Альтернативное отопление частного дома: инструкция по монтажу. Альтернативные виды отопления частного дома

Так как с каждым годом наблюдается неумолимый рост цен на различные теплоносители, то альтернативное отопление дома становится все более актуальным. Владельцы частных домов или дачных построек ищут самые разнообразные методы организации отопительной системы. Любой вариант отопительной системы, которая не входит в категорию стандартных систем, имеет как свои достоинства, так и недостатки.

Типы альтернативного отопления

Для многих владельцев частных или загородных домов отказ от такой системы, которая работает на газе, уже является альтернативным решением. Многие стремятся к тому, чтобы организовать полностью автономную отопительную систему, которая может аккумулировать тепло солнечных лучей.

Те, кто заботятся о природе и окружающей среде, останавливают свой выбор на экологически чистых отопительных системах. Для многих также важен такой показатель, как влажность воздуха в доме при работе той или иной системы.

Природные источники энергии сейчас доступны для организации различных отопительных систем, но они стоят довольно дорого.

Конечно, они окупятся через 8-10 лет, но не каждого устроит ждать столько времени. Если судить в общем, то все современные альтернативные системы отопления частного дома выделяются большим разнообразием. Среди альтернативных устройств, необходимых для организации отопительной системы, можно выделить такие, как:

Котлы, работающие на топливе жидкого или твердого типа, а также на топливе биологического происхождения.
Тепловые насосы, которые функционируют благодаря энергии геотермального характера.
Солнечные коллекторы, которые способны собирать тепло от солнечных лучей.
Различные обогреватели инфракрасного типа.

Еще не так давно к альтернативному отоплению дома можно было отнести такое приспособление, как «теплый пол». Он появился на рынке относительно недавно, но уже многие относят теплый пол к обычным системам.

Некоторые все еще предпочитают традиционные отопительные системы, так как думают, что такие системы не могут доставить проблем. Кто-то ошибочно полагает, что газовые отопительные системы характеризуются исключительно своими преимуществами. На сегодняшний день посредством таких отопительных систем обогреваются тысячи домов, но, в то же время, растут и требования к качеству подобных систем.

Подключение газового котла к магистрали не является простым процессом. Кроме того, что это достаточно трудный технологический процесс, перед подключением отопительной системы к магистрали необходимо собрать некоторые документы. Еще одним минусом газового отопления является постоянный рост тарифов на газ.

Качество такой отопительной системы тоже не всегда радует и соответствует требованиям владельцев частных домов. Котел не позволяет обогреть помещение максимально равномерным образом. Температура в той части помещения, где находятся радиаторы, всегда будет выше, чем температура в центральной части комнаты.

Котлы, работающие на биотопливе

Если вы намерены сменить газовую систему отопления на альтернативное отопление частного дома, то нет необходимости производить ее организацию с нуля. Очень часто требуется лишь замена котла. Наиболее популярными считаются такие котлы, которые работают на топливе твердого типа или электрические котлы. Не всегда такие котлы выгодны с точки зрения затрат на теплоноситель. Особое внимание нужно уделить таким котлам, которые работают на топливе биологического происхождения. Для работы системы отопления, в центре которой находится биотопливный котел, требуются специальные пеллеты или брикеты. Однако можно использовать и другие материалы, такие как:

торф гранулированного типа;
щепа и древесные гранулы;
гранулы из соломы.

Брикеты – это такое топливо, благодаря которому можно организовать автоматическую подачу топлива в котел.

Главным недостатком является тот факт, что такое альтернативное отопление загородного дома может стоить намного дороже, чем газовый котел и, к тому же, достаточно дорогим материалом являются брикеты.

Камин может быть отличным альтернативным решением для организации такой системы, как альтернативное отопление дома своими руками. Посредством камина можно обогреть дом с небольшой площадью, но качество отопления будет во многом зависеть от того, насколько правильно был устроен камин.

Посредством насосов геоматермального типа можно нагреть даже большой дом. Для функционирования такие альтернативные способы отопления частного дома используют энергию воды или земли. Такая система может выполнять не только обогревательную функцию, но и работать как кондиционер. Это будет наиболее актуальным в жаркие месяца, когда дом нужно не обогреть, а охладить. Такой тип отопительной системы является экологически чистым и не вредит окружающей среде.

Солнечные альтернативные источники отопления загородного дома – коллекторы, представляют собой пластины, устанавливаемые на крыше здания. Они собирают солнечное тепло и посредством теплоносителя передают аккумулированную энергию в котельную. В баке-аккумуляторе установлен теплообменник, в который поступает тепло. После этого процесса происходит нагрев воды, которая может быть использована не только для обогрева дома, но и для различных нужд бытового характера. Современные технологии сделали возможным, чтоб такие альтернативные виды отопления частного дома собирали тепло даже в сырую или пасмурную погоду.

Тем не менее, наиболее хороший эффект таких отопительных систем можно получить только в более теплых и южных районах. В северных регионах такие альтернативные системы отопления загородного дома подойдут для организации дополнительной отопительной системы, но никак не основной.

Если не так давно солнечные батареи считались дорогим удовольствием, то на сегодняшний день они входят в категорию более доступных методов обогреть загородный коттедж или частный дом.

Конечно, это не самый доступный метод, но с каждым годом его популярность только растет. Альтернативное отопление коттеджа таким способом является наиболее простым с точки зрения такой науки, как физика. Солнечные панели выделяются дорогой ценовой категорией, потому что дорогими являются процессы изготовления фотоэлементов.

Инфракрасное отопление и система «теплый пол»

Все большей популярностью в последнее время пользуется такой тип отопления, который работает благодаря инфракрасным отопительным приборам. Такие устройства достаточно просты в установке, а также входят в доступную ценовую категорию. Помимо вышеперечисленных преимуществ, они выделяются своими компактными габаритами и способны украсить интерьер любого помещения.

Инфракрасная пленка, используемая при установке такой системы, как «теплый пол», тоже пользуется в последнее время широкой популярностью.

Ее монтаж не выделяется особой сложностью, так как укладывается она под таким слоем напольного покрытия как декоративный слой. В сущности, теплый пол – это уже не альтернативное отопление домов, а порой – и основное.

Еще одна система, которая набирает популярность, носит название «теплый плинтус». Устанавливается такая система вдоль стен. Стены нагреваются в первую очередь и раздают тепло в помещение. Также стены не дают теплу выйти наружу. Такая система обладает таким свойством, как равномерное нагревание воздуха во всех частях помещения. Такие альтернативные источники отопления дома выделяются простотой в монтаже и не требуют больших затрат на приобретение.

Прямое влияние на комфорт и уют в доме оказывает качество системы отопления. К ее обустройству необходимо отнестись внимательно, поскольку приходится достаточно долго находиться в помещении, в особенности в зимний период. В условиях современной жизни все больше владельцев собственной жилой недвижимости выбирают альтернативные способы отопления частного дома. Далее разберемся, что они собой представляют. В статье также будет рассказано о том, какие альтернативные источники отопления частного дома бывают.

Общие сведения

Под альтернативным отоплением следует понимать систему, работа которой осуществляется с теплогенератором на возобновляемом источнике по выработке энергии. Варианты бывают самые различные. Альтернативные источники отопления частного дома могут представлять собой механизмы, использующие биотопливо, энергию ветра, солнца или воды и прочее. В схемах присутствуют котлы и теплонасосы. Система может включать в себя солнечные батареи. Они аккумулируют поступающее тепло и преобразовывают его в электрическую энергию.

Использование биологического топлива

Такое альтернативное отопление частного дома с каждым днем становится все более популярным. Под биологическим топливом следует понимать массу, включающую в себя различные органические отходы, растения, навоз, стоки. В процессе разложения, в котором принимают участие бактерии, вырабатывается биогаз. В качестве топлива может выступать щепа из древесных гранул, поленья, прессованные отходы Эти материалы применяются, как правило, в малоэтажных домах. В более крупных сооружениях подача биологического топлива осуществляется с помощью автоматизированной системы. Альтернативное отопление частного дома малой этажности осуществляется вручную. Отопительные котлы, работающие на паллетах, представлены в нескольких вариантах. Однако во всех случаях топливо подается автоматически. Благодаря этому человеку нет необходимости постоянно находиться у котла. В агрегаты встроена система автоматического контроля, которая обеспечивает поддержание температуры на определенном уровне.

Альтернативные виды отопления частного дома: насосы

Для реализации этого варианта необходимо наличие скважины, из которой будет осуществляться забор грунтовых вод и обратный слив отработанного сырья в почву. Можно создать альтернативное по типу "вода-вода". Однако пользователю для небольшого жилого сооружения придется вырыть 2-3 скважины для забора воды и 1-2 для слива. Бурить необходимо на глубину не меньше 50 метров. Для сооружения таких скважин следует также получить разрешение от государственных контрольных служб. В схеме такого отопления используются теплонасосы. Чтобы подключить альтернативное отопление частного дома своими руками по типу "рассол-вода", необходимо вырыть 200-метровую скважину. В ней следует уложить трубы с раствором U-образно. Для уменьшения разницы вырабатываемого тепла в разные месяцы устраивается теплообменник, который располагается на глубине не меньше пяти метров. Альтернативное отопление частного дома с использованием насосов считается наиболее экономичным в сравнении с прочими схемами. Такое оборудование безопасно и для человека, и для окружающей среды. Наиболее перспективным сегодня считается именно это альтернативное отопление частного дома. Инструкция по монтажу достаточно проста. Справиться с установкой насоса и прокладкой труб можно самостоятельно.

Солнечные аккумулирующие коллекторы

Такое альтернативное отопление частного дома будет иметь прямую зависимость от интенсивности лучей, которая в разное время года различна. В пасмурную погоду и в ночные часы энергии излучения недостаточно для нормальной и стабильной работы коллекторов. Часто солнечные панели применяются в качестве элементов нагрева воды. Она может использоваться для бытовых либо хозяйственных нужд. Нагретая вода может участвовать в тепловом обмене в накопительных моновалентных баках. Солнечные батареи могут дополнительно использоваться для выработки энергии в биовалентных агрегатах.

Классификация коллекторов

Они бывают двух типов:

С вакуумной трубой.
Плоские.

При использовании оборудования в летний период коэффициент производительности того и другого вида будет одинаковым. В зимнее время предпочтение лучше отдать Это оборудование способно работать при -35 градусах. Плоские коллекторы могут нагреть воздух до 60 градусов. Вакуумные агрегаты рассчитаны на повышение температуры до 90 градусов. По прочим параметрам отличий у приборов нет. Вакуумные прекрасно подходят для использования в загородном доме в качестве Кроме того, их можно применять для нагрева воды.

Энергия ветра

Изделия промышленного изготовления продаются сегодня достаточно свободно и стоят вполне приемлемых денег. Такой может использоваться в регионах, где преобладают постоянные умеренные ветры. В первую очередь это побережье и степи. Установка ветрогенератора не представляет собой ничего сверхсложного. Его основные конструктивные элементы - это лопасти, двигатель и мачта. Ветрогенератор имеет несколько сниженный КПД в сравнении с коллекторной системой. Это связано с тем, что элементы последней могут использоваться сразу для получения тепла или нагрева воды. А в ветрогенераторе необходимо сначала преобразование механической энергии в электричество. Только после этого будет происходить нагрев воздуха в помещении.

Альтернативное отопление частного дома водородом

Это топливо применяется в специализированных котлах. Эти агрегаты способны вырабатывать неограниченное количество энергии. Вместе с этим водородные котлы считаются совершенно безопасными, поскольку такое отопление считается беспламенным, а в ходе нагрева не выделяются продукты горения.

Ход процесса

Работа основывается на каталитической реакции. Она протекает между водородом и кислородом. В результате выделяются молекулы воды. В ходе реакции производится достаточно большой объем тепла. Водородные котлы одновременно могут эффективно работать с системой прогрева полов.

Характеристика оборудования

Водородные котлы производятся разной мощности в соответствии с площадью помещения, которое предполагается обогревать. КПД агрегатов достаточно высок. Он составляет порядка 96%. Число используемых каналов для подключения водородного отопления зависит от поставленных задач. Максимально можно создать их шесть. Все будет зависеть от того, какое количество тепла нужно будет вырабатывать котлу. Можно сказать, что агрегаты, по своей сути, считаются котельными модульными установками. Поэтому имеющиеся каналы мощности могут прекрасно выполнять свои задачи, не завися друг от друга. В каждом из них присутствует "катализатор". Он оказывает значительное влияние на формирование молекул Н 2 О, сопровождающееся процессом образования тепловых потоков. Они заполняют камеру сгорания (теплообменник). Искусственным образом осуществляется нагрев до 40 градусов. Этот показатель считается приемлемым для поддержания постоянной оптимальной температуры как потолка, так и пола.

Развитие индустрии

Следует сказать, что отопление водородом сегодня только начинает набирать обороты. В качестве одного из несомненных достоинств системы следует отметить возможность работы котлов как вспомогательного оборудования при низких температурах. Водород можно считать революционным типом топлива. Использование современных технологий позволяет без каких-либо затруднений адаптировать его под системы обогрева.

Альтернативным отоплением называют обогрев дома с помощью, так называемых, альтернативных источников энергии, к которым в первую очередь относится внутренняя энергия планеты Земля. На определенной глубине, зависящей от географического положения местности, ее температура практически постоянна и положительна в любое время года.

Простой пример: в средней полосе России на расстоянии 170 см от поверхности земли температура составляет 8-10 градусов Цельсия. Такую же температуру имеют грунтовые воды, а реки и озера даже зимой под толщей льда имеют температуру 3-4 С.

В местности, расположенной на севере, «теплый» грунт может залегать глубже, а в южных районах, напротив, ближе к поверхности земли. Это значит, что даже в сильные морозы недра Земли имеют запас тепловой энергии, достаточный для обогрева жилища. Проблема лишь в том, чтобы правильно его использовать для альтернативного отопления домов.

Для этого необходимо решить непростую задачу: передать тепло от менее нагретого тела более нагретому телу: теплоносителю, используемому в системах отопления (напомним, что температура недр земли на приемлемой глубине составляет 8-10 С).

Простое решение сложной задачи отопления в частном доме

Сделать это удалось лишь в середине прошлого столетия, после изобретения и широкого распространения бытовых холодильников, устройство которых натолкнуло швейцарского «Кулибина» Роберта Вебера на идею направить выделяемую морозильной камерой тепловую энергию на хозяйственные нужды и использовать ее для нагрева горячей воды.

Именно так был изобретен современный тепловой насос, представляющий собой не что иное, как «обратный холодильник», образно говоря, «отбирающий холод у отапливаемого помещения и передающий его массе Земли».

Разумеется, правильнее, с точки зрения профессионалов, вести речь об использовании запаса тепловой энергии менее нагретого тела и передаче его более нагретому телу.

В примитивном виде этот процесс можно описать с помощью простой формулы :

Q=CM(T2-T1), где
Q-полученное тепло
C-теплоемкость
M- масса
T1 T2 разность температур, на которую было произведено охлаждение тела

Это значит, что количество тепловой энергии, передаваемое при охлаждении того или иного тела, неважно, идет речь о нагретой русской печи массой несколько тонн или о радиаторе отопления, весящим пару десятков килограммов, прямо пропорционально теплоемкости материала, из которого оно изготовлено, его массе и разности температуры, на которую происходит охлаждение.

Нетрудно догадаться, что при охлаждении одного килограмма вещества на 50 градусов выделится такое же количество тепловой энергии, как и при охлаждении 50 кг этого же вещества на 1 градус.

Иными словами, при понижении температуры грунта массой в несколько сотен тонн всего лишь на долю градуса, можно получить количество тепла, вполне достаточное для отопления частного дома . При этом охлаждать можно не только грунт, но и воду в водоемах, а также воздух, масса которого также обладает колоссальным запасом тепловой энергии.

Тепловой насос как источник альтернативного отопления

Для альтернативного отопления частного дома достаточно купить и установить тепловой насос, устройство, специально предназначенное для использования низкотемпературной энергии для отопления и горячего водоснабжения и работающее по принципу современного кондиционера или холодильника. Кстати, внешне, тепловой насос напоминает обычный бытовой холодильник, да и по габаритам мало от него отличается.

Для того чтобы понять, как именно работает тепловой насос, достаточно вспомнить устройство и принцип действия холодильника, в котором тепло «отбирается» у продуктов и «выбрасывается» в окружающую среду. Именно поэтому рекомендуется при установке холодильного оборудования создавать вокруг него свободное пространство, обеспечивающее своевременный отвод тепла.

Если холодильник забирает тепло у продуктов и генерирует холод, то тепловой насос забирает его у массы земли, воды или воздуха и направляет полученную тепловую энергию для отопления дома. В нем, так же, как и в холодильнике, имеется испаритель, дроссель, компрессор и конденсатор. Основное различие в работе в этих устройств создается за счет настроек.

Принцип работы теплового насоса описывается с помощью цикла Карно. Рассмотреть его можно на примере системы отопления дома с помощью теплового насоса, перекачивающего низкотемпературную энергию массы земли.

Как работает тепловой насос

Хладагент, циркулирующий по замкнутому контуру, поступает в испаритель, где происходит его расширение, сопровождающееся увеличением объема и снижением уровня давления. При этом также происходит испарение хладагента и снижение его температуры. В ходе этого процесса хладагент активно забирает тепловую энергию от стенок испарителя, соединенных с теплообменником, по которому движется теплоноситель, называемый в системе тепловых насосов «рассолом». В это время в систему теплового насоса поступает тепловая энергия массы земли.

Затем хладагент поступает в компрессор, где происходит его сжатие, а затем выталкивание в конденсатор, в ходе которого происходит повышение температуры хладагента до 80-120 С.

При этом происходит передача тепла теплоносителю, циркулирующему по теплообменнику, соединенному с конденсатором. Охлажденный хладагент поступает в испаритель и процесс повторяется. Работает тепловой насос от электрической сети, но потребление электроэнергии и затраты на нее ничтожно малы по сравнению с получаемым эффектом, что особенно важно для альтернативного отопления частного дома.

Во время работы теплового насоса теплоноситель может нагреваться до температуры выше 100 градусов Цельсия, что вполне достаточно для отопления и горячего водоснабжения и позволяет создавать определенные запасы тепла, нагревая, к примеру, тепловой аккумулятор.
Для обеспечения комфортных условий и сокращения потребления электроэнергии тепловые насосы оснащают термостатами, с помощью которых поддерживается требуемая температура нагрева теплоносителя.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы классифицируют в зависимости от вида тепловой энергии, используемой для их работы. В этой связи различают:

Геотермальные насосы , вертикальные и горизонтальные, использующие тепло подземных вод. При этом передача тепла идет по схеме «вода-вода»
Водные , использующие тепло озер, рек и морей. При этом передача тепла также идет по схеме «вода-вода»
Воздушные , использующие тепло воздушных масс. Передача тепла идет по схеме «воздух-вода»
Грунтовые , использующие тепловую энергию грунта. Передача тепла идет по схеме «грунт-вода»

Достоинства и недостатки тепловых насосов

Альтернативное отопление на базе теплового насоса имеет ряд достоинств:

Он безопасен для окружающей среды и человека. С ним можно быть уверенным, что дому не грозит пожар от неисправного оборудования, в помещение не поступят дымовые газы, а окружающая среда не пострадает от двуокиси углерода
Тепловой насос позволяет получать дешевую тепловую энергию
Он может менять режимы работы и летом использоваться для кондиционирования воздуха
Он надежен и долговечен

Не случайно в развитых странах, например, Японии, именно использование тепловых насосов считается самым перспективным направлением в альтернативном отоплении домов.

Современный термин «альтернатива» позаимствован из латинского языка (alternatus – другой) для необходимости выбора из нескольких возможностей или обозначения каждой из этих рассматриваемых возможностей.

Источники энергии для отопления

Традиционный способ

Традиционные способы обогрева квартиры или частного дома требуют обустройства системы отопления, в состав которой входят:

источник тепла, преобразующий энергию сжигания топлива или энергетику сетевого электричества в тепловую энергию;
теплообменник для передачи тепловой энергии от энергоносителя к теплоносителю, для последующего распределения тепла по точкам теплопотребления;
замкнутый трубопроводный контур, по которому естественным или принудительным способом побуждается движение теплоносителя;
приборы отопления, распространяющие тепло от теплоносителя в окружающую обстановку помещения.

На рисунке ниже показана структура отопительной системы с котлом в качестве источника тепла и точками теплопотребления в виде радиаторов отопления и тёплых полов.

Структура традиционной отопительной системы частного дома

Недостатки

Для большинства видов отопительных систем источниками тепловой энергии являются котлы отопления. В них происходит сжигание газа, жидкого или твёрдого топлива в целях использования теплоты сгорания топлива для нагрева теплоносителя (так называемые газовые, жидкотопливные и твердотопливные котлы).

Другим вариантом нагрева теплоносителя в теплообменнике котла отопления является использование энергии сетевого электричества (электрические котлы отопления).

Каждый тип котла и соответствующего энергоносителя имеет определённые негативные особенности, отражающиеся на эффективности его применения:

Котлы на газовом топливе широко распространены благодаря доступности газа.

Негативными факторами, сопровождающими применение газа для отопления, являются:

организационная и техническая сложность подключения к газовой магистрали;
угроза воспламенения или взрыва при нарушении правил эксплуатации газового отопительного оборудования или неправильном монтаже своими руками;
рост цен на газовые ресурсы.

Электрические котлы самые простые в установке своими руками и обслуживании. Наиболее существенными недостатками являются:

энергозависимость оборудования – при отключении электроснабжения прекращается поступление тепла в систему отопления;
высокие тарифы на электроэнергию.

Жидкотопливные котлы как источники тепловой энергии достаточно сложны в эксплуатации. Из негатива отметим следующие факторы:

высокая стоимость жидкого топлива, сложность его доставки и безопасного хранения;
шум в работе;
неприятные запахи при сжигании топлива.

Домашняя котельная с жидкотопливным котлом

Твердотопливные котлы на угле, торфе, дровах или пеллетах импонируют дешевизной топливных ресурсов и энергонезависимостью в работе, но у них есть свои недостатки:

топливо, загруженное своими руками в топку котла, быстро прогорает;
отсутствие автоматизации процесса загрузки топлива;
необходимость постоянного визуального контроля за работой котла.

У всех вышерассмотренных систем отопления имеются два общих недостатка:

они работают на невосполнимых источниках тепловой энергии – топливо полностью сжигается без возможности какого-либо восстановления;
эксплуатация оборудования, сжигающего природные ресурсы или использующего централизованно поставляемое электричество, сопровождается постоянной оплатой за объёмы затраченного энергоносителя и поставщикам услуг по его предоставлению.

На рисунке ниже показана доставка сжиженного газа для газового отопления дома.

Доставка сжиженного газа в частный дом

Нюансы, требующие внимания:

Столь удобное и привычное отопление частного дома путём сжигания не возобновляемых органических ресурсов приводит к катастрофическому уменьшению природных запасов топлива за деньги из нашего же кармана! Естественно, что цены на органическое топливо будут постоянно повышаться.
Сжигание топлива сопровождается выделениями углекислого газа и летучих токсичных продуктов горения, при этом происходит выпадение смол и сажи.
Каждый потребитель органического топлива вынужден обустраивать дополнительные помещения:

для хранения топлива;
для его сжигания с выводом в атмосферу продуктов горения.

Концепция альтернативного отопления

При рассмотрении вариантов альтернативного отопления дома необходимо определиться с самой концепцией.

К альтернативным источникам тепла для частного дома относятся два принципиально разных видов оборудования:

Устройства, работающие в дополнение к установленному своими руками электрическому или газовому котлу. По каким-то причинам котёл, работающий на газе или электричестве, не обеспечивает полноценно теплом систему отопления всей постройки.

Основная отопительная мощность обеспечивается котлом, а в период пиковых нагрузок или межсезонья его работу поддерживают альтернативные источники. В этом случае альтернативным отоплением будет являться, например, котёл на пеллетах, сделанный своими руками, или агрегат, сжигающий отработку, и даже инфракрасные обогреватели.

Устройства, полностью заменяющие котёл на газе, электричестве или на другом традиционном энергоносителе. Их тепловой мощности достаточно, чтобы обеспечить альтернативное отопление дома.

Наиболее распространёнными альтернативными вариантами обогрева жилья без сжигания газа и другого органического топлива являются технологии, использующие энергию природных ресурсов – тепло из недр земли, гейзеры, солнечный свет и климатических процессов – ветер, океанский прилив.

Дом, оснащённый солнечными батареями

Современные способы отопления

Практическая реализация проектов по использованию энергии природных ресурсов и явлений как альтернативного источника тепла для обогрева жилища наиболее широко затрагивает:

энергетику солнечного света (гелиотермические системы);
энергетику ветра (ветроэнергетика);
энергетику тёплых земных недр (геотермальные насосы).

Отмечают два варианта практического применения природной энергетики для нужд альтернативного отопления частного дома:

трансформацию энергии природного явления в энергию электрическую, которая затем будет применена для автономного отопления, то есть отопление дома от собственного внутреннего источника электричества;
непосредственный нагрев рабочего теплоносителя системы отопления.

Гелиотермическая система

При обустройстве отопительных гелиосистем своими руками используют оба варианта солнечного излучения:

Преобразование энергии солнечного света в энергию электрическую, используя солнечные батареи.

Солнечными батареями принято называть группу полупроводниковых фотоэлектронных преобразователей, объединяемых в одном общем модуле для генерации электроэнергии. Несколько солнечных модулей создают цепь для обеспечения частного дома определённым количеством электроэнергии.

Мощность каждого солнечного модуля может составлять от 50 до 300 Вт. На рисунке ниже показан принцип использования солнечных батарей для альтернативного автономного отопления постройки.

Схема отопления дома с использованием солнечных батарей

Принцип работы гелиосистемы:

из солнечного модуля преобразованный световой поток поступает в блок аккумуляторов;
аккумуляторы вырабатывают постоянный ток, который направляется в инвертор;
в инверторе постоянный ток преобразуется в переменный, который используется для разогрева ТЭНов в системе отопления.

Солнечные батареи способны только вырабатывать электроэнергию. Тепловую энергию они не создают, не преобразуют и не накапливают. Они одинаково эффективно работают в морозный день или при плюсовой температуре окружающего воздуха, поскольку им важна интенсивность падающего солнечного потока.

Использование солнечных коллекторов для прямого нагрева воды.

В частном домостроении установка своими руками солнечных коллекторов для альтернативного отопления более популярна, чем монтаж солнечных батарей. Коллекторы преобразуют солнечные световые потоки непосредственно в тепловую энергию, минуя образование электричества.

Монтируемые своими руками коллекторы для отопления имеют самые разнообразные конструктивные исполнения, которые можно разделить на два типа:

плоские коллекторы, состоящие из абсорберов – элементов, поглощающих солнечные лучи (в простейшем случае – металлические пластины или листы чёрного цвета), соединённых с системой трубопроводов;
трубные коллекторы, собранные из стеклянных трубок, внутри которых вставлен абсорбер-поглотитель из стали.

На рисунке ниже, показан один из вариантов изготовления своими руками солнечного коллектора с размещёнными в абсорбере медными трубками для нагрева теплоносителя.

В трубки закачивается теплоноситель, обладающий минимальным порогом кристаллизации. В средней полосе России рекомендован к использованию 60-% водный раствор пропиленгликоля с температурой начала кристаллизации -39 0 Ц.

Солнечный коллектор из медных трубок

Оба вида коллекторных систем монтируются на наклонной части кровли дома. На рисунке ниже, показан принцип обогрева здания с использованием коллектора.

Нагретый в солнечном коллекторе теплоноситель (линия красного цвета) поступает в буферный бак, выполняющий функции аккумулятора тепла и автоматизированной системы поддержания температуры в контурах отопления и ГВС.

При недостатке поступающего тепла в пасмурные дни вода в буферном баке подогревается другим доступным источником тепла, например, водой от котла на газе, являющимся основным теплоисточником системы отопления.

Благодаря автоматике ведётся постоянный контроль температуры в системе отопления. В ночное время отсутствие поступления солнечного тепла компенсируется подключением ТЭНа для поддержания комфортного уровня температуры.

Принцип работы системы отопления от солнечного коллектора

Домашняя ветроэнергетика

Использование кинетической энергии воздушных потоков для нужд обогрева частного дома осуществляется в двух направлениях:

Преобразование кинетической энергии ветра в электрическую путём вращения ротора специальных ветрогенераторов.

Полученная электроэнергия аккумулируется в аккумуляторных батареях и, по мере надобности, через инверторы (по аналогии с технологией обогрева от солнечных батарей) используется для подогрева воды в системе отопления. В безветренную погоду приборы отопления подключаются в общую электросеть.

Преобразование энергии вращающего ротора ветряка в тепловую для непосредственного нагрева теплоносителя с использованием вихревых теплогенераторов ВТГ.

Доминирующим способом в частном домостроении является изготовление своими руками и монтаж устройств, состоящих из ветряка, генератора и аккумулятора для получения собственной электроэнергии. Конструкция подкупает своей простотой и возможностью самостоятельной сборки.

Различаются между собой ветряные генераторы по следующим показателям:

расположение оси вращения – вертикальное или горизонтальное;
количество пропеллерных лопастей;
шаг винта.

На рисунке ниже показан дом, оснащённый ветрогенераторами с горизонтальной осью вращения.

Ветрогенераторы для энергообеспечения частного дома

Геотермальные (тепловые) насосы

Устройства, способные использовать геотермальную энергию земных недр, позволяют владельцам частных домов существенно сэкономить на газе или другом виде топлива при обогреве своего жилища. Тепловая энергия добывается непосредственно из земных глубин или со дна водоёма при помощи устройства, названного тепловым насосом.

Принцип функционирования теплового насоса аналогичен работе холодильной установки с использованием фреона:

при прохождении жидкого фреона по трубкам на значительной глубине в водоёме или в пробурённой скважине, в которых даже зимой сохраняется плюсовая температура, фреон начинает испаряться, переходя в газообразное состояние;
газообразная фаза фреона поднимается наверх и попадает в компрессор, который его сильно сжимает;
при сжатии газа в ограниченном объёме происходит его нагрев до 80 градусов Ц;
в теплообменнике фреон охлаждается;
в дроссельной камере за счёт понижения температуры и давления фреон опять превращается в жидкость;
цикл повторяется.

Тепловые насосы являются энергозависимыми агрегатами, однако, расход электроэнергии для работы устройства несоизмеримо ниже, чем потребовалось бы для непосредственного электрического нагрева теплоносителя.

Температура теплоносителя в системе отопления с геотермальными устройствами не превышает 50 градусов, что недостаточно для радиаторного отопления, но для «тёплых полов» – вполне достаточно.

Тепловые насосы конструктивно различаются по технологии нагрева фреона до перехода его в газообразное состояние. В зависимости от источника «низкоуровневого тепла» выделяют:

водяные установки для получения тепла от наземных водоёмов или подземных грунтовых вод;
земляные, «отбирающие» тепло из грунта;
воздушные.

При классификации геотермальных аппаратов учитывают также вид теплоносителя в системе отопления – вода или воздух. Соответственно, устройства получают обозначения «грунт – вода», «грунт – воздух», «вода – вода» и т. п.

Видео про отопление

Как организовать экономичное отопление дома своими руками, рассказывается в видео ниже.

Логика перехода на альтернативное отопление заключается не только в экономии денежных средств на покупку газа или оплаты счетов за электричество.

Разумеется, цены на невозобновляемые энергоносители стремительно растут. Но как тут не вспомнить слова Д. Менделеева, сказавшего: «Сжигать нефть, всё равно, что топить печку ассигнациями»?

Неразумно сжигать тонны угля или десятки кубометров древесины ради обогрева скромного помещения и при этом наносить непоправимый урон чистоте окружающей экологии.

Очень часто в последнее время говорят о постоянном подорожании традиционных источников энергии, таких как газ и электричество. В этой связи всё чаще упоминаются источники энергии, которые призваны прийти им на смену. Альтернативное отопление частного дома сегодня один из самых обсуждаемых вопросов. В первую очередь интересует стоимость тепловой энергии, получаемой альтернативным путём. Часто оказывается, что дешёвый на первый взгляд источник энергии оказывается не самым доступным.

Самые популярные альтернативные источники энергии

Сегодня существует множество видов энергии, которые могут быть задействованы для получения тепловой энергии, необходимой для отопления и горячего водоснабжения. Однако самостоятельно решить такие вопросы среднестатистический застройщик не может. Возьмём, к примеру, тепловой насос – отопление помещений за счёт тепловой энергии земли и воды. Сегодня это самый популярный способ отопления в развитых европейских странах, где этот вопрос решается на уровне государства. К сожалению, в странах постсоветского пространства пока ещё редко государство берёт на себя расходы, связанные с использованием альтернативных источников энергии.

Принцип действия теплового насоса

Среди наиболее перспективных поставщиков энергии, необходимой для получения тепла, можно отметить также солнечные батареи, которые используют на благо человека ультрафиолетовое излучение небесного светила, а также ветрогенераторы, которые используются для получения энергии с давних времён. Однако стоит отметить, что для устройства отопления частного дома в настоящее время эти альтернативные источники отопления не подходят. И связано это в первую очередь с большой дороговизной оборудования.

Такие виды отопления в настоящее время используются для получения малого количества тепла не достаточного для отопления дома даже средней величины, в то время как в той же Германии целые жилые массивы работают на энергии от солнечных батарей, а в Голландии, к примеру, очень развито использование энергии ветра.

Однако есть один источник тепловой энергии, который действительно является реальной альтернативой имеющимся видам энергии. Речь идёт о большой серии устройств, которые используют для получения тепла и горячей воды энергию, полученную от сгорания твёрдого топлива – твердотопливные котлы отопления, а также печи и камины, работающие на древесине и каменном угле. На этих устройствах стоит остановиться более подробно.

Принцип действия и преимущества твердотопливных котлов отопления

Твердотопливный котёл — альтернативный источник тепла

Рассматривая альтернативные источники энергии, стоит обращать внимание не на те, которые в большей мере можно назвать экзотическими, а таких наберётся не один десяток. Больше всего нас интересуют те источники, которые способны реально обеспечить всё возрастающие потребности населения в дешёвом топливе. В этой же связи стоит использовать только приборы и устройства, способные обеспечить строение теплом и горячей водой в полном объёме. Такие устройства, как печи и камины, работающие на твёрдом топливе, играют часто символическую роль и используются в качестве элемента декора. Настоящей же заменой газовым и электрическим отопительным устройствам являются твёрдотопливные котлы отопления, которые имеют следующие преимущества:

относительная дешевизна и доступность используемого топлива. Притом, что чаще всего используемая древесина имеет традиционно большую стоимость, чем природный газ, большинство твердотопливных котлов может использовать для своей работы дешёвые отходы производства деревообрабатывающих предприятий;
высокая эффективность — КПД твердотопливных котлов отопления часто значительно выше, чем у котлов, работающих на газу, не говоря уже об электрических приборах отопления, которые имеют большие потери тепла;
автономность – все котлы, загружаемые твёрдым топливом, не используют природный газ, который подаётся часто с перебоями, особенно в отопительный сезон, а некоторые районы и вовсе не газифицированы;
универсальность – большая часть твёрдотопливных котлов имеет возможность работы на различных видах топлива, выбор которого зависит от возможностей хозяина, времени года и других факторов.

При этом стоит отметить, что большинство твердотопливных котлов использует иногда достаточное количество электроэнергии, и их работа зависит от её наличия напрямую. Даже пиролизные котлы промышленного изготовления, имеющие КПД, превышающий часто 80%, не может работать без энергоснабжения, так как это необходимо для обеспечения принудительной вентиляции. Однако это решается в некоторых котлах, которые максимально используют естественный приток воздуха и имеют накопительные ёмкости, способные отапливать помещение в течение 2-3 дней, и работают даже без электричества. К тому же, для работы системы вентиляции достаточно установить такой же альтернативный источник энергоснабжения – дизельный генератор.

Возможно ли устройство альтернативного отопления своими руками

Учитывая все преимущества котлов, работающих на твёрдом топливе, встаёт резонный вопрос – а можно ли устроить подобные альтернативные системы отопления самостоятельно, и можно установить другие системы отопления, использующие альтернативные источники энергии. Естественно, сделать своими руками можно всё. Вот только для этого надо знать самые основные правила и относиться к вопросу отопления крайне серьёзно, особенно учитывая опасность, которая исходит от систем отопления в принципе.

Что касается твёрдотопливных котлов отопления, то задачи, связанные с их устройством, частные застройщики решать самостоятельно научились. Мало того, что в настоящее время существует большое количество возможных схем подключения твердотопливных котлов, где предлагаются не только варианты подключения самого котла, но и схемы его обвязки, а также рекомендации по используемым для этого материалам, есть возможность изготовления твердотопливных котлов своими руками. Причём стоит отметить, что не всегда эти котлы хуже тех, которые предлагает промышленность, а часто даже лучше. Наглядным примером могут служить пиролизные котлы, производимые домашними умельцами, которые имеют целый ряд конструктивных особенностей, позволяющих повысить КПД этих устройств до 90%.

Относительно других альтернативных источников энергии, рассмотренных выше, можно сказать, что их также можно без особого труда устроить самостоятельно. Вот только вряд ли они будут эффективными, учитывая большие объёмы задач, которые им часто предстоит решать. Или же придётся потратить очень солидные средства, которые окупятся ещё не скоро, а может, и вовсе не окупятся. Для того чтобы организовать отопление, используя энергию солнца, ветра или земли, необходимы государственные программы и современные инновационные технологии, которые помогут решить этот вопрос, сократив расходы населения на отопление и помогут сэкономить природные ресурсы, которые, к сожалению, не возобновляются.