Варианты и схемы альтернативного отопления частного дома своими руками
Безудержный рост тарифов на услуги ЖКХ провоцирует обывателей на поиск нестандартных решений.
Альтернативные варианты отопления вызывают все больший интерес владельцев частных домов, расположенных как в черте города, так и в сельской местности.
Причины этого — постоянный рост цен на традиционные энергоресурсы (газ и электроэнергию) или невозможность подключения к существующим сетям.
Содержание статьи:
Что такое альтернативные источники тепла
Традиционно, автономные системы теплоснабжения используют нагрев теплоносителя в газовых котлах, электрических нагревателях и подобных устройствах, подключенных к централизованным системам энергоснабжения — газопроводам и электрическим сетям.
В этом смысле, альтернативными источниками тепла принято называть такие, которые делают теплоснабжение частного дома полностью автономным, не зависящим от централизованных поставок, каких-либо энергоресурсов.
Более точным является определение альтернативных источников, как использующих возобновляемые природные ресурсы — энергию солнца, тепло земли и т. д.
Среди них выделяют системы отопления, использующие замену традиционных энергоносителей, и источники тепла, работающие на отличных от традиционных физических принципах.
Источники отопления, использующие замену энергоносителей
Наибольшее распространение получили следующие способы нагрева воздуха в помещениях:
- прямой нагрев за счет конвекции от нагревательного прибора. Пример реализации — отопление электрическими масляными радиаторами;
- нагрев за счет теплообмена с циркулирующим в системе отопления теплоносителем;
- инфракрасный обогрев, при котором тепловое излучение повышает температуру поверхности предметов в помещение, а они отдают тепло воздуху
А знаете ли вы, какой септик лучше для дома с постоянным проживанием? Подробная инструкция по выбору оборудования для переработки стоков и обустройству автономной канализации прочитайте в полезной статье.
Про стеклоочиститель Керхер для мытья окон написано на этой странице.
К альтернативным вариантам теплоснабжения, использующим те же принципы, но получающим энергию за счёт нетрадиционных энергоресурсов, относят нижеперечисленные.
Печи, камины и прочие схемы
Такие варианты отопления появились раньше тех, что считаются сегодня традиционными.
Эти источники тепла реализуют прямой и инфракрасный обогрев и используют природные топливные ресурсы — дрова, уголь для нагрева теплоносителя:
- воду,
- антифриз,
- воздух,
- трансформаторное масло.
Современный уровень таких устройств, к примеру, пеллетных каминов, позволяет использовать в качестве топлива гранулированные отходы лесоперерабатывающей или бумажной промышленности.
При этом устройства снабжаются системами автоматики, которые регулируют подачу топлива в автоматическом режиме по определенной схеме и позволяют поддерживать на заданном уровне температуру в обслуживаемом помещении.
Котлы на альтернативных видах топлива
Принцип работы таких нагревателей, практически, не отличается от электрических или газовых.
Их особенностью является использование нетрадиционных для водогрейных котлов энергоресурсов — твердого (те же пеллеты), жидкого топлива (например, отработанного масла) или биотоплива.
Справка! Под термином биотопливо в этом случае понимают жидкие или газообразные органические вещества, получаемые в процессе переработки органических отходов жизни и деятельности человека особыми видами бактерий.
Важно! И печное отопление, и котлы с альтернативным питанием не всегда экономичнее традиционных систем.
А что вы знаете про электрический термостат для теплого пола? Прочитайте в полезной статье, как установить терморегулирующее оборудование в систему отопления.
Почему нельзя пить родниковую воду написано здесь.
На странице: https://ru-canalizator.com/santehnika/s-oborudovanie/izmelchitel.html прочитайте отзывы на измельчитель для кухни в раковину.
К тому же, избавляясь от зависимости от одних энергоресурсов, потребитель попадает в зависимость от других.
Отопительные жидкостные системы
Работа таких систем также не отличается от традиционных, используются те же нагревательные элементы.
Главное их отличие в том, что электричество для отопления забирается не из сети, а вырабатывается автономными источниками.
Наибольшее распространение среди них получили:
- Ветрогенераторы. Эти устройства используют для электроснабжения энергию ветра. Производителя предлагают:
- низкоскоростные, для регионов со слабыми ветрами;
- высокоскоростные, для местностей, в которых постоянно дуют сильные ветры;
- роторные, работающие вне зависимости от интенсивности и направления воздушных потоков.
Ветряные установки для получения электроэнергии наиболее полно проработаны и получили широкое распространение
- Фотоэлектрические преобразователи (солнечные батареи).
В них электрическая энергия — результат преобразования потока солнечной энергии.
Принято считать это направление наиболее перспективным.
Именно, поэтому разработке солнечных выделяется огромное внимание научно-исследовательских организаций во всем мире.
Главный недостаток таких устройств – невозможность повсеместного использования из-за различной интенсивности солнечного излучения в зависимости от географического положения и климатических условий. - Генераторы, использующие энергию падающей воды.
Принцип построения и работы гидроэлектростанций известен давно.
Сдерживающие факторы для развития этих источников — ограниченный доступ к водным ресурсам и необходимость проведения значительных объемов работ для получения энергии струи воды, способной обеспечить электричеством частный жилой дом.
.
К сведению! Все альтернативные источники электроснабжения дороги, а их эффективность – не высока (причины разные – он низкого КПД преобразования, до зависимости от климатических факторов).
Кроме того, для них необходимы накопители и стабилизаторы, увеличивающие габариты установок и их стоимость.
Источники на иных физических принципах
Разработаны несколько видов таких систем, большинство из которых, успешно испытаны и внедряются во множестве регионов.
К ним относят:
- нагревательные элементы систем отопления, отбирающие для теплоснабжения помещений энергию:
- солнца,
- земли,
- воздуха (температура воздуха в квартире соответствующая санитарным нормам указана здесь).
Солнечные коллекторы
Под термином солнечный коллектор понимают устройство, которое напрямую использует солнечную энергию для нагрева воды, поступающей в систему ГВС или отопления, или теплоносителя, который передает энергию в контур теплоснабжения.
Принцип действия коллектора основан на нагреве жидкости (воды или теплоносителя), протекающего внутри зачерненного тела под действием солнечных лучей (когда проводится промывка систем отопления написано здесь).
Производители предлагают:
- Плоские, представляющие собой корпус с размещенным внутри спиралевидным нагревательным элементом.
Элемент термоизолирован, но с одной стороны (обращенной к солнцу) зачернен и накрыт стеклом.
В качестве нагревательного элемента используют медную трубку, внутри циркулирует вода или теплоноситель с пониженной температурой кипения.
- Трубчатые или U-образные вакуумные.
Собираются их параллельных U-образных стеклянных колб, внутри которых в вакууме находится зачерненная трубка светопоглощения.
Заполняется трубка теплоносителем с низкой температурой кипения.
Кроме основной классификации, солнечные коллекторы подразделяют по способу организации протока жидкости (самотечные и с принудительной циркуляцией), виду теплообмена и другим признакам.
Для них характерны общие недостатки:
- Низкая эффективность.
КПД преобразования плоских коллекторов не превышает 30%, трубчатых – 60%. - Габариты, прежде всего, площадь, необходимая для получения заданной мощности отопления.
К примеру, для теплоснабжения дачного дома с площадью 20 квадратных метров, в котором проживают 2 человека, потребуется солнечный коллектор площадью до 25 квадратных метров.
- Зависимость от климатических факторов.
Это не позволяет рассматривать солнечный коллектор в качестве единственного источника теплоснабжения.
Его роль – резервный источник, снижающий нагрузку и потребление традиционного нагревателя системы отопления.
Тепловые насосы
Тепловой насос – устройство, которое способно получать энергию для теплоснабжения от любых источников: земли, воды, воздуха.
Принцип работы теплового насоса основан на теплообменном цикле Карно (такой же, который использует холодильник).
[note]Устройство теплового насоса включает два основных элемента — конденсатор и испаритель, связанных в общий контур.[/note]
В контуре под воздействием компрессора циркулирует теплоноситель.
Для эффективного использования низкотемпературных источников таких, как грунтовые воды (описание водоносных горизонтов речных пойм изучите здесь), он имеет низкую температуру кипения.
Рабочий цикл
Теплоноситель, под давлением, попадает в камеру испарителя, где испаряется и расширяется, забирая тепло стенок камеры и окружающей среды.
Компрессор сжимает теплоноситель, за счёт чего, его температура повышается и нагнетается в камере конденсатора.
Здесь теплоноситель переходит в жидкое состояние и отдает тепло, которое, затем, передается в отопительный контур.
Сам же он охлаждается и снова поступает в камеру испарителя. В дальнейшем, процесс повторяется.
Для нужд отопления частных домов использует тепловые насосы, работающие по схемам теплообмена:
- Вода-грунт, вода-вода (вода-рассол).
В этом случае источником тепла служит грунтовые воды, или капилляры искусственного происхождения, заполненные рассолом, или массивы грунта.
Для стабильной работы теплового насоса такого типа потребуется одна или несколько скважин глубиной не менее 50 метров (как осуществляется прокладка наружных инженерных сетей и коммуникаций прочитайте на этой странице).
На этой глубине грунтовые воды и имеют стабильную температуру, порядка 10 градусов.
Источником тепла может служить и природный водоем достаточной глубины (не промерзающий до дна, в этом случае температура нижних слоев воды также стабильна и составляет 4 градуса).
- Воздух-вода, в этом случае источником тепла служит наружная атмосфера.
Вне зависимости от температуры воздуха, тепловой насос отберет энергию у воздушных масс и передаст ее в отопительный контур.
Естественно, эффективность работы тем выше, чем выше температура воздуха в точке размещения испарителя.
К сведению!
Этот же принцип используют вентиляционные установки с рекуперацией тепла, которые отбирают энергию отводимого из помещения воздуха, используя ее для нагрева воздуха в приточном контуре.
Тепловой насос не может функционировать без электроснабжения, необходимого для работы компрессора.
Однако, потребление электроэнергии гораздо ниже чем на нагрев (коэффициент преобразования тепла, КПТ – не хуже 4.5).
К примеру, для обеспечения мощности отопления в 10 кВт, компрессору теплового насоса необходима электрическая мощность1.5-2 кВт.
Еще одна особенность работы такого устройства – эффективность его тем выше, чем меньше разница температур между испарителем и нагрузочным тепловым контуром.
Поэтому тепловые насосы используют для низкотемпературных систем отопления, таких как «теплый пол».
Основные преимущества тепловых насосов:
- Применение в любых регионах при любых погодных условиях;
- Экономичность;
- Автономность — тепловой насос может быть использован в качестве основного источника тепла для отопления.
[note]Кроме того, тепловой насос — реверсивная тепловая машина, которая работает и на нагрев, и на охлаждение. Главный недостаток этого устройства — его высокая стоимость.[/note]
Посмотрите работу теплового насоса, установленного в сельской школе Волгоградской области. Дешево и сердито.