В условиях, когда энергоносители постоянно дорожают, актуальным становится альтернативное отопление частного дома. Владельцы дач и коттеджей ищут приемлемые варианты отопления своей собственности, рассматривая самые различные предложения: от твердотопливных котлов до солнечных коллекторов. Каждый вариант отопления, который отличается от стандартного, имеет определенные достоинства и недостатки. О них мы сегодня и будем говорить.
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.
Обратите внимание на статью с обзором энергосберегающих систем отопления: их виды преимущества и недостатки: .
Казалось бы, использование газового котла 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.
Вариант #1 - котел на биотопливе
Чтобы отказаться от газа и заменить его другим энергоносителем, достаточно сменить котел. Самые популярные варианты: электрический и твердотопливный. Но подогрев энергоносителя с помощью электричества не всегда бывает экономически выгодным.
Интересным вариантом может стать использование котлов на . Для их работы используются специальные брикеты и пеллеты, но подойдут и такие материалы, как:
- древесные гранулы и щепа;
- гранулированный торф;
- гранулы из соломы и т. п.
Использование брикетов позволяет сделать подачу топлива в котел автоматической, уже не нужно будет заботиться об этом. Однако следует отметить, что стоимость такого котла может в десять раз превышать цены на газовые аналоги, брикеты также стоят достаточно дорого.
Обратите внимание, что правильно устроенный камин - неплохая альтернатива современным способам отопления. Он вполне способен эффективно обогреть небольшой коттедж.
Вам может быть интересна статья о том, как можно сделать биореактор своими руками, рентабельно ли это и требуются ли специальные разрешения: .
Вариант #2 - применение тепловых насосов
Геотермальные тепловые насосы нагревают дом, используя энергию земли или воды. В летнее время такая система работает как кондиционер, т.е. помогает охлаждать здание, возвращая избыточное тепло земле. Это экологически чистый вид отопления, при котором используются возобновляемые ресурсы.
Если сравнивать расходы на обогрев тепловыми насосами с газовыми котлами, то можно отметить заметную экономию: около 15%. Однако альтернативные системы отопления этого типа встречаются редко, поскольку затраты на их создание остаются очень высокими.
Обратите внимание, что для работы теплового насоса нужно постоянное поступление электроэнергии. Поэтому не стоит монтировать такую систему в местности, где электричество часто отключают. Решить эту проблему можно с помощью собственного генератора, но в результате заметно увеличатся расходы на монтаж и обслуживание.
Вариант #3 - использование солнечных коллекторов
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.
Вариант #4 - инфракрасное отопление
Инфракрасное отопление получает все более широкое распространение. Такие альтернативные источники отопления дома стоят относительно недорого и очень просты в монтаже. Компактные инфракрасные обогреватели эффективно обогревают комнаты, кроме того, могут украсить интерьер.
Не менее популярна инфракрасная пленка, которая используется при монтаже системы « ». Ее укладывают под слоем декоративного напольного покрытия, что заметно облегчает монтаж. Не нужно сложного ремонта, достаточно снять напольное покрытие, уложить пленку и настелить новое покрытие.
Теплый плинтус позволяет обогреть комнату эффективно и равномерно
Также, интересным решением для дома может стать система, получившая название « ». Эта система монтируется вдоль стен, которые нагреваются первыми и излучают тепло внутрь помещения, препятствуя его проникновению наружу. В результате температура воздуха в помещении становится очень равномерной.
Эти альтернативные источники отопления загородного дома также не требуют слишком высоких затрат для приобретения. А их монтаж отличается простотой. Например, электрическая система теплого плинтуса может быть установлена буквально за пару дней. При этом не понадобится монтировать дополнительные коммуникации, а это означает, что интерьер дома не пострадает. При использовании такого отопления влажность воздуха в комнатах остается оптимальной.
Здравствуйте, дорогие читатели блога.
Планирую в новогодние праздники съездить на дачу на два дня, отдохнуть с семьей от праздничных встреч и вдохнуть аромат свежего соснового воздуха. Но вместе с тем понимаю, что поездка получается достаточно экстремальной, ведь дачный домик не оборудован системой отопления. Вообще, сам поселок не газифицирован и вот уже долгое время я рассматриваю альтернативные источники тепла для частного дома. Они оказались достаточно вариативными.
Делюсь с вами собранной информацией. Также эта статья может быть полезна для всех проживающих на временных загородных объектах в холодное время.
Отопление частного дома зачастую является автономным, не зависит от центрального отопления. Поэтому есть, где развернуться фантазии хозяина, не зависеть от одного источника тепла и сэкономить на этом, используя газ или электроэнергию в меньших количествах. Итак, что же это за способы?
Чтобы у вас не шла кругом голова, как у меня, когда я начал задумываться над решением этого вопроса, предлагаю краткую классификацию систем отопления без газа.
Разделим их условно таким образом:
- Те, которыми полностью можно заменить газовое оборудование и полноценно отопить жилье. Это тепловые насосы, твердотопливные котлы.
- Которые служат как дополнительный источник тепла к основной системе: солнечные коллекторы, камины.
Тепловые насосы – вариант отопления без газа
Полностью заменяют газовый котел. Берут энергию из природных источников: грунтовой тип насосов — из глубоких слоев земли, воздушный – воздух из атмосферы.
Преобразовывают ее в тепло для обогревания дома. При низких температурах снижается КПД воздушного насоса, поэтому более целесообразно применение в осеннее-весенний период. А грунтовой выгодно использовать в течение всего отопительного сезона.
Зависят от электричества, но расход не сравним с затратами при отоплении жилья конвекторами или кондиционерами.
Твердотопливное оборудование – отличная альтернатива
Самый распространенный метод в целях экономии и подстраховки.
Для работы твердотопливных котлов может использоваться различное сырье:
- — пеллеты;
- — уголь;
- — нефтепродукты;
- — древесные отходы.
С одной стороны минусом является то, что нужно заготавливать сгораемое сырье, но установка системы обходится значительно дешевле теплового насоса.
Гелиосистема – отопление солнцем
Источником тепла для обогрева помещения является солнечная энергия. Ведь солнце к счастью есть у всех. С этим не поспоришь, правда?
Солнечные коллекторы устанавливаются на крыше дома, служат для аккумуляции солнечной энергии, превращают ее в тепловую. Не путайте с солнечными батареями, они предназначены для выработки электроэнергии.
Полностью заменить ими традиционную систему отопления зимой невозможно. Ведь солнечный день невелик, мощности установки не хватит на трескучие морозы.
Также отличный вариант для получения теплой воды летом и в межсезонный период.
Камин для отопления всего дома
Альтернативный обогрев в помощь к основному отоплению. Использовать лучше ранней весной, поздней осенью, когда еще не очень холодно. Так как дрова приходится подкладывать довольно часто.
Чтобы камин обогревал не только одну комнату, а весь дом — внутри его оборудуют водяную емкость. Она подключена к общей системе. Тогда при пользовании камином нагретая вода поступает в радиаторы.
Нюансы отопления для загородного дома
Все рассмотренные варианты относятся к водяному отоплению. Это не является проблемой, если вы живете в доме постоянно. Если это дача, куда вы приезжаете не каждый день, то система замерзнет при сильных морозах. Поэтому в таких случаях вместо воды заливают специальное незамерзающее средство антифриз . Тогда изначально нужно производить расчет всей системы с учетом использования именно этого теплоносителя.
Есть еще новомодный современный выход из ситуации – установка дистанционного управления отоплением с помощью телефонных смс сообщений или сети Интернет. Тогда удаленно можно регулировать температуру, чтобы система не замерзла в ваше отсутствие. Вариант хорош, но дровишек через Интернет не подкинешь, поэтому требуется электрический котел. Да и стоит, откровенно говоря, недешево.
Кому все это кажется сложным, тот консервирует загородный дом на зиму и обходится без отопления, отдыхает в другом месте и читает новую информацию к новому сезону о ). Но дома ведь лучше, уютней.
Хочу также обратить ваше внимание на «бабушкин метод». Если дача небольшой площади, и вы туда приезжаете на несколько дней, то есть еще один вариант — печное отопление. Сделал небольшой запас дров и готово. Приехал, растопил – тепло, не приехал – никаких проблем. Печь ведь можно построить современную, колоритную. Возникла приятная, уютная, красивая картинка в воображении? То-то же.
Выбор за вами. Все зависит от бюджета и личных предпочтений каждого человека. А я выбрал твердотопливное оборудование и в следующей статье я более подробно остановлюсь на его описании. Ну а каким способом пользуетесь вы, уважаемые читатели? Пишите свои комментарии, а также подписывайтесь на новости. До встречи!
Под альтернативным отоплением следует понимать системы, использующие для своей работы бесплатные природные ресурсы. Среди наиболее популярных вариантов подобных систем можно выделить установки, работающие с применением энергии солнца и ветра. На устройство такого обогрева при прочих равных условиях придется потратить меньше денег, чем на возведение более привычных отопительных коммуникаций, а в плане стоимости эксплуатации альтернативный обогрев находится в несомненных лидерах.
Еще в середине прошлого века люди научились использовать энергию ветра для получения электричества. В основе рассматриваемых систем лежат ветрогенераторы.Типичный ветряк состоит из нескольких лопастей и подключается к генератору напрямую либо через редуктор.
Существуют роторные, быстроходные и тихоходные модели ветрогенераторов.
- Тихоходные ветряки оснащаются большим количеством лопастей, практически не издают шума во время работы, но являются сравнительно малоэффективными.
- Конструкция быстроходного ветрогенератора обычно включает в себя 3-4 лопасти. Такая установка предназначена для скоростей ветра на уровне 10-15 м/с. Быстроходные ветряки являются довольно шумными, но отличаются высоким коэффициентом полезного действия, за что и получили наибольшее распространение в мире.
- Роторный ветряк выглядит как своего рода бочка. Лопасти устанавливаются вертикально. Преимуществом такого ветрогенератора является отсутствие необходимости ориентирования по направлению ветра.Роторные модели отличаются самым низким шумом и одновременно с этим наиболее скромным КПД. Обогреть частный дом при помощи роторного ветряка крайне проблематично.
Именно Солнце на сегодняшний день рассматривают в качестве самого перспективного источника альтернативной энергии. В среднем за год ближайшая к нашей планете звезда отдает в 30-35 тысяч больше тепла, чем расходует все население Земли.
Мировые ученые ведут непрерывную работу над повышением коэффициента полезного действия различных гелиоустановок и фотоэлектрически х преобразователей.
В домашних условиях можно собрать упомянутые установки и использовать их для нагрева воды, т.е. построение водяного отопления на альтернативной энергии вполне реально. Однако производительнос ть самодельных установок редко достигает даже 50% от производительнос ти полноценных агрегатов фабричного изготовления.Поэтому лучше купить готовые солнечные батареи и все сопутствующие элементы, а уже их сборку и установку выполнить своими руками.
Что примечательно, промышленные агрегаты позволяют получать теплую воду даже в морозную погоду. Нужно лишь, чтобы светило солнце.
Существуют гелиоустановки косвенного и прямого нагрева.
- В качестве примера объектов работающих с использованием прямого нагрева можно привести теплицы и водяные бойлеры, устанавливаемые на улице. Даже застекленная веранда является своего рода гелиоустановкой с прямым нагревом. Однако ситуация омрачается тем, что тепло расходуется нерационально.
- Косвенный же нагрев дает пользователю возможность установить агрегат для приема солнечной энергии там, где будет максимально удобно, к примеру, на крыше. Функции теплоносителя в подобных системах обычно выполняют специальные незамерзающие жидкости. Тепло передается с накопители воды, теплая вода забирается на бытовые нужды пользователя, ее место занимает холодная жидкость и цикл повторяется.
Также гелиоустановки классифицируются на плоские и трубчатые.
- Первый тип имеет вид ящика со спиралевидным нагревательным элементом, обычно изготавливаемым из меди. С трех сторон такая спираль теплоизолируется, с солнечной же стороны ее накрывают стеклом. Плоские установки без проблем собираются своими руками. Это бюджетный и простой в использовании вариант, но КПД плоских установок оставляют желать лучшего. Функции теплоносителя в рассматриваемой системе обычно выполняет незамерзающая жидкость, также может использоваться вода.
- Трубчатые
блоки собираются из нескольких трубок высотой до 400 см. Трубки размещаются параллельно друг другу. Система может состоять из любого необходимого количества трубок. Функцию теплоносителя в такой системе выполняет специальная жидкость с низкой температурой кипения, благодаря чему удается существенно повысить коэффициент полезного действия агрегата. По сравнению с плоскими гелиоустановками трубчатые примерно на 30-40% эффективнее.
Повысить производительнос ть рассматриваемой установки можно путем включения в систему специального насоса, теплообменников и термоизолированны х труб. Панель устанавливается под наклоном, как правило, в 30 градусов.
Трубчатые установки отлично подходят для подогрева воды и могут принимать активное участие в отоплении дома.
Установка для солнечного отопления дома
В основе системы солнечного обогрева дома будет лежать элементарный коллектор, который можно собрать своими руками из подручных средств.
Первый шаг. Демонтируйте змеевик с холодильника и тщательно промойте его чистой водой. Важно удалить из змеевика весь старый фреон.
Второй шаг. Соберите каркас из деревянных реек. Габариты каркаса подбирайте индивидуально в соответствии с размерами змеевика. Нужно, чтобы змеевик без лишних усилий вмещался между рейками.
Третий шаг. Нанесите разметку. Приставьте змеевик к реечному каркасу и нанесите метки там, где будут выходить трубы.
Четвертый шаг. Установите нижнюю каркасную рейку. Между готовым каркасом и ковриком нужно уложить лист фольги.
Пятый шаг. Увеличьте жесткость системы. Для этого набейте рейки на заднюю стенку конструкции.
Шестой шаг. Проклейте клейкой лентой щели между уложенной ранее фольгой и основанием установки. Такая герметизация не позволит холодному внешнему воздуху заходить внутрь системы.
Седьмой шаг. Установите трубы подводки. Для подключения воды отлично подойдут простые пластиковые водопроводные трубы.
Восьмой шаг. Загерметизируйте стыки змеевика и пластиковых труб при помощи того же скотча.
Девятый шаг. Окончательно закрепите змеевик к корпусу. Для фиксации можете использовать хомуты от старого же холодильника. Дополнительно изделие следует зафиксировать при помощи винтов.
Десятый шаг. Накройте систему стеклом и проклейте скотчем по всему периметру.
Солнечный коллектор
На этом работа по сборке солнечного коллектора может считаться завершенной. Останется лишь закрепить опоры, чтобы лучи солнца падали на плоскость коллектора под прямым углом. Дополнительно внизу каркаса нужно закрепить несколько шурупов. Они не позволят стеклу съезжать при нагреве.
Самодельный коллектор подключается к накопительной емкости с водой. Емкость же соединяется с водопроводами и/или трубами отопления. Для повышения эффективности работы система комплектуется насосом.
Сборка и подключение ветрогенератора
Вторым по популярности источником альтернативной энергии является ветер. Самодельные ветрогенераторы позволяют обеспечить дом теплом с минимальными затратами.
Первый этап. Выберите подходящий тип конструкции и ее мощность. Новичкам рекомендуется отдавать выбор в пользу наиболее популярных вертикальных ветрогенераторов. Мощность подбирайте индивидуально. Повышение мощности ветрогенератора осуществляется путем увеличения размера рабочего колеса и добавления дополнительных лопастей.
Однако помните, что чем мощнее будет устройство, тем более сложной будет его балансировка.Оптимальным вариантом для самостоятельного изготовления является ветряк с рабочим колесом диаметром порядка 2 м и 4-6 лопастями.
Второй этап. Сделайте фундамент для ветрогенератора. Достаточно элементарного трехточечного основания. Глубину и площадь конструкции определяйте индивидуально с учетом характеристик почвы и особенностей климата в месте строительства.
Установку мачты выполняйте не ранее полного застывания основания, т.е. примерно через 1,5-2 недели. Вместо фундамента вы можете использовать растяжки. Это еще более простой вариант установки мачты. Выройте небольшой котлован глубиной примерно 50-60 см, установите в него мачту ветрогенератора и надежно закрепите конструкцию с помощью обыкновенных растяжек.
Третий этап. Изготовьте лопасти. В домашних условиях для этого прекрасно подойдет металлическая бочка. Вам нужно разделить емкость на одинаковые части в количестве равном числу выбранных лопастей.Предварительно нанесите отметины, важно, чтобы лопасти имели строго одинаковый размер.Вырежьте лопасти будущего ветрогенератора. В этом вам поможет болгарка. При отсутствии болгарки можно обойтись ножницами для резки металла.
Четвертый этап. Зафиксируйте заготовку на генераторе с помощью болтов, а затем отогните лопасти. От того, насколько сильно будут отогнуты лопасти, зависят многие параметры работы ветрогенератора. Какие-то конкретные рекомендации в этом плане дать нельзя. Определить подходящий угол вы сможете только опытным путем.
Пятый этап. Подключите к генератору электропровода и соедините элементы системы в цепь. Зафиксируйте генератор на мачте ветряка, после чего подключите провода к мачте и включите в цепь генератор и аккумулятор. Дайте нагрузку при помощи проводов. На этом ветрогенератор готов. Можете подключать его к системе водяного отопления посредством все тех же накопительных емкостей.
При желании вы можете собрать и установить несколько ветряков, если одного устройства недостаточно для полноценного обеспечения дома теплом.
Таким образом, использование альтернативной энергии – это очень перспективное направление, однозначно заслуживающее внимания. Теперь и вы можете почувствовать себя частью современного мира и существенно сэкономить на обогреве, собрав простую ветряную или солнечную установку. Следуйте инструкции, и все получится.
Удачной работы!
Видео – Альтернативное отопление дома своими руками
Разработка проекта дома подразумевает решение вопроса о создании рациональной и эффективной системы отопления. Все большее число застройщиков склоняются к тому, чтобы использовать для обогрева своего жилища нетрадиционные способы.
Тепло и уют в доме – задача грамотного отопления
Реализация альтернативного отопления в частном доме – задача посильная, так как существует целый ряд современных технологий.
Высокотехнологичное оборудование дает возможность извлекать энергию из возобновляемых источников. Применение его обеспечивает, кроме тепла и уюта в доме, существенную экономию средств на приобретение энергоресурсов.
Альтернативными способами отопления принято считать, кроме использования возобновляемых источников, инновационные технологии с использованием электричества.
Что это такое альтернативное отопление?
Наверное, нет такого человека, который бы не слышал о существовании альтернативного отопления. Однако при классификации того или иного вида получения энергии нетрадиционным способом возникает некоторая путаница. Ошибочно считают, что применение и инфракрасного излучения, и биотоплива, и геотермальная энергия и ряд других – все это альтернативная энергетика. Поэтому при определении альтернативных методов получения энергии будет верно считать таковыми те, за которые потребитель не платит поставщику энергии и при этом затраты при ее получении находятся на приемлемом уровне.
Зачем это нужно?
Солнечные батареи
Основной причиной применение альтернативных систем отопления в частных домах является стремление достичь максимальной экономии средств и создание автономного энергоснабжения. Это связано с тенденцией постоянного роста цен на энергоносители и неизбежное истощение природных ресурсов.
Кроме этого, истинная любовь к окружающей среде, желание сберечь ее служат одним из побуждающих мотивов к переходу на альтернативные виды энергии. Так или иначе, процесс извлечение из земных недр полезных ископаемых и их переработка приводят к загрязнению Земли.
Варианты исполнения альтернативного отопления
Каждая из технологий альтернативного отопления, используемых для отопления частного дома, имеет свои особенности и специфику. При выборе его следует понимать поставленную задачу, которую должно решать оборудование, и конкретные условия его работы. Правильный подбор способа отопления позволит полностью отказаться от традиционной энергетики, и хозяин дома получит ожидаемый экономический эффект.
Гелиосистемы
Для отопления дома энергия солнца может быть использована следующими способами:
- Преобразованием в электрическую энергию, которая в дальнейшем необходима для работы нагревателей.
- Использовать непосредственно для осуществления нагрева теплоносителя, который естественным образом или при помощи насоса поступает в радиаторы или конвекторы.
Солнечная энергия для отопления
К простейшему методу альтернативного отопления относится создание, возможно, своими руками, отопительного коллектора, насоса и радиатора в частном доме.
Реализовать отопление за счет солнечной энергии можно следующим образом:
Энергия ветра
Конструкция и принцип действия
Ветрогенератор представляет собой конструкцию, смонтированную на штанге, которая оборудована лопастями, способными вращаться. Они подразделяются по расположению оси вращения на вертикальные и горизонтальные. По конструкции первые из них могут быть роторными или лопастными, вторые – крыльчатыми.
Ветрогенератор
В состав ветряка входят следующие элементы: турбина, которая приводится в движение при помощи лопастей или ротора, электрический генератор, аккумуляторная батарея, контроллер и инвертер.
Работа подобного устройства достаточно проста и заключается в следующем: потоки ветра приводят во вращение лопасти, которое передается генератору. При вращении генератор вырабатывает электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторных батареях. При помощи преобразователя создается требуемое напряжение.
Энергия ветра для отопления
Генерация электроэнергии при помощи ветряков целесообразна в промышленных масштабах, так как оборудование имеет значительную стоимость. Для осуществления отопления дома вполне достаточно установить один ветрогенератор. Аккумуляторы соединяются с ТЭНами отопительной системы и ГВС.
Преимущества и недостатки
К преимуществам такого отопления относят такие факторы:
- восполняемость источника энергии;
- экологическая чистота получения энергии;
- относительно низкая стоимость электрической энергии;
- безопасность процесса генерации энергии;
- установка ветряков решает проблему получения энергии в труднодоступных местах.
Недостатками получения энергии при помощи ветрогенераторов являются:
- скорость окупаемости оборудования возрастает с увеличением числа устройств;
- для создания ветряных ферм требуется значительная площадь;
- реализовать процесс возможно в ветреной местности;
- значительная стоимость оборудования;
- шум при работе.
Тепловые насосы
Каждый из нас ежедневно пользуется агрегатом, работающим по принципу теплового насоса, но не все об этом знают. Речь идет о холодильнике, правда, функции у него иные. Нельзя не заметить тот факт, что помимо холода, происходит нагрев с тыльной стороны. При работе теплового насоса происходят аналогичные процессы, при этом тепло используется на отопление дома.
Тепловой насос
Современное отопительное оборудование, работа которого основана на принципе теплового насоса, позволяют производить отбор тепловой энергии из различных естественных источников. Почва или вода являются более эффективными источниками энергии по сравнению с воздухом.
Принцип действия теплового насоса
Жидкость с положительным значением температура (даже минимальным) проходит по испарителю, в котором происходит понижение ее температуры. Тепловая энергия, отобранная таким образом, передается в компрессор, производящий сжатие жидкости. При этом происходит увеличение ее температуры. Затем жидкость перемещается в теплообменник, где происходит снижение ее температуры, а полученная энергия передается контуру отопительной системы или ГВС. После этого остывшая жидкость движется в испаритель, и цикл повторяется.
Устройство отопительной системы с тепловым насосом
Отопление частного дома, организованное на основе технологии теплового насоса, состоит из следующих основных элементов:
- Зонд. Конструкция представляет собой разветвленную трубопроводную систему, которая является змеевиком больших размеров, помещенную в определенную среду: воду, грунт или воздух. Функция зонда заключается в отборе энергии из той или иной среды и передача на тепловой насос.
- Тепловой насос.
- Отопительная система. Основная деталь этого устройства – теплообменник. Эффективность всей системы в основном зависит от его работы, то есть от способности производить передачу тепла одной среды в другую.
Схема с тепловым насосом
Грунт-вода
Универсальность этого способа получения энергии заключается с точки зрения выбора региона для его реализации. Температура грунта, расположенного на глубине, в любом случае выше точки замерзания воды. Достижение требуемой разности температур может быть осуществлено в различных климатических зонах на различных глубинах.
Грунт-вода
Забор тепла происходит при погружении в скважину зонда-теплообменника. При этом следует понимать, что стоимость проведения бурения, установка насосного оборудования и его приобретение существенно увеличивают стоимость воплощения проекта отопления.
С целью снижения стоимости отопления дома по системе грунт-вода прибегают к укладке теплообменника в горизонтальной плоскости. Однако для этого требуется наличие значительных площадей. Укладка в этом случае ведется на глубине, превышающем уровень промерзания грунта.
Вода-вода
При наличии в местности, где расположен дом, грунтовых вод, залегающих на высоких горизонтах, стоимость реализации отопления дома тепловым насосом существенно снижается.
Энергия из воды
Энергию проще отбирать из проточной воды. При этом достаточно использовать один зонд-теплообменник.
Также не потребуется бурения скважины на существенную глубину, можно будет остановиться на 10-15 метрах.
Воздух-вода
Вентилятор
При работе системы воздух-вода, в качестве источника энергии выступает атмосферный воздух. В этом случае радиатор является теплообменником, у которого большая площадь ребер. Обдув его происходит при помощи тихоходного вентилятора.
Оборудование и его установка по стоимости существенно ниже, чем при использовании системы вода-вода. Понижение температуры воздуха приводит к снижению его эффективности, так как затрудняется отбор энергии.
Воздух-воздух
Самым дешевым альтернативным способом получения тепла является тепловой насос, работающий по принципу воздух-воздух. Сплит-система, работающая в режиме обогрева, служит примером тому.
В этом случае электроэнергия расходуется не на осуществление нагрева воздуха, а тратится на поддержание работы компрессора. Этим достигается экономический эффект, если сравнивать с работой традиционного устройства для нагрева воздуха.
Система “воздух-воздух”
Преимущества и недостатки использования тепловых насосов
Применение тепловых насосов для отопления дома имеет ряд преимуществ:
- возможность использования технологии в любом месте Земли;
- абсолютная экологичность получения энергии;
- универсальность способа заключается в возможности использования оборудования, при необходимости, в качестве кондиционера;
- достаточно высокая эффективность системы отопления при условии создания хорошей теплоизоляции помещений дома;
- высокая безопасность эксплуатации оборудования.
Основным недостатком тепловых насосов является высокая стоимость оборудования и его монтажа.
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.
