочные работы проводятся в том же помещении, где установлены трансформаторы, тепловыделения от них составят:

Qтр. = 1000 ∑Nуст × Кодн × Кзагр × Кисп × Кт, Вт

где: ∑Nуст — суммарная установленная мощность трансформаторов, в кВт — принимается по паспорту);Кодн — коэффициент одновремённости принимается в пределах 0,5 ÷ 1 — при нескольких единицах установленного оборудования часть из них может не работать;Кзагр — коэффициент загрузки в долях единицы принимается в пределах 0,5 ÷ 0,8 или по заданию электриков-технологов;Кисп — коэффициент использования мощности в долях единицы, принимается в пределах 0,7 ÷ 0,9;Кт — коэффициент, учитывающий количество теплоты, поступившей в воздух помещения от обработанных деталей, находящихся в помещении ограниченное время.

Этот коэффициент можно определить, если рассчитать теплопоступления от остывающих материалов.

Qостыв = С × G ( tмат. — tв ), кДж

С — удельная теплоёмкость материала остывающего изделия, кДж/(кг × ºС);G — масса остывающего изделия, кг;tмат. — начальная температура материала изделия, ºС;tв — начальная температура воздуха в помещении, ºС.

Если сварочные трансформаторы находятся вне помещения, где производятся сварочные работы, теплопоступления в помещение сварочных работ определяются по формуле:

Qмех.обр. = 1000 ∑(ζ × Nуст) Кодн × Кзагр × Кисп × Кт, Вт

где: ζ — коэффициент полезного действия трансформаторов в долях единицы – принимается по каталогу или паспорту трансформатора.

Отопление частного дома по типу рассол-вода посредством теплового насоса

Альтернативное отопление при помощи солнечных теплоаккумулирующих панелей будет напрямую зависеть от интенсивности солнечных лучей, которая является разной в различное время года. В ночное время и в пасмурную погоду солнечного излучения не хватает для работы коллекторов.

Частые причины перехода на альтернативное отопление

Основная причина, по которой используются альтернативные источники отопления частного дома, – это регулярное подорожание многих видов энергоносителей. К ним можно отнести газ, природный уголь, электроэнергию и другие разновидности.

Сегодня для отопления частного дома чаще всего используются газовые магистрали. Стоимость такого отопления является самой приемлемой, но и она постоянно повышается. Поскольку газ является энергоресурсом, который рано или поздно иссякнет, тенденция к росту цен будет сохраняться постоянно. В такой ситуации альтернативное отопление можно назвать не только выгодным с экономической точки зрения, но и прогрессивным, поскольку в качестве источников тепла используются восполняемые ресурсы. В итоге древесина и не восполняемые ископаемые ресурсы не расходуются.