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:

• Воздух-воздух
• Воздух-вода
• Вода-вода
• Грунт-вода

Воздух-воздух

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

«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.

Грунт-вода

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.

Вода-вода

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.

Основные достоинства

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.

Подводим итоги

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

Многообразие жидкого биотоплива

Сырье для биологического топлива, используемое в альтернативном отоплении, выделяется своим многообразием и поэтому им можно полностью обеспечить всех потребителей. Биологическое топливо жидкого типа получается путем перегонки растительных масел и добавления катализаторов, для того чтобы получить биодизель и такой продукт, как глицерин.

Виды биотоплива

Многие наверняка видели, как производится самогон. Его тоже можно отнести категории биологических продуктов. Сырье для получения биотоплива выделяется своим разнообразием. Наиболее основными типами конечного продукта топлива являются следующие:

• биобутанол;
• биодизель;
• биоэтанол;
• диметилэфир;
• биометанол.

Основным сырьем для получения таких веществ, как биоэтанол и биобутанол, является кукуруза. Производство этих продуктов наиболее развито в таких странах, как США и Бразилия. Эти страны являются и главными поставщиками этого сырья в различные точки планеты.

Кукуруза является самым популярным сырьем для получения биотоплива

Биобутанол получил широкое распространение в пищевой промышленности, так как является спиртом. Сырьем для получения биобутанола могут служить также такие продукты, как: пшеница, свекла или маниока.

Биотопливо, которое имеет самые высокие технические характеристики, можно получить из рапсового масла. Получение биологического дизеля из такого масла происходит в несколько этапов:

• очистка рапса;
• отжим масла и получение жмыха;
• этерификация масла посредством добавления катализаторов;
• отделение биологического дизеля от глицерина.

Биологическое топливо, которое использует альтернативное отопление квартиры, используется в виде концентрата, а для смешения может подойти и обычное топливо для дизеля. Помимо рапса, для получения биологического топлива может использоваться и другое масло не только растительного, но и животного происхождения.

Его используют чаще всего для автомобилей. На 99,9% он состоит из этилового спирта, также в него добавляются некоторые присадки, которые сохраняют резиновые части в двигателе автомобиля в сохранности, а также защитят всю топливную систему, в том числе и от коррозийных воздействий.

Уже есть заправки продающие биотопливо

Если такое топливо использовать постоянно, то автомобиль может быть сконструирован из таких материалов, как пластик или нержавеющая сталь. В данном случае можно применять для эксплуатации авто и такой тип топливоа, как биобензин, так и обычный бензин. Наиболее популярной маркой биологического топлива является биобензин е 95. Биобензин такой марки обладает многими достоинствами. Среди его основных преимуществ можно выделить такие, как:

• доступная цена на топливо;
• концентрация вредных компонентов более низкая;
• на свечах зажигания не образуется нагарный слой;
• во время жары или тяжелых условий эксплуатации не будет перегреваться мотор;
• в случае ДТП этанол не будет таким опасным, как обычное топливо.

Сегодня мировая экономика и современные технологии еще не совсем готовы к тому, чтобы запустить массовое производство топлива биологоческого типа, которое повсеместно будут использовать альтернативные методы отопления. Во многом производство биотоплива обусловлено тем, что проблема экологии сейчас является очень актуальным и острым вопросом. Для того чтобы использовать биотопливо в более крупном масштабе, необходимо для конструкции отопительных систем и автомобилей использовать другие материалы.

Технологии производства биотоплива

Те материалы, которые используются сейчас и многие механизмы не обладают должной устойчивостью к биологическому топливу. Новые материалы, которые обладают более высокой устойчивостью к воздействию органических веществ, обладают еще далеко не оптимальными техническими характеристиками. Еще одна проблема, которая встает перед производителями биологического топлива – это поиск площадей для посевов. Проблема довольно острая, так как такие территории на нашей планете являются довольно ограниченными.

Плюсы и минусы альтернативной энергетики

От традиционных источников тепла, многие годы используемых для отопления, можно отказаться. Как это ни удивительно, но вполне реально. Многие ярые противники утверждают о невозможности заменить природные ресурсы экологически чистыми аналогами.

Альтернативой становится энергия солнца, сила ветра, тепло, скрытое в недрах земли, отходы производства и жизнедеятельности человека. Такие варианты актуальны в современном мире, учитывая общую загрязненность окружающей среды.

Еще одно существенное преимущество – ощутимая экономия при использовании экологических источников самопроизвольно возобновляемой энергии. На первый взгляд кажется, что это неоправданно дорого и вряд ли окупится.

Детальнее разобравшись с особенностями каждого способа, можно увидеть, что эко проект окупается через 4-7 лет, а далее остаются лишь текущие расходы на поддержание используемых механизмов в рабочем состоянии.

Возможность полноценной замены привычного топлива альтернативным доказана не одним реальным примером. Домовладельцы в разных странах мира прибегают к экологическим вариантам отопления. У нас – лишь единицы решаются кардинально сменить привычное топливо, дорожающее с каждым годом.

Галерея изображенийВоздух, относящийся к одним из активно востребованных источников альтернативной энергии, привлекает неисчерпаемыми запасамиКолоссальное количество энергии можно извлечь из недр земли, расположив приемную часть теплового насоса в грунтеБезграничными запасами зеленой энергии обладают грунтовые воды, для использования которых бурят скважины, и воды открытых водоемовВ отличие от тепловых насосов ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию, а не перерабатывают природные тепловые ресурсы в тепловую энергиюУстановки, перерабатывающие навоз и бытовые отходы в биогаз, позволяют решить проблему утилизации и получить бесплатное газообразное топливоНебольшая электростанция, состоящая из солнечных батарей, послужит источником для работы бытовой техники и зарядки мобильных устройствСолнечные коллекторы с водой, воздухом или антифризом в качестве теплоносителя обеспечат им отопительные системы загородных домовСооружения, вырабатывающие альтернативную энергию, чаще всего используются в комплексе или служат дополнением к традиционным вариантам получения электроэнергии и теплаВнешний блок теплового насоса воздух-водаВнешняя часть теплового насоса земля-водаТеплоприемник теплового насоса вода-воздухВырабатывающие электроэнергию ветрогенераторыУстановка для получения биогаза из навозаМини электростанция на крыше загородного домаСолнечный коллектор — поставщик контуров отопленияКомплексное использование эко источников

Основная проблема применения эко топлива – значительные капиталовложения на начальном этапе. Ведь сначала нужно детально просчитать количество необходимой энергии для определенного дома или коттеджа. Затем выяснить, какой тип эко ресурсов наиболее выгодный в конкретной местности.

Далее предстоит составить план расположения оборудования, генерирующего энергию, купить все необходимое и установить.

Если всеми этими вопросами будут заниматься соответствующие специалисты, то конечная стоимость эко отопления будет очень высокой. Чтобы сэкономить, можно попытаться обойтись своими силами.

Для этого предстоит с головой погрузиться в тему альтернативных источников энергии, чтобы отказаться от привлечения посторонней помощи. В этом случае стоимость проекта окажется в разы дешевле.

Именно второй вариант выбирают многие хозяева частных домов. Их практика доказывает, что стать энергонезависимыми вполне реально. Можно полностью или частично заменить традиционное топливо – все зависит от размеров домовладения, финансовых возможностей на начальном этапе, выбранного варианта отопления.

Сферу применения “зеленой энергии” продемонстрирует фото-подборка:

Галерея изображенийЭнергия, вырабатываемая тепловыми насосами, используется в отопительных системах, реже в контурах ГВСТепловые насосы производят подготовку теплоносителей всех типов для паровых, воздушных и водяных отопительных системГолубое топливо, получаемое в результате действия установок по переработке навоза и бытовых отходов, обеспечит газом котлы и газовые плитыЭлектроэнергия, поставляемая солнечными батареями и ветрогенераторами, потребуется в работе бытовой техникиИспользование энергии тепловых насосовВнутренний блок теплового насосаПрименение биотоплива на практикеСолнечные батареи в мини электростанции

Солнечное отопление — новые технологии

солнечные нагреватели

Функционирующая от энергии солнца отопительная система состоит из следующих элементов:

• коллектор – конструкция из ряда трубок, которые соединены с резервуаром, наполненным теплоносителем. Коллекторные устройства подразделяются на воздушные, вакуумные или плоские;
• контур – по нему теплоноситель поступает в систему и там происходит забор тепла для обогрева;
• тепловой аккумулятор – представляет собой водяной бак, в котором энергия преобразуется;
• насос (не всегда) – данный прибор обеспечивает принудительную циркуляцию носителя тепла по контуру с целью обеспечения более эффективного энергообмена. 

Эффективное применение солнечных коллекторов

Для использования этой технологии с высокой эффективностью потребуется соблюдать некоторые рекомендации:

1. Солнечное отопление использовать в качестве основного можно только в тех регионах, где на протяжении месяца бывает около 20 солнечных дней. В противном случае потребуется установить резервную отопительную систему.
2. Размещать коллекторы нужно на максимально доступной высоте так, чтобы на них падало как можно больше солнечных лучей, а их поток был равномерным на протяжении светового дня.
3. Трубы для соединения коллекторов с теплообменником необходимо изолировать, чтобы минимизировать энергопотери. 

Виды возобновляемых источников для отопления

Для обогрева дома можно успешно использовать энергию ветра, солнца, земли. А также биотопливо. Разберем детальнее, как именно это сделать и что для этого потребуется.

Вид #1 – сила ветра

Весьма успешно в качестве альтернативного источника для отопления загородного дома можно использовать энергию ветра. Этот ресурс невозможно исчерпать. Он имеет свойство возобновляться. Чтобы использовать силу ветра, потребуется специальное приспособление, называемое ветряк.

Принцип использования энергии ветра

Для преобразования силы ветра в альтернативный источник отопления потребуется ветрогенератор. Они бывают вертикальными и горизонтальными в зависимости от оси вращения. Существует много производителей, предлагающих свои модели клиентам.

Стоимость зависит от материала, размера самой установки и мощности. Также можно соорудить ветряной генератор своими силами, используя подручные материалы.

Любой ветряк состоит из таких составляющих:

• лопастей;
• мачты;
• флюгера, чтобы улавливать направление ветра;
• генератора;
• контроллера;
• аккумуляторных батарей;
• инвертора.

Принцип работы ветроэнергетической установки основан на силе ветра, вращающего лопасти ветряка. Лопасти, закрепленные на мачте, находятся высоко над землей. Чем выше, тем выше производительность. Так, для снабжения одного дома достаточно высоты 25 м.

Вращающиеся лопасти приводят в движение ротор генератора. Он начинает вырабатывать трехфазный переменный ток, требующий дальнейшего изменения. Этот ток поступает к контроллеру, где преобразуется в постоянный. Он используется для зарядки аккумуляторных батарей.

Пройдя через батареи, ток выравнивается и поступает на инвертор, где происходит его преобразование в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 Вольт. Теперь его можно использовать для бытовых нужд, в системе электрического отопления.

Галерея изображенийВ стандартной схеме ветряка присутствует ротор с лопастями, генератор и редуктор. Для установки необходима высокая мачта и аккумулятор для сбора полученной энергииПо расположению оси вращения ветряки подразделяются на горизонтальные и вертикальные. У горизонтальных вариантов с противоположной стороны крепится «хвост»Ветряной генератор с вертикальным расположением оси вращения отлично работает при любом направлении и силе ветра, но требует более мощной и устойчивой конструкции мачтыИспользуя двигатели от ненужной беспроводной техники и практически бесплатные подручные средства, можно сделать эффективную самодельную электростанциюТиповое устройство и стандарты конструкции ветрякаВетрогенератор с горизонтальной осью вращенияВетрогенератор с вертикальной осью вращенияГенератор для сборки самодельного ветряного генератора

Особенности расположения ветряков

Ветряные установки способны работать при определенных условиях. Во-первых, ветрогенератор – довольно объемное сооружение, требующее внушительной площади для устройства. Маленький прибор не способен удовлетворить потребности в энергии.

Его высота должна превышать минимум на 10 м окружающие дома, деревья и прочие строения, а линии электропередач и прочие объекты должны находится в 100 м от ветряка. Это требование не всегда выполнимо – не все владельцы частных домов имеют приусадебные участки достаточной площади.

Во-вторых, хорошо, когда рассматриваемая местность обладает хорошим ветропотенциалом – возвышенность или степная зона. Для запуска генератора потребуется скорость ветра от 2 м/с.

Многие модели ветряных систем, предназначенные для использования частными домохозяйствами, способны полностью покрыть потребности в электроэнергии.

Так, ветряк мощностью 1,5 кВт может в месяц генерировать, в зависимости от времени года, 100-200 кВт час. Если высоту мачты увеличить, то производительность станет больше в 2 раза.

Но это потребует дополнительных затрат на монтаж и расходные материалы. Срок службы ветряных электростанций составляет в среднем 20 лет.

Также у нас на сайте есть другие материалы по устройству, разновидностям ветрогенератора, расчету и изготовлению своими руками, и по установке.

Предлагаем вам ознакомиться с ними:

Системы традиционного типа

Современные отопительные системы в частных домах и коттеджах выделяются своим разнообразием. Их можно классифицировать по таким критериям, как способ передачи тепла и тип используемого топлива. Если не учитывать такие системы, которые обогревают помещение посредством камина или печи, то самыми популярными считаются системы водяного отопления. Такие системы отопления загородных домов нагревают воздух в доме за счет контакта воздуха с горячими радиаторами и трубами. Нагретый воздух начинает перемещаться вверх и нагревается с более холодным воздухом и таким образом пространство в доме начинает обогреваться. Такой нагрев называется контактным. Контактный нагрев более эффективен, когда воздух циркулирует возле радиатора более-менее свободно. Отопительные приборы необходимо разместить в каждом помещении.

Движение нагретого воздуха при использовании контактной системы отопления

Во время составления проекта водяной отопительной системы частного дома необходимо придерживаться таких расчетов, как площадь дома и количество этажей. Отопительные системы для одноэтажных домов могут значительно отличаться от отопительных систем для домов с двумя и более этажами. Различия касаются и типов котлов, а также подбора необходимого оборудования.

Однако не все частные сектора имеют доступ к газовой магистрали. В случае если рядом с частным домом проходит газовая труба, то лучше всего организовать отопительную систему, которая будет работать на таком топливе, как газ. Теплоносителем в газовой отопительной системе также будет служить простая вода, иногда может применяться и антифриз. Котел, а также его обвязка, должны иметь предназначение сжигания газа.

Система отопления с применением газа

Выбор системы отопления загородного дома, работающей от электросети, является довольно спорным вопросом. Плюсами такой системы можно назвать ее безопасность с экологической точки зрения и довольно простой монтаж. А вот к недостаткам можно отнести большую цену на электричество и тот факт, что в подачи электроэнергии нередко могут возникать различные перебои. Это вынуждает владельцев коттеджей и загородных домов устанавливать альтернативные способы отопления.

Система «теплый пол»

Такая схема будет наиболее удачным решением для отопления частного или загородного дома. Во время монтажа такой системы нет необходимости производить дополнительную перепланировку. Такая система также позволяет сэкономить деньги на организацию отопления. Такая система монтируется под напольное покрытие.

Теплый электрический пол

Теплый плинтус и инфракрасное отопление

Все большей популярностью в последнее время пользуется инфракрасное эффективное отопление загородного дома. Инфракрасные системы современного типа основаны на том, что инфракрасные лучи нагревают предметы, находящиеся поблизости, а не воздух. Они не способны нанести вред жильцам дома, безопасны для окружающей среды, могут быстро довести температуру в помещении до оптимальных параметров. Посредством такой системы можно обогреть дом, причем весьма эффективно и с минимальными финансовыми затратами. Еще одним преимуществом такой системы является простота ее монтажа.

Инфракрасная пленка, которая применяется для такой системы, как «теплый пол», тоже пользуется большим спросом в последнее время. Такую пленку можно уложить под напольное покрытие, а это несколько облегчает ее установку. Не нужно проводить сложных ремонтных работ. Все, что необходимо сделать, это снять напольное покрытие, уложить под него инфракрасную пленку и затем заново настелить покрытие.

Инфракрасный потолочный обогреватель

Система «теплый плинтус» также пользуется большой популярностью в последнее время у владельцев частных или загородных домов. Такие виды отопления загородного дома устанавливаются вдоль стен. Стены являются первыми нагреваемыми элементами и уже, в свою очередь, обогревают воздух в помещении. Также они препятствуют тому, чтобы теплый воздух выходил на улицу.

Такой альтернативный метод организации отопительной системы частного дома также не требует больших затрат и является довольно эффективным.

Она не требует установки добавочных коммуникаций, а это значит, что интерьер помещения нисколько не пострадает. Использование подобной отопительной системы позволяет сохранить в помещении наиболее оптимальную для человека влажность воздуха.

Система отопления «теплый плинтус»

Отопление дома солнечными теплоаккумулирующими коллекторами

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.

Для чего используют

Солнечные панели зачастую используются для подогрева воды или для бытовых и хозяйственных нужд. Горячая вода принимает участие в теплообмене в моновалентных накопительных баках. Солнечные панели могут выступать в роли дополнительного источника выработки тепловой энергии для систем подогрева воды и отопления в биовалентных баках накопления.

Типы солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы разделяют на два типа:

• плоские;
• имеющие вакуумную трубу.

Отопление солнечными батареями.

Если оборудование применять в летнюю пору, то коэффициент производительности обоих видов будет одинаковым. Для зимы рекомендуется использовать вакуумные коллекторы. Они могут работать при температуре до -35 градусов.

Плоские коллекторы способны нагревать воздух до +60 градусов. Вакуумные коллекторы рассчитаны на нагрев до +90. В остальных параметрах приборы схожи.

Коллекторы с вакуумными трубами отлично применяются в виде альтернативного отопления загородного дома. Одновременно приборы могут нагревать воду.

https://youtube.com/watch?v=-oExo23Bhf4

Обычные воздушные камины

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

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

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