Альтернативное отопление дома

Альтернативное отопление частного дома без электричества и газа

Хозяевам частных особняков приходится решать массу задач. И одна из них – как обогреть дом, если рядом с домом не проходит газовая магистраль, электричество подается с перебоями и с твердым топливом тоже бывают проблемы? Рассмотрим отопление без газа за счет альтернативных источников получения тепловой энергии и варианты обустройства тепловых магистралей. Предложенные способы создания теплосистемы могут быть основными, вспомогательными или сочетаться в различных допустимых вариантах.

Замена системы отопления в частном доме

Жизнь в частном доме обладает массой преимуществ, поэтому многие горожане выбирают свободные просторы загородного участка, дающие намного больше преимуществ, чем стандартные квартиры. Обладая знаниями и умениями, можно создать комфорт на дачном участке и жить в свое удовольствие с начала весны и до начала зимы, переезжая в город только на период суровых морозов. А если правильно подобрать альтернативное отопление частного дома без газа и электричества, то дача станет пригодной для круглогодичного проживания.

Замена тепловой системы в доме потребует первоначальных вложений. Затраты могут быть существенными, но они окупаются и довольно быстро, если дом эксплуатируется в постоянном режиме проживания.

Что еще придется учитывать:

  1. Быть готовым к проведению точных расчетов, чтобы обеспечить энергией все системы, бытовую технику.
  2. Потребуется составление проекта с указанием расположения основных, вспомогательных узлов.
  3. После этого наступает этап покупки оборудования. Это лучше делать самостоятельно или с помощью мастера, который потом будет тянуть тепловую магистраль.

На заметку! Чем тщательнее проводились расчеты, тем меньше денег потребуется на закупку оборудования.

Разберемся в самых распространенных системах отопления без применения газа.

Тепловые насосы

Принцип работы оборудования заключается в отборе энергии у источников с низким потенциалом и последующей передачей тепла для дальнейшего прогрева теплоносителя, который затем транспортируется по трубам отопления. Конструкция тепловых насосов напоминает узел холодильника, тут тоже есть теплообменник, испаритель, компрессор.

Работает вся схема на физических свойствах поддержания постоянной плюсовой температуры в низкопотенциальных источниках энергии – это воздух, вода, земля. Первый контур теплоносителя прогревается до температуры окружающего источника, затем передает энергию хладагенту, компрессор всасывает и сжимает хладагент, нагревая вещество до +125 С, затем транспортирует в конденсатор, который направляет тепло в контур отопления. После охлаждения хладагент становится жидким и цикл нагрева возобновляется.

На заметку! Тепловые насосы являются энергозависимыми агрегатами, без электричества они не работают.

Различается три типа тепловых насосов:

  1. Земля-вода. Универсальные альтернативные источники энергии для частного дома, который удален от города. Такие насосы не привязаны к климатическим условиям, забор тепловой энергии осуществляется с глубин грунта ниже точки промерзания, поэтому оборудование показано для обогрева домов любой площади. Размещение контура может быть вертикальным с бурением скважин, горизонтальным – с выкладкой по плоскости грунта.

Важно! Стоимость обустройства системы зависит от типа монтажа. Бурение вертикальных шахт проводится с применением спецтехники – это дорого, горизонтальная выкладка дешевле, но нужно много свободной площади. Для отопления дома в 200 м2 контур выкладывается на 6 сотках.

  1. Вода-вода. Оптимальный вариант теплового насоса (ТН) для хозяев домов, рядом с которыми есть озеро, пруд или река. Цена оборудования ниже, монтаж проще. Для отбора низкопотенциальной энергии требуется погружной зонд-теплообменник, уровень заглубления составляет 10-15 метров.
  2. Воздух-воздух . Это самые недорогие ТН. Пример насоса воздух-воздух – сплит система. Теплообменник – это радиатор с большой площадью оребрения, обдуваемой вентилятором. Система имеет один недостаток – при понижении температуры за окном от -15 С функциональность прибора значительно снижается.

Прочие варианты альтернативной тепловой системы для дома

Рассматривая, как обогреть дом без газа, хозяину следует обратить внимание на следующие нюансы:

  • финансовые возможности – некоторые виды оборудования стоят очень дорого;
  • доступность иных видов топлива – это твердые виды, баллонный газ, отработанное масло;
  • степень утепления дома – ни одна система отопления не сработает с должной функциональностью, если строение плохо утеплено.

Также следует обратить внимание на региональные климатические условия и количество солнечных дней. Эти параметры влияют на показатели нагрева теплоносителя, в регионах с мягкими зимами обустроить альтернативное солнечное отопление можно как основное, а в регионах с суровыми климатическими условиями – только в качестве вспомогательного.

А теперь подробнее о возможных вариантах формирования теплосистемы без применения газа.

Солнечные аккумуляторы и коллекторы

Солнечное отопление дома – самый экономный способ без газа, но только при условии достаточного количества солнечных дней. В пасмурные дни и ночное время суток энергии будет недостаточно для обеспечения нужд хозяев дома в полном объеме.

На заметку! Для накопления энергии в схему интегрируются накопительные аккумуляторы, которые отдают запасы в нужное время суток.

Коллекторы различаются на плоские и оснащенные вакуумной трубой. В теплое время года при условии избытка солнца работоспособность приборов будет равной, а в зимнее время вакуумный коллектор показывает большую производительность. Оба вида агрегатов можно использовать для обустройства ГВС. Уровень прогрева воздуха плоскими коллекторами составляет +60 С, вакуумными +90 С.

Приборы для получения энергии из воздуха сегодня особенно популярны в странах Европы. Ветрогенераторы бывают вертикальными, горизонтальными. Вне зависимости от типа агрегаты оснащены лопастями, мачтой, флюгером, контроллером, аккумуляторами батареями и инвертором. Потоки воздуха вращают лопасти ветряка, которые закреплены на самом конце мачты. Размер стойки подбирается очень точно – если длина малая, ветра будет немного, при избыточном удлинении мачты потоки воздуха могут ее попросту сломать.

В процессе вращения лопастей энергия передается на ротор генератора, который производит электрическую энергию и направляет ее в контроллер – этот прибор преобразует энергию в постоянный ток. Накопление энергии осуществляется в аккумуляторах, на выходе из которых ток из постоянного преобразуется в переменный посредством инвертора. В итоге получается стандартный переменный ток с напряжением в 220 В и частотой в 50 Гц.

Инфракрасные излучатели

Инфракрасные лучи – альтернативные системы отопления, которые работают по принципу солнечного света. Сначала нагреваются предметы, расположенные в зоне воздействия лучей, а потом тепло от предметов передается воздуху. Такой нагрев считается оптимальным для здоровья человека, не сушит воздух. Дополнительный плюс – тепло долго сохраняется, даже если ИК-обогреватели уже выключены, а это неплохая экономия финансов.

Выпускаются ИК-обогреватели в разных видах, монтируются на полы, потолки, стены. Минус в локальности прогрева, чтобы обогреть большие площади необходимо покупать несколько приборов. К тому же следует внимательно выбирать обогреватели по длине луча – чем он длиннее, тем большее пространство может прогреть один прибор.

Водородный котел (наноспособ)

Принцип работы котла основан на физических свойствах взаимодействия молекул водорода и кислорода. В процессе расщепления атомов высвобождается огромное количество тепловой энергии, которая применяется для прогрева теплоносителя. К достоинствам схемы можно отнести простоту монтажа оборудования и возможность интеграции в любую систему отопления. Недостатком считается сложность доставки основного энергоносителя – водород можно транспортировать только при низкотемпературном режиме.

Важно! Отопление на водороде считается взрывоопасным, поэтому следует позаботиться об обеспечении максимальной защиты. Просчет проекта, составление схемы лучше поручить профессионалам.

Водородное отопление прогревает теплоноситель до температуры от +45 С, а это стандартные параметры для контуров теплого пола. Поэтому водородные котлы можно применять как для магистралей обычного типа с трубопроводом, радиаторами, так и для обустройства схемы теплых полов.

Электрические котлы

Энергозависимые источники тепла, которые выпускаются в широком ассортименте.

К преимуществам относятся:

  • многообразие вариантов;
  • простота монтажа;
  • отсутствие разрешительных документов на установку;
  • возможность применения котлов в качестве основного или дополнительного источника энергии;
  • многофункциональность.

Электрокотлы – оборудование, которое работает от электрического тока, поэтому расходы на отопление могут быть значительными. Сократить затраты поможет установка двухтарифного счетчика с ночным сниженным тарифом. Для накопления тепловой энергии в схему встраиваются аккумуляторные баки, также рекомендуется дополнить систему контроллерами температуры нагрева теплоносителя.

Важно! При правильном оборудовании магистрали хозяин может неплохо сэкономить – днем прогрев будет поддерживаться на минимально допустимых температурах, а основная раздача и накопление тепла будет производиться в ночное время, когда тарифы на электроэнергию снижены.

Биотопливо

В эту группу входят различные производственные остатки в виде шелухи сельскохозяйственных культур, опилок и прочего. Такое альтернативное топливо для дома проходит процессы обработки, прессования и сжигается в котлах. Преимущество перед стандартными дровами, углем в дешевизне, длительности горения и значительном объеме тепловой энергии.

Отопление дома твердотопливным котлом считается одним из самых дешевых вариантов, работающих вне зависимости от наличия электроэнергии. Простая деревенская печь, буржуйка или прочие вариации котлов не требуют подключения к системе электропитания и могут дополняться трубопроводом с жидким теплоносителем.

Читать еще:  Ибп для насоса

Одной из разновидностей биологического топлива является биогаз, вырабатываемый в результате гниения органических отходов. Формирование системы на биогазе требует знаний и наличия источника энергии.

Еще один вариант – отопление на отработанном масле. В качестве топлива применяется продукт отработки, который стоит очень дешево, но обладает немалым КПД. Соорудить масляное отопление частного дома сможет умелый мастер, при этом не потребуется значительных вложений. Главное – правильно просчитать схему, с учетом выхода продуктов горения, возможностью своевременной очистки всех элементов от сажевых отложений.

Чтобы сделать тепловую систему дома независимой от подачи электропитания, пригодится самотечная схема. В этом случае теплоноситель транспортируется по наклонно уложенным трубам естественным образом. При необходимости в схему встраивается циркуляционный насос, который ускоряет движение теплоносителя.

На заметку! Самые дорогие виды альтернативного источника тепла – тепловые насосы. Первоначальные затраты велики, но окупаются в течение 5-7 лет при постоянном проживании в доме. Потом расходы снижаются до минимальных, а служат такие схемы более 100 лет.

Варианты и схемы реализации альтернативного отопления частного дома

Подорожание традиционных видов топлива (газ, дрова, электричество, торф и т. д.) заставляет искать более дешевые методы обогрева. Традиционные котлы постепенно вытесняет альтернативное отопление частного дома, позволяющее получать тепловую энергию и при этом экономить средства.

Пару слов об альтернативном отоплении

Каждый понимает термин «альтернативное отопление» по-своему. Кто-то включает в него исключительно использование возобновляемых источников энергии, другие добавляют инфракрасные обогреватели, пленочные полы и множество других вариантов.

Однако классическое альтернативное отопление дома в качестве теплового источника использует именно самопроизвольно-восполняемые природные ресурсы, к которым относятся ветер, солнце, тепло земли. Оно реализуется с приемлемыми для каждого затратами, зато в дальнейшем нет необходимости платить поставщикам.

Одним из самых доступных традиционных источников тепла является газ. Но его стоимость также постоянно растет, увеличивая затраты на отопление. Выходом из ситуации является альтернативное отопление частного дома, которое может быть реализовано многочисленными способами. Самыми распространенными можно назвать:

  1. Энергия ветра
  2. Гелиосистемы (солнечные батареи)
  3. Тепловые насосы
  4. Котлы, работающие на биотопливе

Наглядный видео пример

Ветровая энергия

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

  1. Высокая стоимость оборудования и монтажа
  2. Необходимость большой свободной площади для размещения крупногабаритного изделия

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

Гелиосистемы

Наибольшее распространение получили солнечные батареи, которые можно использовать как альтернативное отопление частного дома. Простейшая схема состоит из циркулирующего насоса, коллектора и солнечного модуля.

Реализовать отопление с использованием солнечных кремниевых модулей можно одним из 2-х способов:

  • При помощи водяного коллектора
  • Посредством электрических обогревателей

Наибольшее распространение получил первый метод, в котором энергия солнца аккумулируется непосредственно в электрическую энергию и используется для питания нагревательных элементов – Тэны. Последние в свою очередь разогревают в специальной емкости (коллекторе) жидкий теплоноситель, который посредством насоса циркулирует по отопительной системе. Чтоб не допустить перегрева, следует установить термостаты, контролирующие температуру жидкости и управляющие работой нагревательных элементов.

Второй метод заключается в эксплуатации в качестве отопительных элементов электрических устройств: конвекторы, обогреватели, пленочные теплые полы и т. д. Таким образом, солнечная энергия преобразуется в электрическую и посредством инвертора и контроллера направляется питать приборы отопления.

Использование солнечной энергии многим может показаться самым оптимальным и простым вариантам, однако не стоит забывать о смене суток или пасмурной погоде. В такие моменты времени модули могут не вырабатывать достаточного количества электроэнергии.

Выход из ситуации имеется – необходимо приобретать и устанавливать дорогостоящие аккумуляторы. Они будут накапливать энергию и снабжать ею в периоды, когда солнечные модули бездействуют. Недостаток заключается в непродолжительном сроке службы – 5-6 лет.

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:

  1. Биогаз
  2. Гранулы из соломы
  3. Гранулы торфа
  4. Щепа и т. д.

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

Альтернативная энергия для дома: выбираем источник

Многие полагают, что дешевое отопление частного дома возможно только на магистральном газе. Подумаем, что делать, если его нет, и подведение не планируется, и какой может быть альтренативная энергия для дома.

  • Как работает ветрогенератор.
  • Как установить солнечный коллектор.
  • Как обустроить тепловой насос.
  • Как выбрать инвертор.

Сегодня, когда цены на энергоносители стремительно растут вверх, а стоимость подключения к трубе с «голубым топливом» неоправданно высока, всё большее число домовладельцев отказывается от традиционных энергоресурсов и обращает свой взор на альтернативные источники энергии для дома.

Опираясь на знания экспертов и опыт участников forumhouse.ru мы расскажем вам, чем можно заменить газ; как ветер, солнце и тепло земли становятся альтернативой электричеству из проводов — используя их, можно осветить и обогреть загородный дом.

Альтернативный источник электроэнергии: ловец ветра

Именно так можно назвать ветрогенератор. Люди с давних пор используют силу ветра в качестве источника альтернативной энергии.

Читать еще:  Газовый керамический обогреватель

Пройдя долгий путь, знакомые всем ветряные мельницы превратились в современные ветроэнергетические установки способные вырабатывать электроэнергию.

По какому принципу работает ветрогенератор

Всё довольно просто. Поток ветра вращает лопасти ветроколеса, заставляя таким образом вращаться вал электрогенератора.

Генератор в свою очередь вырабатывает электрический ток.

Следует помнить, что генератор выдает непостоянное напряжение с различной частотой. На случай отсутствия ветра в комплект ветроэнергетической системы входит блок аккумуляторных батарей, куда и поступает выработанная генератором электроэнергия.

Среди индивидуальных домовладельцев наиболее широкое распространение получили ветроэнергетические установки мощностью до 10 кВт. Имеются три основных типа конструкции ветродвигателей:

  • Малолопастные. Чаще всего имеют три лопасти. Отличаются высоким КПД и простотой конструкции. Недостатки: из-за малой площади лопастей, начальный запуск двигателя требует скорости ветра не менее 5-5 м/с. Также пользователи отмечают высокий уровень шума.
  • Многолопастные. На ветровое колесо монтируется от 18 до 24 выгнутые лопасти. Начинают работать при скорости ветра в 2-4 м/с. Отличаются низким уровнем шума, но и более низким КПД, чем малолопастные ветродвигатели. Недостатки: усложненность конструкции, которая мешает установить ветрогенератор своими руками, и возникающий при их работе гироскопический эффект.
  • Роторные ветродвигатели – имеют вертикально расположенные лопасти, которые двигаются не по прямой, а по кругу. Достоинства: стабильная работа при постоянном ветре, низкий уровень шума. Существенный недостаток подобной конструкции ветродвигателя низкий КПД, не более 18 %.

Посмотрим, как же сделать ветроэнергетическую установку эффективной в наших условиях.

Интересен личный опыт участника forumhouse.ru Александра Капустина (ник на форуме Бывалый 1406)

– Размещать ветрогенератор следует на площадке, где для ветров существует как можно меньше помех. Энергия ветра – это кубическая функция скорости ветра. Это означает, что незначительные изменения скорости ветра вызывают существенные изменения выходной мощности. В целях безопасности ставить ветряк желательно дальше от жилых построек. О высоте мачты – ставим как можно выше.

В условиях поселков под Москвой можно рекомендовать высоту мачты не менее 15 метров. А при самостоятельном расчёте системы альтернативного энергоснабжения частного дома сначала необходимо выяснить, какое количество энергии требуется от системы. Для этого придётся определить пиковую мгновенную мощность, а также рассчитать две величины ожидаемого суточного энергопотребления — его максимальное и среднее значения.

Следует помнить, что в наших климатических условиях ветряки могут работать на полную мощность примерно 20–30% дней в году, поэтому ветрогенератор следует рассматривать как дополнительную, резервную систему электроснабжения по выработке электроэнергии для питания бытовых электроприборов.

Ловцы солнца

Как можно использовать энергию солнца: первое, что приходит в голову – солнечная батарея.

Уже никого не удивить фотоэлементами, размещенными на крыше коттеджа.

Но речь в нашем материале пойдёт не о них, а об устройстве способном преобразовывать солнечную энергию в тепло пригодное ля отопления или горячего водоснабжения дома.

Солнечные коллекторы

За ответом на вопрос, что такое солнечный коллектор, обратимся за разъяснениями к заместителю технического директора компании «АкваБур» Евгению Касаткину.

– В основу гелиосистемы или, проще говоря, солнечного коллектора заложен принцип получения тепла от солнечного излучения и дальнейшей передачей накопленной энергии в систему ГВС или отопления.

Существуют два вида солнечных коллекторов:

  • Вакуумный солнечный коллектор. Съем потенциала в данной системе производиться с помощью вакуумных трубок. Вакуумная трубка – это колба с двойным стеклом с выкаченным из неё воздухом. С внутренней стороны колба покрыта отражающим материалом, который впускает солнечное излучение, но не выпускает наружу. А во внутренней части системы, находятся трубки со стержнем, в котором находиться теплоноситель. Вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии.
  • Плоский солнечный коллектор. Съем потенциала в данной системе основан на поглощении солнечного излучения абсорбирующей пластиной, после чего энергия, в виде накопленного тепла передаётся жидкому носителю. Обратная сторона солнечного коллектора покрывается теплоизоляцией.

Какую систему выбрать с учётом работы в наших условиях

По мнению руководителя направления отдела развития компании «Виссманн» Михаила Мурашко:

При пасмурной погоде, смоге и рассеянном излучении наиболее эффективно работают трубчатые вакуумные коллекторы. А плоские солнечные коллекторы, более оптимальны для использования в районах с высокой солнечной инсоляцией.

Евгений Касаткин:

– В зимний период и в северных районах солнечный коллектор может использоваться как дополнительная система, подключённая к системе отопления или ГВС. Но наилучшие показатели мы получим летом, когда система при правильной её установке и монтаже, может полностью удовлетворить вашу потребность в горячей воде, без использования косвенных систем нагрева воды.

Установка солнечного коллектора позволит вам получить практически бесплатное тепло. Если системе необходима принудительная циркуляция теплоносителя, то электричество потребуется лишь для работы насоса. А в солнечный день, гелиосистема может нагреть воду до температуры 50-70 С.

Тепловые насосы

Как гласит закон сохранения энергии: «Энергия не может возникнуть из ничего и не может просто так исчезнуть, она может только переходить из одной формы в другую».

В земле, воздухе и воде содержится большое количество низкопотенциальной тепловой энергии которую можно использовать для отопления дома. Остаётся только собрать эту рассеянную тепловую энергию и «запустить» её в систему теплоснабжения дома. Для этого применяется специальное устройство – тепловой насос.

В чем заключается эта технология, объясняет директор компании «SagaTherm» Александр Сагалович:

– Тепловой насос – это холодильная машина.В обычных условиях тепловая энергия передается от более нагретого тела к менее нагретому. Тепловой насос может забирать тепловую энергию у менее нагретого тела и передавать его более нагретому, нагревая его еще сильнее.

Тепловой насос способен отбирать тепловую энергию из следующих источников – воздуха, воды и земли. В наших условиях наиболее целесообразно построить систему тепловых насосов, базирующуюся на отборе тепла земли и воды.

Для перекачивания 4 кВт тепловой энергии нам понадобится примерно 1 кВт электроэнергии. Но электроэнергия тоже никуда просто так не пропадет, она превратится в тепловую энергию, т.к. компрессор в процессе работы также нагревается. Итого – затратив 1 кВт электроэнергии, мы получаем 5 кВт тепла.

Какую выгоду даёт установка этого устройства

Евгений Касаткин:

Выгоду от использования тепловых насосов лучше всего демонстрирует следующая таблица.

Теперь мы знаем, как работает тепловой насос. Рассмотрим, какие бывают типы систем.

Выбор конструкции будет зависеть от наличия на вашем участке дополнительных свободных площадей или водоёма.

  • Вертикальная система. Применяется, если на участке нет места для закладки контура труб или отсутствуют незамерзающие зимой водоёмы. Для монтажа теплового насоса бурятся от 3 до 5 скважин, глубиной от 50 до 150 метров.
  • Горизонтальная система. Менее затратна, чем вертикальная система, т.к. отпадает необходимость в бурении дорогих скважин. Контур труб закладывается на небольшой глубине, обычно около 1.5 метров, но требуется довольно приличная площадь участка.
  • Водная система. Если возле участка, не далее чем 100 метров, есть незамерзающий в зимнее время водоём, то закладка контура труб в нём будет наиболее разумным выбором.

Особенности эксплуатации тепловых насосов

Как и любая инженерная система, отопление и горячее водоснабжение на базе теплового насоса требует очень вдумчивого подхода.

Александр Сагалович:

– Вертикальная и горизонтальная системы обустройства грунтового теплообменника одинаково эффективны. Горизонтальный теплообменник занимает много места, но значительно дешевле вертикального.

Бурение скважин обойдётся дороже, но зато можно сэкономить место на участке.

Для многих это единственное решение, т.к. участок не позволяет разместить горизонтальный теплообменник.

При обустройстве горизонтального грунтового теплообменника понадобится примерно 5 соток земли на каждые 10 кВт мощности. После завершения работ, эту землю можно использовать без ограничений, единственное, на ней нельзя будет строить капитальные строения. Одним из способов использования тепловых насосов в качестве отопительного контура, может стать монтаж системы водяного тёплого пола.

Инвертор – как часть системы источника альтернативной энергии

Как уже говорилось выше, выработанное источником альтернативной энергии электричество накапливается в аккумуляторах. Но что делать дальше с этой энергией, ведь аккумуляторные батареи выдают постоянный ток, непригодный для подключения бытовых электроприборов? На помощь приходит преобразователь тока – инвертор. При помощи данного прибора постоянный ток преобразовывается в переменный.

Об особенностях использования инверторов для создания систем автономного и бесперебойного электропитания, рассказывает главный инженер компании «СибКонтакт» Сергей Лесков:

– Инверторы встраиваются в различные системы по производству альтернативной энергии содержащие аккумулятор, тем самым обеспечивая весь дом электроэнергией с напряжением 220В и частотой 50 Гц. Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения являются обязательной частью установки автономного электропитания, так как к ним можно подключить любое, даже самое чувствительное оборудование.

При создании системы автономного и бесперебойного электропитания инверторы имеют ряд преимуществ по сравнению с дизель и бензогенераторами:

  • Эти элементы системы работают в автономном режиме и не требуют присутствия человека;
  • В режиме холостого хода потребляют минимум электроэнергии;
  • Не требуют специальной вытяжной вентиляции помещения;
  • Не требуют звукоизоляции помещения.
Читать еще:  Дом с печным отоплением

Таким образом, выбор эффективного источника альтернативной энергии для загородного дома, заключается в комплексном подходе к решению множества достаточно сложных задач, требующих знаний, опыта и умелых рук.

Узнать больше об альтернативной энергии в частном доме вы можете из соответствующей ветки форума. В нашей теме раскрывается вопрос использования ветрогенератора и о том, можно ли собрать его своими руками для энергоснабжения альтернативного дома.

Поучаствуйте в обсуждении нескольких вариантов применения тепловых насосов. Ознакомившись с видео на нашем сайте, вы увидите, как геотермальный насос обеспечивает теплом дом в случае отсутствия магистрального газа. А в этом разделе форума ведётся обсуждение инверторов.

Альтернативное отопление частного дома

К альтернативному отоплению дома относят все возможные варианты, которые не были использованы 20−30 лет назад. Сюда можно отнести геотермальные источники тепла, биотопливо, плёночные тёплые полы, инфракрасные обогреватели. В нашей статье мы рассмотрим минимально затратные источники отопления. Опишем некоторые источники отопления, за которые не нужно платить деньги коммунальным службам. Иногда из вспомогательных источников берётся некоторая часть тепловой энергии.

Причина использования альтернативного отопления понятна — это экономия средств. На сегодняшний день цены на энергоносители и электричество стремительно растут. Газ, твёрдое топливо, соляра становятся дороже. В современном мире альтернативное отопление просто необходимо, так как полезные ископаемые не безграничны, да и просто не разумно сжигать тонны дерева для обогрева небольшого помещения.

Гелиосистемы

Гелиосистема — это устройство, предназначенное для препревращения энергии радиации Солнца в другие виды энергии. Например, для нагревания и охлаждения воды и воздуха. Для нагрева теплоносителя используют циркуляционный насос, который направляет тепло в радиаторы или конвекторы.

Варианты гелиосистем

  • Солнечный коллектор. Как правило, солнечный коллектор работает одновременно с электронагревателем. Теплоноситель контролируется датчиками температуры. Когда погода не солнечная и температура падает ниже уровня, тогда включается дополнительный подогрев электрическими ТЭНами.
  • Солнечная батарея оснащена не только датчиком температуры и инвертором, который формирует напряжение 12 или 24 вольт постоянного тока, а ещё и аккумуляторной батареей большой ёмкости. Днём солнечные батареи накапливают энергию в аккумуляторах, которые служат источником питания ночью или в пасмурную погоду. Если ёмкость аккумуляторов и площадь фотоэлементов соответствуют площади дома, то можно реализовать полностью энергетически независимую систему. Но есть один минус, лучшие образцы аккумуляторов прослужат не более 5-ти лет, а их замена сопоставима с затратами за электричество.
  • ещё один вариант, который позволяет экономить — это солнечная батарея с контроллером и инвентором. Она подключается параллельно любой розетке. Также понадобится механический, дисковый счётчик. Электронный не подойдёт, он не регистрирует обратное направление тока. Если в дневное время суток фотоэлементы вырабатывают электричества больше, чем требуется на обогрев помещения, то счетчик отматывает киловатт-часы. Таким образом, получается значительная экономия.

Энергия ветра

Человечество уже много лет использует энергию ветра. Ветряные мельницы и сейчас во многих странах служат человеку. Но сейчас энергию ветра в основном используют для получения электроэнергии. Такой вид энергии экологически чистый и безвредный для окружающей среды.

Ветер, попадая на лопасти турбины, вращает её и при этом вырабатывается энергия. Эффективность энергии (КПД) не превышает 59%. Ещё 1920 году учёный Бец получил это значение. С того времени это значение называется «предел Беца». Таким образом, если узнать КПД преобразования, можно определить необходимую мощность электростанции.

Отличительные особенности ветряных генераторов

Установки различаются в зависимости от технических характеристик ветродвигателя:

  • число лопастей;
  • расположение оси вращения;
  • шаг винта;
  • материал элементов.

Ветряные генераторы бывают с вертикальной и горизонтальной осью вращения.

Пропеллерная конструкция с горизонтальной осью может быть с одной или несколькими лопастями. Такие ветряные установки наиболее распространенные, так как у них самый большой КПД.

Конструкции с вертикальной осью подразделяют на ортогональные и карусельные (ротор Дарье и Савониуса).

  • Ротор Дарье— ортогональная конструкция, у которой аэродинамические лопасти располагаются симметрично друг другу и крепятся они на радиальных балках. Данный вариант ветродвигателя довольно сложный за счёт аэродинамической конструкции лопастей.
  • Ротор Савониуса — конструкции ветродвигателя карусельного типа с двумя лопастями, которые образуют форму синусоиды. У таких конструкций коэффициент полезного действия не высок (не более 15%). Но если лопасти по направлению волны ставить не горизонтально, а в вертикальное положение и сделать конструкцию многоярусной с угловым смещением пар лопастей относительно друг друга, тогда можно увеличить КПД практически вдвое.

Преимущества и недостатки ветряных электростанций

Главное преимущество «ветряков» в том, что человек получает возможность воспроизводить практически бесплатную электроэнергию, не учитывая небольших расходов на сооружение.

Для того, чтобы ветряная установка работала эффективно требуются постоянные ветровые потоки, а это зависит только от природы. Техническим недостатком является низкое качество электричества, поэтому систему необходимо дополнять вспомогательными модулями (зарядными устройствами, аккумуляторами, стабилизаторами и пр.).

У горизонтально-осевых установок достаточно высокий КПД, но для стабильной работы необходим контроллер направления ветрового потока и приспособления, которые защищают от ураганных ветров.

Вертикально-осевые установки имеют небольшой КПД, но они достаточно компактны и устойчивы во время сильных ветров. Работают без механизма, который позволяет следить за направлением ветра и практически бесшумны.

Тепловые насосы

Тепловые насосы обеспечивают обогрев дома, горячее водоснабжение, кондиционирование. Такая система работает благодаря заимствованию энергии от окружающей среды. Бесплатно можно аккумулировать тепло из земли, воздуха и воды. Работая от электросети, тепловые насосы распределяют затраченную энергию ощутимо продуктивнее, чем электрические, твердотопливные или газовые котлы. При расходе 1 кВт электроэнергии, получаем 4 кВт тепла. Итак, из окружающей среды получаем бесплатно 3 кВт тепла. Такие системы стоят больше, чем газовые, твёрдотопливные или электрические котлы, но за счёт бесплатной природной энергии тепловой котёл окупается за пару лет. Энергетическая производительность тепловых насосов напрямую зависит от температуры источника низкопотенциального тепла. Таким образом, чем она выше, тем значительнее экономия.

Ещё одним видом отопления, позволяющим серьёзно сэкономить, является воздушное: https://teplo.guru/sistemy/vozdushnoe-otoplenie-zagorodnogo-doma.html

Основы работы тепловых насосов

  1. Теплоноситель двигается по трубопроводу, который проложен, допустим, в землю, прогревается на 3−4 градуса. Потом он проходит через тепловой насос и теплообменник и передаёт тепло, которое накапливается в окружающей среде, во внутренний контур.
  2. Внутренний контур заполнен хладогеном. Это вещество обладает довольно низкой температурой кипения. Хладоген проходит через испаритель и переходит из жидкого состояния в газообразное. Это происходит в условиях низкого давления и температуры.
  3. В компрессоре происходит сжатие газообразного хладагента и повышение температуры
  4. Далее горячий газ проникает в конденсатор, где происходит теплообмен между газом и теплоносителем. В отопительную систему хладоген передаёт собственное тепло, охлаждается, и опять становится жидкостью. После этого в отопительные приборы попадает нагретая жидкость.
  5. Когда хладоген проходит через редукционный клапан — снижается давление. Далее хладоген переходит в испаритель, и происходит повторное движение цикла.

Виды тепловых насосов

Все тепловые насосы работают по такому же принципу, как и любой холодильник, но есть различия в их реализации. По типу применяемого теплоносителя тепловые насосы различаются таким образом:

  1. Грунт-вода. Наиболее универсальные тепловые насосы — грунт-вода. Они подходят практически под все климатические условия. Даже в областях вечной мерзлоты на глубине 30-ти метров температура грунта выше 0 °C. Таким образом, теплообменники погружаются в скважины, где забирают тепло у грунта. Стоимость бурения одной скважины составляет около 1500−2000 рублей за метр. Также необходимо смонтировать насос и погрузить зонды.
  2. Вода-вода. Если в Вашем районе есть грунтовые воды на небольшой глубине, тогда стоимость реализации проекта значительно уменьшится.
  3. Воздух-вода.Данный вид насоса аккумулирует тепло из воздуха. Такие насосы более просты в монтаже и цена у них довольно демократичная. Но если температура на улице падает, то эффективность такого насоса снижается.
  4. Воздух-воздух.Тепловой насос воздух-воздух наиболее дешёвый в монтаже. За счёт того, что электричество затрачивается не на обогрев воздуха, а на работу перекачивающего с окружающей среды тепла компрессора. Инвенторы хороших производителей способны обогревать помещение даже при температуре — 25 °C.

Сделать тепловой насос в домашних условиях поможет следующий материал: https://teplo.guru/sistemy/kak-sdelat-teplovoy-nasos.html

Принимая во внимание все особенности каждого вида альтернативного отопления, можно придти к выводу, что при правильных расчетах и умелом монтаже можно получить отличный вариант обогрева практически из воздуха, без расходования природных ресурсов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector