Альтернативные отопление загородного дома — виды, источники

 

Различные энергоресурсы, вода и газ с каждым годом дорожают, поэтому владельцы квартир и домов все чаще задумываются о способах экономии. Существенную экономию дает альтернативное отопление частного дома без газа. Эта и многие другие системы позволяют хозяевам сделать свое жилье полностью энергонезависимым. Существует несколько разновидностей альтернативных источников энергии, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Немного об альтернативной энергии

Для некоторых домовладельцев подходящей альтернативой может стать любая возможность отказаться от привычного в сельской местности отопления газом. Другие же стремятся к полной автономии и присматриваются к возможностям аккумулировать и использовать солнечную энергию.

Поборники защиты окружающей среды ратуют за экологически безопасную энергию земли и воды. Некоторые озабочены тем, каким образом прогревается воздух в доме и тем, как отопительные приборы влияют на влажность в помещении.

Использование природных источников энергии в настоящее время достаточно дорогостоящее и окупается, как правило, в течение десяти и более лет

В целом современные альтернативные виды отопления выглядят достаточно разнообразно:

• котлы, работающие на твердом или жидком топливе, а также на биотопливе;
• тепловые насосы, в основе работы которых находится использование геотермальной энергии;
• солнечные коллекторы, использующие тепловую энергию солнца;
• инфракрасные обогреватели различного типа;
• «теплый плинтус».

Еще недавно к альтернативным методам отопления относились и системы типа «теплый пол», которые появились на рынке не так давно. Сегодня же они стали вполне привычными и прекрасно дополняют, а порой и полностью заменяют привычные способы отопления с помощью радиаторов.

Казалось бы, использование газового котла для отопления частного дома имеет множество преимуществ. Многие тысячи домов обогреваются именно так. Однако требования домовладельцев к качеству отопления постоянно растут.

Стоит отметить, что подключить газовый котел к магистрали технологически не так уж просто. Проблемы возникают и в процессе оформления всех соответствующих документов. Кроме того, стоимость газа постоянно растет. Наконец, нарекания вызывает и качество тепла. С помощью котла сложно обогреть дом равномерно: температура у радиаторов и пола намного выше, чем в центре помещения.

Сравнительный анализ: почему стоит отказаться от газового отопления?

Альтернативные источники энергии — за ними будущее!

Стоимость топлива. Природный газ только повышается в цене, и, являясь невозобновляемым энергоресурсом, будет еще дороже в будущем.

Сложность подключения. Как ни крути, а сегодня подключение к магистральному газопроводу сопровождается неизбежными сложностями – и в плане стоимости подключения, и в плане получения разрешения на подключение

Потенциальная взрывоопасность. Газовое топливо – одно из самых опасных веществ.

Как же решить проблему отопления загородного дома? Использовать электричество? Но использование электроэнергии окажется более затратным, чем использование газового топлива.

Поэтому и используют другие, альтернативные источники отопления, самым оптимальным вариантом из которых является тепловой насос.

Обогрев тепловыми насосами по типу рассол-вода

Для осуществления проекта необходимо пробурить скважину до 200 м в глубину. В ней должны располагаться трубы по U-образной форме вместе с раствором. Можно устроить теплообменник, который будет размещаться на глубине не меньше 5 м. Это необходимо для снижения разницы получаемого тепла в различные месяцы в году.

Схема отопления на основе насоса рассол-вода.

Глубину и количество скважин определяют на основе возможности получить необходимые 50 Вт тепловой энергии. Она получается с каждого погонного метра пробуренной скважины. В итоге альтернативное отопление частного дома при помощи тепловых насосов по схеме вода-вода или рассол-вода характеризуется минимальными затратами на отопления по сравнению с показателями, характеризующими другие виды отопительных систем.

Частые причины перехода на альтернативное отопление

Основная причина, по которой используются альтернативные источники отопления частного дома, – это регулярное подорожание многих видов энергоносителей. К ним можно отнести газ, природный уголь, электроэнергию и другие разновидности.

Сегодня для отопления частного дома чаще всего используются газовые магистрали. Стоимость такого отопления является самой приемлемой, но и она постоянно повышается. Поскольку газ является энергоресурсом, который рано или поздно иссякнет, тенденция к росту цен будет сохраняться постоянно. В такой ситуации альтернативное отопление можно назвать не только выгодным с экономической точки зрения, но и прогрессивным, поскольку в качестве источников тепла используются восполняемые ресурсы. В итоге древесина и не восполняемые ископаемые ресурсы не расходуются.

Тепловые насосы

В этом случае топливно-энергетическими ресурсами могут выступать пары «вода – вода» или «рассол – вода».

«Вода-вода»

Принцип действия такого отопления следующий: вода, забираемая из земляной скважины, перекачивается через тепловой насос, и своей тепловой энергией обеспечивает подачу тепла в дом. Обратно отработанная вода сливается в грунт.

Для того, чтобы данная схема работала безупречно на дом площадью до 80 м2, хозяину дома понадобится бурить не менее двух водозаборных и сливных скважин, глубина которых составляет от 50 м и больше.

«Рассол-вода»

Принципиальная схема отопления тепловым насосом с топливом «рассол-вода» несколько иная: в качестве тепловой энергии топлива выступает раствор, помещенный в трубы U-образной формы.

Принципиальная схема работы теплового насоса. Нажмите для увеличения.

Трубы необходимо расположить в пробуренной скважине на глубине не менее 150 м, либо устроить из труб теплообменник, который будет находиться на глубине от 5 м и ниже. Это понадобится для того, чтобы снизить перепад температур в разное время года.

И количество скважин, и их размер будут определяться из расчета 50 Вт/мп, т.е., с каждого погонного метра одной скважины можно получить 50 Вт тепловой энергии. В случае же установки теплообменника расчет несколько другой – 40 Вт/м2 площади теплообменника с учетом межтрубного расстояния до 800 мм.

Вывод: альтернативные системы отопления загородного дома с применением теплового насоса на топливе «вода-вода» или «рассол-вода» покажутся слишком затратными, но это только на первый взгляд.

Лидер по сумме капиталовложений для обогрева частного дома тепловым насосом имеет больший срок окупаемости, но затраты на эксплуатацию и обслуживание оборудования окажутся минимальными относительно других видов отопительных систем.

Отработанные масла

Еще одной разновидностью можно назвать такие альтернативные источники энергии, как отработанные масла.

И, хотя этот вид топливно-энергетического ресурса не является возобновляемым и его часто утилизируют — собирают, хранят, перевозят, перерабатывают – очень многие производители котлов отопления домов используют отработанные масла в качестве топлива (при производстве мультитопливных котлов).

Почему именно масла? Потому что калорийность их превышает калорийность других видов топлива – дизтоплива, угля, древесины. Недостатки: потребность в специальной емкости-накопителе для хранения резервного запаса; альтернативное топливо обязательно должно быть надлежащего качества.

Виды альтернативного отопления, их плюсы и минусы

В качестве альтернативных ресурсов используется энергия ветра, солнца, тепло из недр земли, отходы жизнедеятельности человека и производственные отходы. Важным является и то, что использование этих ресурсов не ведет к загрязнению среды, потому что они являются натуральными и экологически чистыми.

Основные преимущества экотоплива – существенная экономия, сохранение экологии и ископаемых ресурсов. Единственным недостатком альтернативных источников являются существенные капиталовложения на начальном этапе. Однако через 4-7 лет такие системы полностью окупаются и дают хозяину тепловую энергию без каких-либо финансовых вложений с его стороны.

Солнечное отопление

Гелиосистемы для отопления жилья могут использоваться двумя способами:

• преобразование солнечной энергии в электрическую, которая используется для функционирования отопительного оборудования;
• использование энергии солнца для подогрева жидкого теплоносителя, который будет циркулировать за счет работы насоса или естественным образом и проходить через отопительные радиаторы или конвекторы.

Важно! С использованием солнечного коллектора можно сделать самое простое альтернативное отопления жилья своими руками. Кроме коллектора понадобится циркуляционный насос и батареи.

Основным минусом гелиосистем является то, что в любом регионе бывают пасмурные дни, когда работа системы будет малоэффективной. Поскольку ночью солнечного света нет, гелиосистемы не подходят для круглосуточной эксплуатации.

Варианты реализации отопления дома с использованием энергии солнца:

1. Для круглосуточного обогрева солнечный коллектор работает параллельно с электрообогревателями. Для контроля температуры теплоносителя применяют специальные датчики. Когда температура обогрева от гелиоколлектора снижается до установленного минимального значения, включаются отопительные ТЭНы.
2. Солнечный коллектор и инвертор используются в комплексе с емкой аккумуляторной батареей. Ночью и в пасмурный день эта батарея будет источником питания. Недостаток такого варианта в том, что срок службы аккумуляторов составляет пять лет, а расходы на покупку новых изделий приравниваются к счетам за электроэнергию за пятилетний срок.
3. Еще один вариант – гелиобатареи с инвертором и контроллером, которые эксплуатируются совместно с любыми электрообогревателями.

Ветровая энергия

Одним из вариантов альтернативного отопления коттеджа является использование энергии ветра. В продаже можно найти готовое оборудование для обустройства системы. Его стоимость вполне приемлемая. Однако поскольку это оборудование предназначено для промышленного использования, габариты крыльчатки внушительные. Например, ветрогенератор на 4 кВт может иметь крыльчатку размером 10 м.

Важно! Альтернативные способы обогрева дома с использованием ветрогенераторов подходят для регионов с постоянной ветреной погодой. Это территории в степной местности и населенные пункты на морском побережье.

Ветрогенераторы имеют те же проблемы с использованием, что и гелиосистемы. Одно если в последних солнечная энергия для обогрева задействуется напрямую, то при использовании силы ветра все намного сложнее. В этом случае механическая энергия от вращения лопастей ветряка должна преобразовываться в электрическую. Только после этого можно отапливать дом. Все это приводит к снижению КПД системы отопления.

Тепловая энергия земли

Для использования геотермальной энергии понадобятся специальные тепловые насосы. Они преобразуют тепло, которое отдают подземные воды, земля, окружающий воздух. При этом температура используемой среды должны быть выше нуля.

Принцип работы системы основан на сборе тепловыми насосами тепла, его преобразовании и передаче в контур отопления. В составе насоса есть три замкнутых контура:

• внешний забирает тепло у источника (в этом контуре циркулирует соляной раствор или антифриз);
• внутренний контур заполнен фреоном или другим хладагентом;
• в третьем отопительном контуре циркулирует теплоноситель.

Такое альтернативное отопление частного дома своими руками можно сделать, если соорудить простейший вариант теплового насоса. В зависимости от типа используемого источника тепла и разновидности теплоносителя применяются разные тепловые насосы:

• вода-вода;
• воздух-воздух;
• грунт-вода;
• вода-воздух.

Важно! Насосы вода-воздух и воздух-воздух используются при реализации воздушного отопления дома. А ТН типа грунт-вода и вода-вода применяют в системах отопления дома с жидкими теплоносителями.

Экономически наиболее выгодным является насос вода-вода. Эти системы подходят для домов, рядом с которыми есть незамерзающие водоемы. В них укладываются трубопроводы забора тепла. С одного метра такой трубы получают 30 Вт тепловой энергии. Протяженность трубопровода определяется площадью отапливаемого дома и потребностями в тепловой энергии.

Насосы, использующие тепло из воздуха, не могут полностью заменить системы традиционного отопления в регионах с холодным климатом. Тепловые насосы, которые получают тепло из земли, считаются дорогостоящими. Эти системы лучше использовать в комплексе с водяными теплыми полами. Недостаток таких ТН в значительной протяженности трубопровода, который собирает тепло, дорогостоящих бурильных и земляных работах, а также в необходимости обустройства геотермального поля большой площади.

Котел на биотопливе

Котел, работающий на биотопливе, использует отходы сельскохозяйственного производства (шелуха, очистки), продукты деревообработки (опилки, щепки). Из них делают плотные гранулы, называемые пеллеты. Именно они и сжигаются в котлах. Пеллеты горят дольше, чем дрова, и дают больше тепла. Кроме пеллетов делают большие брикеты из растительных отходов. Брикеты дают в 2-4 раза больше тепла.

Для использования в газовых котлах подходит биогаз. Это продукт гниения органических отходов. Для получения биогаза нужно соорудить вместительный резервуар для укладки отходов, а также предусмотреть перемешивающую установку. Процесс гниения и выработки газа происходит с участием бактерий и воздуха. Отработанный материал собирается и выводится через специальный трубопровод. Кроме этого, понадобятся различные приспособления для сбора газа, его чистки и транспортировки в отопительную систему.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается о преимуществах и недостатках различных видов источников альтернативного отопления.

Итоги

При выборе вариантов отопления иногда более выгодным будет альтернативное отопление частного дома.  То есть система обогрева, построенная на использовании энергии ветра, солнца, воды, тепла из недр земля, биотоплива и других источников.

Есть и весомая экономия при использовании самопроизвольно возобновляемой энергии, хотя первоначально так не кажется. Обычно такие проекты окупаются за 4-7 лет, далее остаются только расходы по обслуживанию системы.

Использование солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы — это пластины, которые обычно устанавливают на крыше дома. Они аккумулируют тепло солнечных лучей и и с помощью теплоносителя передают собранную энергию в котельную. Тепло поступает в теплообменник, который вмонтирован в бак-аккумулятор. После этого вода нагревается и может быть использована для отопления, бытовых нужд, бассейна и т. п.

Солнечные коллекторы могут эффективно работать при низких температурах и пасмурной погоде

Благодаря новым технологиям солнечные коллекторы способны получать тепло даже в пасмурную погоду или когда температура воздуха ниже нуля. Однако максимальный эффект от их использования можно получить в южных районах, где количество солнечной радиации достаточно высокое. В более холодной местности гелиоколлекторы лучше справятся с ролью дополнительного, а не основного отопления.

Другие альтернативные системы без использования газа

Водородный котел – это альтернативный источник тепловой энергии, который отличается экологической чистотой. Принцип работы основан на реакции взаимодействия молекул кислорода и водорода. В результате этого взаимодействия выделяется огромное количество тепла. Однако для эксплуатации такого вида отопления важно строго соблюдать технику безопасности.

Главный недостаток такого устройства в высокой стоимости используемого оборудования. Единственным способом экономии можно считать вариант с самостоятельным изготовлением оборудования. Для работы система должна быть постоянно подключенной к водоснабжению и электропитанию. Также нужна водородная горелка, сам котел, катализаторы и водородный генератор. Тепло, которое вырабатывается в результате химической реакции, подается в теплообменник. В результате работы установки образуются отходы – обычная вода.

Конструкция

Установка состоит из расширительного бака нагрева воды, помпы, электрического насоса. Нагрев происходит, когда потоки воды, подающиеся в бак, соударяются между собой – выделяется тепловая энергия. При отоплении помещения водонагревательная установка подключается к отопительной системе частного дома, дополнительной установки циркуляционного насоса не требуется, для нагрева воды подключают бойлер.

Принцип работы.

Какие альтернативные системы можно применять в многоквартирном доме?

Альтернативное отопление квартиры в многоквартирном доме реализуется с использованием гелиобатареи с инвертором и контроллером, которые параллельно подключаются к розетке и используются совместно с электрообогревателями любого типа. Такую схему экономии электроэнергии в квартире несложно реализовать своими руками.

В жилье нужно установить механический дисковый счетчик, который будет отматывать электроэнергию в обратном направлении в ясную погоду, когда фотоэлементы будут вырабатывать намного больше электроэнергии, чем расходуется на обогрев. Электронные приборы учета не подходят, потому что не чувствительны к обратному направлению токов. При отматывании киловатт в обратном направлении получается существенная экономия.

Вентиляция

Использование вентиляции, как источника отопления, по крайне мере, звучит интересно, ведь назначение вентиляции — удалять из помещений воздух, в котором содержится пыль, ощущается дефицит кислорода и наличие неприятных запахов. Но ведь с воздухом удаляется и часть теплоты. Как это может быть использовано? Также в систему вентиляции (в ее приточную часть) можно своими руками установить ТЭН для подачи в дом подогретого воздуха.

Наибольшая эффективность у системы приточно-вытяжной вентиляции, при принудительной циркуляции и утилизации тепла.

Системы используют теплый отходящий воздух для подогрева холодного, приточного воздуха. Лучшая экономичность, показатели использования оборудования достигаются при регулировании расхода воздуха согласно его действительной потребности.

Биотопливо

Из биомассы, которая включает в себя органические отходы, навоз, растения, сточные воды, получается биогаз в результате разложения при помощи бактерий. Малоэтажные дома целесообразно отапливать щепой из древесных гранул, поленьями, прессованными отходами деревообрабатывающей промышленности. В котлы топливо поступает, используя различные способы автоматизированной подачи. Что касается котлов, работающих на поленьях, то в них топливо загружается вручную.

Альтернатива газовому отоплению также включает в себя котлы, работающие на паллетах. Они могут быть как с ручной, так и с автоматической подачей топлива. Это способствует тому, что возле котла не нужно постоянно находиться человеку. Система автоматического контроля поддерживает температуру на определенном параметре.

Так выглядит биотопливо.

Система «теплый пол»

Для отопления загородного дома отлично подойдет известная схема отопления – «теплый пол». Во время монтажа не потребуется проведение дополнительных перепланировок. Можно экономить значительные суммы денег на отоплении. Система укладывается под напольное покрытие. При наличии необходимых знаний и навыков монтаж теплого пола можно выполнить своими руками.

Процесс монтажа теплого пола.

Потолочные обогреватели

Еще один альтернативного отопления загородного дома – это установка потолочных специальных пленочных нагревателей. Например, фольга, которая монтируется просто на потолке. Под действием электрического тока происходит равномерное распределение тепла по помещению.