Прямий вплив на комфорт та затишок у будинку надає якість системи опалення. До її облаштування необхідно поставитися уважно, оскільки доводиться досить довго перебувати у приміщенні, особливо у зимовий період. В умовах сучасного життя все більше власників власної житлової нерухомості обирають альтернативні способи опалення приватного будинку. Далі розберемося, що вони є. У статті також буде розказано, які альтернативні джерела опалення приватного будинку бувають.
Загальні відомості
Під альтернативним опаленням слід розуміти систему, робота якої здійснюється з теплогенератором на відновлюваному джерелі з виробництва енергії. Варіанти бувають різні. Альтернативні джерела опалення приватного будинку можуть бути механізмами, що використовують біопаливо, енергію вітру, сонця або води та інше. У схемах присутні котли та теплонасоси. Система може включати сонячні батареї. Вони акумулюють тепло, що надходить, і перетворюють його в електричну енергію.
Використання біологічного палива
Таке альтернативне опалення приватного будинку з кожним днем стає все популярнішим. Під біологічним паливом слід розуміти масу, що включає різні органічні відходи, рослини, гній, стоки. У процесі розкладання, у якому беруть участь бактерії, виробляється біогаз. Як паливо може виступати тріска з деревних гранул, поліна, пресовані відходи. Ці матеріали застосовуються, як правило, у малоповерхових будинках. У великих спорудах подача біологічного палива здійснюється за допомогою автоматизованої системи. Альтернативне опалення будинку малої поверховості здійснюється вручну. Опалювальні котли, що працюють на палетах, представлені у кількох варіантах. Однак у всіх випадках паливо подається автоматично. Завдяки цій людині немає необхідності постійно перебувати біля котла. У агрегати вбудована система автоматичного контролю, що забезпечує підтримку температури певному рівні.
Альтернативні види опалення приватного будинку
Для реалізації цього варіанту необхідна наявність свердловини, з якої здійснюватиметься забір ґрунтових вод та зворотний злив відпрацьованої сировини у ґрунт. Можна створити альтернативне типу "вода-вода". Однак користувачеві для невеликої житлової споруди доведеться вирити 2-3 свердловини для забору води та 1-2 для зливу. Бурити необхідно на глибину не менше ніж 50 метрів. Для спорудження таких свердловин слід отримати дозвіл від державних контрольних служб. У схемі такого опалення використовують теплонасоси. Щоб підключити альтернативне опалення приватного будинку своїми руками на кшталт "розсіл-вода", необхідно вирити 200-метрову свердловину. У ній слід укласти труби з розчином U-подібно. Для зменшення різниці тепла, що виробляється, в різні місяці влаштовується теплообмінник, який розташовується на глибині не менше п'яти метрів. Альтернативне опалення приватного будинку з використанням насосів вважається найбільш економічним у порівнянні з іншими схемами. Таке обладнання є безпечним і для людини, і для навколишнього середовища. Найбільш перспективним сьогодні вважається саме це альтернативне опалення приватного будинку. Інструкція з монтажу є досить простою. Впоратися з установкою насоса та прокладкою труб можна самостійно.
Сонячні акумулюючі колектори
Таке альтернативне опалення приватного будинку матиме пряму залежність від інтенсивності променів, яка різна пора року різна. У похмуру погоду та в нічний час енергії випромінювання недостатньо для нормальної та стабільної роботи колекторів. Часто сонячні панелі застосовуються як елементи нагрівання води. Вона може використовуватися для побутових чи господарських потреб. Нагріта вода може брати участь у тепловому обміні у накопичувальних моновалентних баках. Сонячні батареї можуть додатково використовуватись для вироблення енергії в біовалентних агрегатах.
Класифікація колекторів
Вони бувають двох типів:
- Із вакуумною трубою.
- Плоскі.
При використанні обладнання у літній період коефіцієнт продуктивності того й іншого виду буде однаковим. У зимовий час перевагу краще віддати. Це обладнання здатне працювати при -35 градусах. Плоскі колектори можуть нагріти повітря до 60 градусів. Вакуумні агрегати розраховані для підвищення температури до 90 градусів. За іншими параметрами відмінностей прилади не мають. Крім того, їх можна застосовувати для нагрівання води.
Енергія вітру
Вироби промислового виготовлення сьогодні продаються досить вільно і коштують цілком прийнятних грошей. Такий може використовуватись у регіонах, де переважають постійні помірні вітри. Насамперед це узбережжя та степи. Установка вітрогенератора не є нічого надскладного. Його основні конструктивні елементи - це лопаті, двигун та щогла. Вітрогенератор має дещо знижений ККД у порівнянні з колекторною системою. Це пов'язано з тим, що елементи останньої можуть використовуватися для отримання тепла або нагрівання води. А у вітрогенераторі необхідно спочатку перетворення механічної енергії на електрику. Тільки після цього відбуватиметься нагрівання повітря у приміщенні.
Альтернативне опалення приватного будинку воднем
Це паливо застосовується у спеціалізованих котлах. Ці агрегати здатні виробляти необмежену кількість енергії. Водночас водневі котли вважаються абсолютно безпечними, оскільки таке опалення вважається без полум'яним, а під час нагрівання не виділяються продукти горіння.
Хід процесу
Робота ґрунтується на каталітичній реакції. Вона протікає між воднем та киснем. Через війну виділяються молекули води. У результаті реакції виробляється досить великий обсяг тепла. Водневі котли одночасно можуть ефективно працювати із системою прогріву підлог.
Характеристика обладнання
Водневі котли виробляються різною потужністю відповідно до площі приміщення, яке передбачається обігрівати. ККД агрегатів досить високий. Він становить близько 96%. Кількість каналів для підключення водневого опалення залежить від поставлених завдань. Максимально можна створити їх шість. Все залежатиме від того, скільки тепла потрібно буде виробляти котлу. Можна сказати, що агрегати, по суті, вважаються котельними модульними установками. Тому наявні канали потужності можуть чудово виконувати свої завдання, не залежачи один від одного. У кожному з них є "каталізатор". Він значно впливає на формування молекул Н 2 Про, що супроводжується процесом утворення теплових потоків. Вони заповнюють камеру згоряння (теплообмінник). Штучним чином здійснюється нагрівання до 40 градусів. Цей показник вважається прийнятним підтримки постійної оптимальної температури як стелі, і підлоги.
Розвиток промисловості
Слід сказати, що опалення воднем сьогодні лише починає набирати обертів. Як одна з безперечних переваг системи слід відзначити можливість роботи котлів як допоміжного обладнання при низьких температурах. Водень можна вважати революційним типом палива. Використання сучасних технологій дозволяє без будь-яких труднощів адаптувати його під системи обігріву.
Здрастуйте, дорогі читачі блогу.
Планую у новорічні свята з'їздити на дачу на два дні, відпочити з сім'єю від святкових зустрічей та вдихнути аромат свіжого соснового повітря. Але водночас розумію, що поїздка виходить досить екстремальною, адже дачний будиночок не обладнаний системою опалення. Взагалі, саме селище не газифіковане і ось уже довгий час я розглядаю альтернативні джерела тепла для приватного будинку. Вони виявилися досить варіативними.
Ділюсь з вами зібраною інформацією. Також ця стаття може бути корисною для всіх, хто проживає на тимчасових заміських об'єктах в холодну пору.
Опалення приватного будинку найчастіше є автономним, не залежить від центрального опалення. Тому є де розвернутися фантазії господаря, не залежати від одного джерела тепла і заощадити на цьому, використовуючи газ чи електроенергію в менших кількостях. Отже, що це за способи?
Щоб у вас не йшла голова, як у мене, коли я почав замислюватися над вирішенням цього питання, пропоную коротку класифікацію систем опалення без газу.
Розділимо їх умовно таким чином:
- Ті, якими цілком можна замінити газове обладнання та повноцінно опалити житло. Це теплові насоси, твердопаливні казани.
- Які є як додаткове джерело тепла до основної системи: сонячні колектори, каміни.
Теплові насоси – варіант опалення без газу
Повністю замінюють газовий казан. Беруть енергію з природних джерел: ґрунтовий тип насосів - з глибоких шарів землі, повітряний повітря з атмосфери.
Перетворюють її на тепло для обігріву будинку. При низьких температурах знижується ККД повітряного насоса, тому доцільніше застосування в осінньо-весняний період. А ґрунтовий вигідно використовувати протягом усього опалювального сезону.
Залежать від електрики, але витрати не можна порівняти з витратами при опаленні житла конвекторами або кондиціонерами.
Твердопаливне обладнання – чудова альтернатива
Найпоширеніший метод з метою економії та підстрахування.
Для роботи твердопаливних котлів може використовуватись різна сировина:
- - пелети;
- - Вугілля;
- - нафтопродукти;
- - Деревні відходи.
З одного боку мінусом є те, що потрібно заготовляти сировину, що згоряється, але установка системи обходиться значно дешевше теплового насоса.
Геліосистема – опалення сонцем
Джерелом тепла для обігріву приміщення є сонячна енергія. Адже сонце на щастя є у всіх. З цим не посперечаєшся, правда?
Сонячні колектори встановлюються на даху будинку, служать для акумуляції сонячної енергії, перетворюють її на теплову. Не плутайте із сонячними батареями, вони призначені для вироблення електроенергії.
Цілком замінити ними традиційну систему опалення взимку неможливо. Адже сонячний день невеликий, потужності установки не вистачить на тріскучі морози.
Також відмінний варіант для отримання теплої води влітку та у міжсезонний період.
Камін для опалення всього будинку
Альтернативне обігрів на допомогу до основного опалення. Використовувати краще ранньою весною, пізно восени, коли ще не дуже холодно. Так як дрова доводиться підкладати досить часто.
Щоб камін обігрівав не лише одну кімнату, а весь будинок — усередині обладнають водяну ємність. Вона підключена до загальної системи. Тоді при користуванні каміном нагріта вода надходить у радіатори.
Нюанси опалення для заміського будинку
Усі розглянуті варіанти відносяться до водяного опалення. Це не проблема, якщо ви живете в будинку постійно. Якщо це дача, куди ви приїжджаєте не щодня, система замерзне при сильних морозах. Тому в таких випадках замість води заливають спеціальний незамерзаючий засіб антифриз. Тоді спочатку потрібно розраховувати всю систему з урахуванням використання саме цього теплоносія.
Є ще новомодний сучасний вихід із ситуації – встановлення дистанційного керуванняопаленням за допомогою телефонних смс повідомлень або Інтернету. Тоді віддалено можна регулювати температуру, щоб система не замерзла за вашої відсутності. Варіант хороший, але дров через Інтернет не підкинеш, тому потрібен електричний котел. Та й варто, відверто кажучи, недешево.
Кому все це здається складним, той консервує заміський будинок на зиму і обходиться без опалення, відпочиває в іншому місці та читає нову інформацію до нового сезону. Але ж удома краще, затишніше.
Хочу також звернути вашу увагу на «бабусин метод». Якщо дача невеликої площі, і ви туди приїжджаєте на кілька днів, то є ще один варіант – пічне опалення. Зробив невеликий запас дров і готовий. Приїхав, розтопив – тепло, не приїхав – жодних проблем. Адже піч можна побудувати сучасну, колоритну. Виникла приємна, затишна, гарна картинка в уяві? Отож.
Вибір за вами. Все залежить від бюджету та особистих переваг кожної людини. А я вибрав твердопаливне обладнання і в наступній статті я докладніше зупинюся на його описі. Ну а яким способом користуєтеся ви, шановні читачі? Пишіть свої коментарі та підписуйтесь на новини. До зустрічі!
Сучасний термін «альтернатива» запозичений з латинської мови ( alternatus– інший) для необхідності вибору з кількох можливостей або позначення кожної з цих можливостей.
Джерела енергії для опалення
Традиційний спосіб
Традиційні способи обігріву квартири або приватного будинку вимагають облаштування системи опалення, до складу якої входять:
- джерело тепла, що перетворює енергію спалювання палива або енергетику мережевої електрики на теплову енергію;
- теплообмінник для передачі теплової енергії від енергоносія до теплоносія, для подальшого розподілу тепла за точками теплоспоживання;
- замкнутий трубопровідний контур, яким природним чи примусовим способом спонукається рух теплоносія;
- прилади опалення, що поширюють тепло від теплоносія в навколишнє оточення приміщення.
На малюнку нижче показана структура опалювальної системи з котлом як джерело тепла та точками теплоспоживання у вигляді радіаторів опалення та теплої підлоги.
Структура традиційної системи опалення приватного будинку
Недоліки
Для більшості видів опалювальних систем джерелами теплової енергії є опалювальні котли. У них відбувається спалювання газу, рідкого або твердого палива з метою використання теплоти згоряння палива для нагрівання теплоносія (так звані газові, рідкопаливні та твердопаливні котли).
Іншим варіантом нагрівання теплоносія в теплообміннику опалювального котла є використання енергії мережевої електрики (електричні котли опалення).
Кожен тип котла та відповідного енергоносія має певні негативні особливості, що відбиваються на ефективності його застосування:
- Котли на газовому паливі поширені завдяки доступності газу.
Негативними факторами, що супроводжують застосування газу для опалення, є:
- організаційна та технічна складність підключення до газової магістралі;
- загроза займання або вибуху за порушення правил експлуатації газового опалювального обладнання або неправильного монтажу своїми руками;
- зростання цін на газові ресурси
- Електричні котли найпростіші в установці своїми руками та обслуговуванні. Найбільш суттєвими недоліками є:
- енергозалежність обладнання – при відключенні електропостачання припиняється надходження тепла до системи опалення;
- найвищі тарифи на електроенергію.
- Рідкопаливні котли як джерела теплової енергії складні в експлуатації. З негативу відзначимо такі фактори:
- висока вартість рідкого палива, складність його доставки та безпечного зберігання;
- шум у роботі;
- неприємні запахи під час спалювання палива.
Домашня котельня з рідкопаливним котлом
- Твердопаливні котли на вугіллі, торфі, дровах або пелетах імпонують дешевизною паливних ресурсів та енергонезалежністю в роботі, але мають свої недоліки:
- паливо, завантажене своїми руками в топку казана, швидко прогорає;
- відсутність автоматизації процесу завантаження палива;
- необхідність постійного візуального контролю над роботою котла.
У всіх вищерозглянутих систем опалення є дві загальні недоліки:
- вони працюють на непоправних джерелах теплової енергії – паливо повністю спалюється без можливості відновлення;
- експлуатація обладнання, що спалює природні ресурси або використовує електрику, що централізовано поставляється, супроводжується постійною оплатою за обсяги витраченого енергоносія та постачальникам послуг з його надання.
На малюнку нижче показано доставку зрідженого газу для газового опалення будинку.
Доставка зрідженого газу до приватного будинку
Нюанси, що потребують уваги:
- Таке зручне та звичне опалення приватного будинку шляхом спалювання не поновлюваних органічних ресурсів призводить до катастрофічного зменшення природних запасів палива за гроші з нашої ж кишені! Природно, що ціни на органічне паливо постійно підвищуватимуться.
- Спалювання палива супроводжується виділеннями вуглекислого газу та летких токсичних продуктів горіння, при цьому відбувається випадання смол та сажі.
- Кожен споживач органічного палива змушений облаштовувати додаткові приміщення:
- для зберігання палива;
- для його спалювання з виведенням в атмосферу продуктів горіння.
Концепція альтернативного опалення
При розгляді варіантів альтернативного опалення будинку необхідно визначитися із самою концепцією.
До альтернативних джерел тепла для приватного будинку належать два принципово різні види обладнання:
- Пристрої, що працюють на додаток до електричного або газового котла, що встановлений своїми руками. З якихось причин котел, що працює на газі чи електриці, не забезпечує повноцінно теплою систему опалення всієї споруди.
Основна опалювальна потужність забезпечується котлом, а під час пікових навантажень чи міжсезоння його роботу підтримують альтернативні джерела. В цьому випадку альтернативним опаленням буде, наприклад, котел на пелетах, зроблений своїми руками, або агрегат, що спалює відпрацювання, і навіть інфрачервоні обігрівачі.
- Пристрої, що повністю замінюють котел на газі, електриці або іншому традиційному енергоносії. Їхньої теплової потужності достатньо, щоб забезпечити альтернативне опалення будинку.
Найбільш поширеними альтернативними варіантами обігріву житла без спалювання газу та іншого органічного палива є технології, що використовують енергію природних ресурсів – тепло з надр землі, гейзери, сонячне світло та кліматичні процеси – вітер, океанський приплив.
Будинок, оснащений сонячними батареями
Сучасні методи опалення
Практична реалізація проектів щодо використання енергії природних ресурсів та явищ як альтернативного джерела тепла для обігріву житла найбільше зачіпає:
- енергетику сонячного світла (геліотермічні системи);
- енергетику вітру (вітроенергетика);
- енергетику теплих земних надр (геотермальні насоси)
Зазначають два варіанти практичного застосування природної енергетики для потреб альтернативного опалення приватного будинку:
- трансформацію енергії природного явища в електричну енергію, яка потім буде застосована для автономного опалення, тобто опалення будинку від власного внутрішнього джерела електрики;
- безпосереднє нагрівання робочого теплоносія системи опалення.
Геліотермічна система
При облаштуванні опалювальних геліосистем своїми руками використовують обидва варіанти сонячного випромінювання:
- Перетворення енергії сонячного світла на електричну енергію, використовуючи сонячні батареї.
Сонячними батареями прийнято називати групу напівпровідникових фотоелектронних перетворювачів, що поєднуються в одному загальному модулі для генерації електроенергії. Декілька сонячних модулів створюють ланцюг для забезпечення приватного будинку певною кількістю електроенергії.
Потужність кожного сонячного модуля може становити від 50 до 300 Вт. Нижче наведено принцип використання сонячних батарей для альтернативного автономного опалення будівлі.
Схема опалення будинку з використанням сонячних батарей
Принцип роботи геліосистеми:
- із сонячного модуля перетворений світловий потік надходить у блок акумуляторів;
- акумулятори виробляють постійний струм, який прямує в інвертор;
- в інверторі постійний струм перетворюється на змінний, який використовується для розігріву ТЕНів у системі опалення.
Сонячні батареї здатні лише виробляти електроенергію. Теплову енергію вони не виробляють, не перетворюють і не накопичують. Вони однаково ефективно працюють у морозний день або за плюсової температури навколишнього повітря, оскільки їм важлива інтенсивність падаючого сонячного потоку.
- Використання сонячних колекторів для прямого нагрівання води.
У приватному домобудуванні установка своїми руками сонячних колекторів для альтернативного опалення популярніша, ніж монтаж сонячних батарей. Колектори перетворять сонячні світлові потоки безпосередньо на теплову енергію, минаючи утворення електрики.
Колектори для опалення, що монтуються своїми руками, мають найрізноманітніші конструктивні виконання, які можна розділити на два типи:
- плоскі колектори, що складаються з абсорберів - елементів, що поглинають сонячні промені (у найпростішому випадку - металеві пластини або листи чорного кольору), з'єднаних із системою трубопроводів;
- трубні колектори, зібрані зі скляних трубок, усередині яких вставлений абсорбер-поглинач зі сталі.
На малюнку нижче показаний один з варіантів виготовлення своїми руками сонячного колектора з розміщеними в абсорбері мідними трубками для нагрівання теплоносія.
У трубки закачується теплоносій, що має мінімальний поріг кристалізації. У середній смузі Росії рекомендовано до використання 60% водний розчин пропіленгліколю з температурою початку кристалізації -39 0 Ц.
Сонячний колектор із мідних трубок
Обидва види колекторних систем монтуються на похилій частині покрівлі будинку. На малюнку нижче показаний принцип обігріву будівлі з використанням колектора.
Нагрітий у сонячному колекторі теплоносій (лінія червоного кольору) надходить у буферний бак, що виконує функції акумулятора тепла та автоматизованої системи підтримки температури в контурах опалення та ГВП.
При нестачі тепла в похмурі дні вода в буферному баку підігрівається іншим доступним джерелом тепла, наприклад, водою від котла на газі, що є основним теплоджерелом системи опалення.
Завдяки автоматиці ведеться постійний контроль температури у системі опалення. У нічний час відсутність надходження сонячного тепла компенсується підключенням ТЕНу для підтримки комфортного рівня температури.
Принцип роботи системи опалення від сонячного колектора
Домашня вітроенергетика
Використання кінетичної енергії повітряних потоків для потреб обігріву приватного будинку здійснюється у двох напрямках:
- Перетворення кінетичної енергії вітру на електричну шляхом обертання ротора спеціальних вітрогенераторів.
Отримана електроенергія акумулюється в акумуляторних батареях і при необхідності через інвертори (за аналогією з технологією обігріву від сонячних батарей) використовується для підігріву води в системі опалення. У безвітряну погоду прилади опалення підключаються до загальної електромережі.
- Перетворення енергії ротора вітряка, що обертає, в теплову для безпосереднього нагріву теплоносія з використанням вихрових теплогенераторів ВТГ.
Домінуючим способом у приватному домобудуванні є виготовлення своїми руками та монтаж пристроїв, що складаються з вітряка, генератора та акумулятора для отримання власної електроенергії. Конструкція підкуповує своєю простотою та можливістю самостійного складання.
Розрізняються між собою вітряні генератори за такими показниками:
- розташування осі обертання – вертикальне чи горизонтальне;
- кількість пропелерних лопат;
- крок гвинта.
На малюнку нижче показаний будинок, оснащений вітрогенераторами з горизонтальною віссю обертання.
Вітрогенератори для енергозабезпечення приватного будинку
Геотермальні (теплові) насоси
Пристрої, здатні використовувати геотермальну енергію земних надр, дозволяють власникам приватних будинків суттєво заощадити на газі чи іншому виді палива під час обігріву свого житла. Теплова енергія видобувається безпосередньо із земних глибин або з дна водоймища за допомогою пристрою, названого тепловим насосом.
Принцип функціонування теплового насоса аналогічний роботі холодильної установки з використанням фреону:
- при проходженні рідкого фреону трубками на значній глибині у водоймищі або в пробуреній свердловині, в яких навіть взимку зберігається плюсова температура, фреон починає випаровуватися, переходячи в газоподібний стан;
- газоподібна фаза фреону піднімається нагору і потрапляє до компресора, який його сильно стискає;
- при стисканні газу в обмеженому обсязі відбувається його нагрівання до 80 градусів Ц;
- у теплообміннику фреон охолоджується;
- в дросельній камері рахунок зниження температури і тиску фреон знову перетворюється на рідину;
- цикл повторюється.
Теплові насоси є енергозалежними агрегатами, проте, витрата електроенергії для роботи пристрою незрівнянно нижча, ніж потрібно для безпосереднього електричного нагрівання теплоносія.
Температура теплоносія в системі опалення з геотермальними пристроями не перевищує 50 градусів, що недостатньо для опалення радіаторів, але для «теплих підлог» – цілком достатньо.
Теплові насоси конструктивно розрізняються за технологією нагрівання фреону до переходу його в газоподібний стан. Залежно від джерела "низькорівневого тепла" виділяють:
- водяні установки для отримання тепла від наземних водойм чи підземних ґрунтових вод;
- земляні, що «відбирають» тепло з ґрунту;
- повітряні.
При класифікації геотермальних апаратів враховують також вид теплоносія у системі опалення – вода чи повітря. Відповідно, пристрої одержують позначення "грунт - вода", "грунт - повітря", "вода - вода" і т.п.
Відео про опалення
Як організувати економічне опалення будинку власноруч, розповідається у відео нижче.
Логіка переходу на альтернативне опалення полягає не тільки в економії коштів на купівлю газу або оплати рахунків за електрику.
Зрозуміло, ціни на відновлювані енергоносії стрімко зростають. Але як тут не згадати слова Д. Менделєєва, який сказав: «Спалювати нафту, все одно, що топити грубку асигнаціями»?
Нерозумно спалювати тонни вугілля або десятки кубометрів деревини для обігріву скромного приміщення і при цьому наносити непоправну шкоду чистоті навколишньої екології.
Зі зростанням загального добробуту все більше і більше співвітчизників відкривають для себе принади приватного домоволодіння. При середній вартості хорошого будинку можна порівняти з вартістю міської квартири – наскільки краще жити окремо від усіх, на свіжому повітрі! Тут і тиша і спокій, і відсутність сусідів, що п'ють, і хуліганів, тиша за вікнами і благодать.
При плануванні переїзду в будинок необхідно розуміти, що всі обов'язки, які раніше лежали на плечах будинкової компанії стануть вашими.
Разом з тим, багато хто, переїхавши до свого дому, або тільки почавши планувати такий переїзд, стикається з тим, що цілий комплекс робіт, що виконується раніше загальнобудинковими службами – тепер лягає повністю на плечі домовласника.
Сюди відноситься і прибирання прибудинкової території та догляд за покрівлею, і оновлення фасадів, і звичайно опалення – без якого неможливо уявити комфортних умов проживання в нашому суворому кліматі.
Багато хто знає, як опалюються будинки за допомогою газових або твердопаливних котлів, але не всі чули про такий напрям, як альтернативне опалення приватного будинку, яке набирає все більшої популярності в європейському будівництві, а звідти приходить і до нас.
Альтернативне опалення будинку – це термін, який передбачає використання для обігріву альтернативних джерел теплової енергії, або енергії електричної, перетвореної в тепло та отриманої альтернативним способом. Саме про ці системи хочеться поговорити трохи докладніше.
Геоколекторні системи
Не можна сказати, що такі системи є реальною альтернативою опаленню в приватному будинку, проте вони вже успішно запущені і працюю в низці домогосподарств. Критичною для таких систем є кількість сонячних днів на рік. Що суттєво обмежує сферу їх застосування.
Геоколекторна система опалення підійде не всім, оскільки робота такого пристрою повністю залежить від сонячного світла.
Геоколектори, безумовно, альтернативне опалення. Система працює наступним чином:
- На даху будинку мають безпосередньо колектори, які виглядають як система трубок або колб, оточених спеціальними покриттями, мета яких зібрати і утримати теплову енергію випромінювану сонцем. Вони замкнуті на загальну ємність, з неї відбувається рух теплоносія трубами до будинку;
- Додатково такі системи можуть постачати насос і навіть нагрівальний елемент, який включається в роботу в похмурі дні.
Крім того, до складу таких мереж входять акумулятори теплової енергії, що накопичують потенціал під час сонячного дня і віддають його в нічний час. Загалом вони можуть забезпечити досить комфортне перебування в будинку, якщо йдеться про південні регіони, для суворішого клімату вони малоефективні.
Використання вітряків
Тут краще говорити не про альтернативне опалення будинку в цілому, а про альтернативне джерело енергії для опалення. Вітряні електрогенератори вже набули досить широкого поширення і не потребують додаткового представлення, все відбувається дуже просто.
На опору встановлюють динамо, з спеціальною насадкою, що приводить його в рух. Насадка має кілька лопатей, від розміру та кількості яких залежить чутливість вітряка. Повертаючись на осі подібно до флюгера, слідом за вітром, і перетворюючи кінетичну енергію в електричну - вони виробляють напругу. Потім енергія надходить в акумулятори для подальшого застосування в побутових цілях.
Вона може служити також для роботи електричного опалювального котла, забезпечуючи опалення в будинку. Це вже реальна альтернатива опаленню у приватному будинку. Використання енергії вітру відоме вже більше кількох століть, тут немає нічого революційного - цей метод давно відомий і перевірений, у його надійності можна не сумніватися, проте це не єдиний реально працюючий спосіб альтернативного опалення будинку.
Тепловий насос
Це складний та сучасний інженерний комплекс, що забезпечує дійсно ефективне опалення за мінімальних витрат у період експлуатації. Істотним недоліком такої системи є лише незаперечна дорожнеча її монтажу. Проте багато хто йде на ці витрати – адже вони багаторазово окупаються з часом. Наскільки приємно ні від кого ні залежати, не витрачати гроші на обігрів щомісяця і бути в теплі.
Принцип дії простий та оригінальний. Тепловий насос перекачує теплову енергію з глибинних шарів ґрунту, які завжди залишаються нагрітими, та передає її всій споруді. Це проста система труб, закопаних глибоко в землю. Строго за законами фізики - нагрітий теплоносій прагне вгору, остигаючи він, повертається, і цикл замикається.
Крім цього – в літню спеку система може служити для охолодження будинку. Головне пам'ятати, що для коректної роботи необхідний насос, а значить електрика. Нема електрики – немає опалення. Тому варто мати як мінімум генератор, адже ніколи не можна бути впевненим до кінця, що світло не відключать, а разом з ним піде і тепло з труб.
Ще одним важливим моментом у роботі такої системи є використання спеціального антифризу, який дозволить підвищити ККД системи. Економія буде дуже відчутна.
Інфрачервоні системи
Одним із реально працюючих варіантів альтернативного опалення будинку є інфрачервоні системи, відомі під назвою ПЛЕН (плівковий електричний нагрівач). Виглядають вони як тонка плівка, що складається з декількох спресованих шарів, що включають нагрівальний елемент. Він випромінює теплову енергію в інфрачервоному спектрі та монтується, як правило, під підлогу приміщення.
Простота монтажу та обслуговування, а також низький показник електроспоживання та відсутність видимих частин системи – зробили їх на сьогоднішній день дуже популярними. Нагрівання йде від підлоги до стелі, повітря не сушиться, а на рівні від пояса і вище створюється максимально комфортна температура.
Управління забезпечується за допомогою електронного реостату. Монтується система на чорнову підлогу, яку вистилають спеціальним матеріалом – ізолоном, що є будівельною піною з нанесеною з одного боку фольгою, що відображає тепло в приміщення.
Монтаж може проводитись самостійно, в ньому немає нічого складного. Після закінчення складання систему перевіряють на працездатність і перекривають щільним поліетиленом. Після закінчення цих робіт підлогу вистилають ламінатом або лінолеумом.
Доповнити таке рішення можна окремими інфрачервоними обігрівачами, встановленими у місцях скупчення людей біля вікон та дверей, що виконують функцію додаткової теплової ізоляції приміщення.
Висновок
У статті було розібрано представлені на сьогоднішній день на ринку альтернативні способи опалення будинку. Не варто забувати, що класичний варіант опалення з використанням котла, розширювального бака та системи труб і клапанів незважаючи на значні енергетичні витрати є найкращим варіантом для суворого клімату. А всі способи, описані в статті, можуть стати доповненням до базової системи опалення, але їхнє самостійне використання може поставити під загрозу питання про теплопостачання будівлі в зимовий період. Тож не забувайте підстрахувати себе класикою, яку б сучасну систему не пропонував вам ринок.
Альтернативним опаленням називають обігрів будинку за допомогою так званих альтернативних джерел енергії, до яких насамперед належить внутрішня енергія планети Земля. На певній глибині, яка залежить від географічне розташування місцевості, її температура майже стала і позитивна у час року.
Простий приклад: у середній смузі Росії на відстані 170 см від поверхні землі температура становить 8-10 градусів за Цельсієм. Таку ж температуру мають ґрунтові води, а річки та озера навіть узимку під товщею льоду мають температуру 3-4°С.
У території, розташованої північ від, «теплий» грунт може залягати глибше, а південних районах, навпаки, ближче до землі. Це означає, що навіть у сильні морози надра Землі мають запас теплової енергії, достатній для обігріву житла. Проблема лише в тому, щоб правильно використовувати його для альтернативного опалення будинків.
Для цього необхідно вирішити непросте завдання: передати тепло від менш нагрітого тіла нагрітішому тілу: теплоносію, що використовується в системах опалення (нагадаємо, що температура надр землі на прийнятній глибині становить 8-10 С).
Просте вирішення складного завдання опалення у приватному будинку
Зробити це вдалося лише в середині минулого століття, після винаходу і широкого поширення побутових холодильників, пристрій яких наштовхнув швейцарського «Кулібіна» Роберта Вебера на ідею спрямувати теплову енергію, що виділяється морозильною камерою, на господарські потреби і використовувати її для нагрівання гарячої води.
Саме так був винайдений сучасний тепловий насос, що є не що інше, як «зворотний холодильник», образно кажучи, «що відбирає холод у опалювального приміщення і передає його масі Землі».
Зрозуміло, правильніше, з погляду фахівців, говорити про використання запасу теплової енергії менш нагрітого тіла та передачу його більш нагрітому тілу.
У примітивному вигляді цей процес можна описати за допомогою простий формули:
- Q=CM(T2-T1), де
- Q-отримане тепло
- C-тепломісткість
- M-маса
- T1 T2 різниця температур, на яку було зроблено охолодження тіла
Це означає, що кількість теплової енергії, що передається при охолодженні того чи іншого тіла, неважливо, йдеться про нагріту російську печі масою кілька тонн або про радіатор опалення, що важить пару десятків кілограмів, прямо пропорційно теплоємності матеріалу, з якого воно виготовлено, його масі і різниці температури, яку відбувається охолодження.
Неважко здогадатися, що при охолодженні одного кілограма речовини на 50 градусів виділиться така кількість теплової енергії, як і при охолодженні 50 кг цієї ж речовини на 1 градус.
Іншими словами, при зниженні температури ґрунту масою в кілька сотень тонн лише на частку градуса, можна отримати кількість тепла, цілком достатню для опалення приватного будинку. При цьому охолоджувати можна не тільки ґрунт, а й воду у водоймах, а також повітря, маса якого також має колосальний запас теплової енергії.
Тепловий насос як джерело альтернативного опалення
Для альтернативного опалення приватного будинку достатньо купити та встановити тепловий насос, пристрій, спеціально призначений для використання низькотемпературної енергії для опалення та гарячого водопостачання та працює за принципом сучасного кондиціонера чи холодильника. До речі, зовні тепловий насос нагадує звичайний побутовий холодильник, та й за габаритами мало від нього відрізняється.
Для того щоб зрозуміти, як саме працює тепловий насос, достатньо згадати пристрій і принцип дії холодильника, в якому тепло «відбирається» у продуктів та «викидається» у навколишнє середовище. Саме тому рекомендується при встановленні холодильного обладнання створювати навколо нього вільний простір, що забезпечує своєчасне відведення тепла.
Якщо холодильник забирає тепло у продуктів та генерує холод, то тепловий насос забирає його у маси землі, води чи повітря та спрямовує отриману теплову енергію для опалення будинку. У ньому, як і в холодильнику, є випарник, дросель, компресор і конденсатор. Основна відмінність у роботі цих пристроїв створюється за рахунок налаштувань.
Принцип роботи теплового насоса описується циклом Карно. Розглянути його можна на прикладі системи опалення будинку за допомогою теплового насоса, який перекачує низькотемпературну енергію маси землі.
Як працює тепловий насос
Хладагент, що циркулює по замкнутому контуру, надходить у випарник, де відбувається його розширення, що супроводжується збільшенням обсягу та зниженням рівня тиску. При цьому також відбувається випаровування холодоагенту та зниження його температури. В ході цього процесу холодоагент активно забирає теплову енергію від стінок випарника, з'єднаних з теплообмінником, яким рухається теплоносій, званий в системі теплових насосів «розсолом». У цей час у систему теплового насоса надходить теплова енергія маси землі.
Потім холодоагент надходить у компресор, де відбувається його стиск, а потім виштовхування в конденсатор, під час якого відбувається підвищення температури холодоагенту до 80-120°С.
При цьому відбувається передача тепла теплоносію, що циркулює теплообмінником, з'єднаним з конденсатором. Охолоджений холодоагент надходить у випарник і процес повторюється. Працює тепловий насос від електричної мережі, але споживання електроенергії та витрати на неї мізерно малі в порівнянні з одержуваним ефектом, що особливо важливо для альтернативного опалення приватного будинку.
Під час роботи теплового насоса теплоносій може нагріватися до температури вище 100 градусів Цельсія, що цілком достатньо для опалення та гарячого водопостачання та дозволяє створювати певні запаси тепла, нагріваючи, наприклад, тепловий акумулятор.
Для забезпечення комфортних умов та скорочення споживання електроенергії теплові насоси оснащують термостатами, за допомогою яких підтримується необхідна температура нагрівання теплоносія.
Види теплових насосів
Теплові насоси класифікують залежно від виду теплової енергії, що використовується для їхньої роботи. У зв'язку з цим розрізняють:
- Геотермальні насоси, вертикальні та горизонтальні, що використовують тепло підземних вод. При цьому передача тепла йде за схемою «вода-вода»
- Воднівикористання тепло озер, річок і морів. При цьому передача тепла також йде за схемою «вода-вода»
- Повітряні, що використовують тепло повітряних мас. Передача тепла йде за схемою «повітря-вода»
- Ґрунтові, що використовують теплову енергію ґрунту. Передача тепла йде за схемою «грунт-вода»
Переваги та недоліки теплових насосів
Альтернативне опалення на базі теплового насоса має ряд переваг:
- Він безпечний для довкілля та людини. З ним можна бути впевненим, що будинку не загрожує пожежа від несправного обладнання, до приміщення не надійдуть димові гази, а довкілля не постраждає від двоокису вуглецю
- Тепловий насос дозволяє отримувати дешеву теплову енергію
- Він може змінювати режими роботи та влітку використовуватись для кондиціювання повітря
- Він надійний та довговічний
Невипадково в розвинених країнах, наприклад, Японії, саме використання теплових насосів вважається найперспективнішим напрямом альтернативному опаленні будинків.