Альтернативные способы отопления. Альтернативное отопление дома своими руками

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.

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.

Альтернативные источники отопления – энергия ветра и солнца, твердотельные котлы – могут использовать для частных домов, а для квартиры в многоэтажном доме отличным вариантом является газовое отопление, теплый пол или инфракрасные обогреватели. Об особенностях применения данных источников поговорим далее.

Лучшие альтернативные отопления в частном доме

Владельцы такого жилья могут частично отказаться от использования привычных природных источников тепла – дров, газа и угля. Как правило, они делают выбор в пользу следующих альтернативных источников.

Энергия солнца

Солнечные коллекторы сейчас в большинстве своем применяются в жарких регионах, где наблюдается много солнечных дней. В них встроена аккумулирующая батарея, которая служит хранителем получаемой энергии. Ведь в ночное время или в пасмурную погоду батареям неоткуда получать заряд, вот тогда в них используются аккумуляторы. Коллекторы бывают двух типов: плоские и оснащенные вакуумной трубой. В летнее время они работают одинаково, а вот в зимний период лучше установить второй вид, который работает даже при -35 градусах.

Солнце выступает самым главным производителем тепла на земле – каждый день оно дарит 80 тыс. млрд. кВт, его не заменят даже все электростанции мира, поэтому вы не ошибетесь, если установите солнечный коллектор своими руками по примеру из видео:

Энергия ветра

Чтобы использовать ее, нужно установить ветрогенератор, который будет помогать преобразовывать силу ветра в источник отопления. Составными частями любого ветрогенератора являются мачты, лопасти и флюгер. Для преобразования ветра он оснащен аккумуляторной батареей, генератором, контроллером. Производительность устройства зависит от высоты расположения его лопастей. Для обеспечения надлежащего отопления в одном доме достаточно, чтобы ветряк имел высоту в 25 метров.

В зависимости от того, как расположена ось устройства, разделяют горизонтальные и вертикальные ветряки. Большей производительностью обладает их горизонтальный вид.

Принцип работы ветрогенератора следующий:

• Лопасти устройства, вращающиеся от ветра, задействуют ротор генератора, который начинает производить переменный ток.
• Ток, поступая к контроллеру, из переменного преобразуется в постоянный.
• Постоянный ток заряжает аккумуляторные батареи, от которых он поступает в инвертор.
• Проходя сквозь инвертор, ток преобразуется в однофазный. В таком виде он применяется для обогрева помещения.

По следующему фото можно разобраться в устройстве ветряка и принципе его работы:

В следующем видео предлагается посмотреть, как можно на базе домашнего вентилятора собрать ветрогенератор своими руками:

Твердотопливные котлы

Это доступный и надежный способ отопить любой дом. Сейчас имеется множество модификаций таких котлов, которые работают на спрессованных пеллетах. За счет экономного использования топлива, им не нужно много запасаться. Принцип его действия такой же, как при использовании газового или электрического котла: к нему прикреплены трубы, от которых нагретый теплоноситель (как правило, вода), поступает во все комнаты дома.

Такой котел состоит из камеры сгорания и жаротрубного теплообменника. Они заключены в водяную рубашку. Ключевым элементом теплового генератора является факельная горелка, предполагающая принудительное нагнетание воздуха. Схема работы такого отопления выглядит следующим образом:

• В топку помещаются продукты горения, которые выделяют энергию.
• По жаровым трубам теплота передается водяной рубашке.
• После горения отходы переходят в дымоход и выбрасываются наружу.

Чтобы повысить КПД котла на 3-5%, на выходе дымовых газов можно установить экономайзер, который будет забирать оставшееся тепло.

Перед применением котла на твердом топливе необходимо учесть некоторые условия:

• Заправлять его дровами следует раз или два в сутки. В моделях, работающих на пеллетах, предусмотрена автоматическая подача топлива.
• Запасаться дровами нужно заранее – желательно за один год, чтобы дать им возможность хорошо подсохнуть.
• Обустроить для хранения топлива сухое и накрытое помещение.
• Найти несколько поставщиков дров, чтобы не страдать от их недостатка.

Как работает твердотопливный котел длительного горения, демонстрируется на видео:

Во время эксплуатации такого котла требуется периодически чистить дымоход и внутреннюю часть котла от копоти и сажи.

Тепловой насос

Его действие основано на принципе Карно, согласно которому насос собирает низкопотенциальную энергию окружающей среды, преобразуя ее в высокопотенциальную. Такие насосы состоят из контуров (наружного, внешнего) с теплоносителем, испарителя и фреона. Принцип работы демонтируется на схеме:

Наружный контур получает энергию из окружающей среды, и может быть разных типов, включая:

• Земля-вода . Это означает, что контур получает энергию из земли и воды. Он располагается в глубине грунта горизонтальным образом, поэтому предварительно потребуется проделать масштабные земельные работы.
• Вода-вода . Это отличный вариант, если возле частного дома имеется водоем, в который потребуется опустить наружный контур.

О принципах работы тепловых насосов и способах их установки вы сможете узнать из видео:

В зависимости от температуры окружающей среды, будет определяться эффективность теплового насоса. Если он правильно установлен, в зимнее время обеспечит весь дом теплом, а в летнее – может использоваться как кондиционер.

Альтернативное отопление в многоэтажных домах

Основным препятствием при отказе от центрального отопления является общий стояк, от которого теплоноситель поступает в каждую квартиру. Чтобы переделать отопление, необходимо согласие не только соответствующих органов, но и желание соседей тоже отключиться от общей теплосети. В качестве исключения выступают новые многоэтажки, поскольку в них предусмотрена индивидуальная разводка, и перед каждой квартирой установлен счетчик тепла и вентиль перекрытия. Достаточно закрыть его, и тогда можно будет выбрать для себя альтернативное отопление и провести его монтаж.

Так, альтернативой центральному отоплению в многоэтажках могут выступать следующие варианты, которые приемлемы и для частных домов:

Инфракрасные обогреватели

Это отопительные приборы, которые отдают пространству тепло посредством инфракрасного излучения. Своими руками можно сделать различные варианты данных обогревателей, наиболее примитивным среди которых является вариант с использованием листа алюминиевой фольги и радиатора:

• Берется лист фольги, который соответствует размеру батареи или несколько больше.
• Закрепляется лист на стене за батареей.

Это позволит энергии не уйти в стену, а натолкнутся на отражающую поверхность, и нацелится на жилое пространство. Так, обогрев комнаты увеличится сразу в 2 раза, причем наиболее примитивным образом.

Простейший обогреватель на 100 Вт и для частного дома можно сделать собственноручно, придерживаясь инструкции из видео:

Газовое отопление

Оно основано на использовании магистрального газа, и ключевым моментом обустройства такой системы будет выбор газового котла. Чаще всего, приобретают его двухконтурный вид. В такой модификации отопительного устройства кислород забирается прибором прямо из атмосферы, а продукты сгорания из его внутренней камеры выводятся через вентиляционные трубы.

Работа газового котла полностью автоматизирована – после его установки не требуется постоянно наблюдать за процессом. Установленные на нем датчики срабатывают при подаче газа в горелку. После получения от них положительного ответа прибор сам поджигает поступившее в него топливо.

Отопительная система с таким прибором предусматривает установку циркуляционного насоса, при помощи которого обеспечивается бесперебойное движение теплоносителя (специального антифриза или воды) по всем комнатам в квартире.

Но установка такого серьезного газового устройства может осуществляться не во всех комнатах. К помещению, где будет располагаться котел, предъявляются следующие требования:

• В комнату должна вести дверь шириной 80 см.
• Площадь помещения не менее 4 м2.
• Желательно, чтобы в комнате имелось окно.
• Для некоторых моделей котлов должна быть обязательно обустроена принудительная вентиляция.
• Крепление котла производится на несущую или другую капитально построенную стену, которая выполняется из негорючего материала. Если такой стены в квартире нет, то в месте за котлом необходимо прикрепить слой металла, который бы препятствовал возникновению пожара.
• Газовый котел должен располагаться от других отопительных приборов не менее чем на 30 сантиметров от них.

Ввод газовой системы в работу должен осуществляться в присутствии специалистов компании, предоставляющей в квартиру газ.

Теплый пол

может провести человек без специальных навыков в электричестве, но вот подготовку и перестройку электропроводки в квартире лучше всего доверить знающему электрику. Особенно ответственно к этому необходимо подходить в старых многоэтажках, в которых предусмотрена алюминиевая электропроводка. Она вряд ли выдержит нагрузку от суммарной мощности «теплых полов».

Желательно проложить для каждой комнаты отдельный кабель, а алюминиевую проводку заменить медной. Каждый такой кабель требуется вывести на щиток квартиры и предусмотреть для него отдельный автоматический выключатель.

Система «теплый пол» предусматривает установку коллектора. Если ее монтаж будет производиться вручную, то лучше приобретать готовые собранные коллекторы совместно с навесными шкафами.

Процесс укладки такой системы состоит в следующем:

• Обустроить основу. На основании пола, которым часто выступает цементная стяжка, укладывается пенопласт, толщина которого не должна быть меньше 5 см, а сверху него прокладывается гидроизоляция в виде полиэтиленовой пленки.
• Выбрать схему расположения труб. Их имеется несколько, можно создать свою схему, в которой бы была задействована вся поверхность пола.
• Провести монтаж труб. Во время укладки нужно стараться трубы не перегибать, на их концах установить фитинги для подсоединения к коллектору.
• Выполнить проверку соединения системы. Перед ее запуском проводится тестирование, при отсутствии в ней протечек сверху труб укладывается армирующая сетка.
• Залить стяжку поверх труб. Ее можно выполнять при включенной системе «теплый пол», температура нагревания которого должна быть не более 22 градуса.

После высыхания стяжки на ее поверхность можно укладывать любое напольное покрытие, а его разновидность на клеевой основе, приклеивается к «теплому полу» термостойким клеем.

Видео: Альтернативное отопление дома

В следующем видео будет рассмотрен комплекс, состоящий из нескольких источников альтернативной энергии:

В квартире отключиться от общей коммунальной системы сложнее, но один раз выполнив переоборудование своего жилья, можно навсегда забыть о холодных комнатах и непосильных счетах за отопление. К тому же некоторые источники можно использовать совместно с центральным отоплением, что позволит держать жилое помещение в постоянном тепле.

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.

1. Тихоходные ветряки оснащаются большим количеством лопастей, практически не издают шума во время работы, но являются сравнительно малоэффективными.
2. 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.
3. 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.

1. 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.
2. 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.

1. 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.
2. 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

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Поскольку традиционные источники тепловой энергии каждый год дорожают, многих владельцев частных домов интересует, существует ли альтернативное отопление частного дома, позволяющее экономить деньги на обогреве помещений.

Что такое альтернативное отопление частного дома

Обычно под «альтернативным отоплением» понимают все способы теплоснабжения жилого дома, которые еще несколько десятилетий назад не использовали потребители. В действительности данный термин следует трактовать более узко. Альтернативные виды отопления частного дома – это обогрев помещений, при котором:

• для выработки тепла используются восполнимые источники энергии, за которые не требуется оплачивать счета от поставщиков услуг. В качестве варианта, возможно частичное их использование;
• обустройство отопительных систем производится по приемлемым размерам затрат, несопоставимым со стоимостью обогреваемого дома.

Причины внедрения альтернативного отопления

Основная причина, почему владельцы недвижимости внедряют альтернативные системы отопления частного дома – это постоянный рост цен на многие виды энергоносителей, в том числе электроэнергию, природный газ, уголь и т.д.

Несмотря на то, что сейчас теплоснабжение частного дома, работающего за счет магистрального газа, обходится дешевле всего, данный источник тепловой энергии из года в год дорожает. Поскольку запасы его ограничены, такая тенденция будет сохраняться и в будущем. Альтернативное отопление частного дома не только экономически выгодно, оно прогрессивно, поскольку в результате не сжигается ископаемое топливо и древесина.

Варианты выбора альтернативного отопления

Гелиосистемы

Солнечную энергию можно использовать для обогрева жилых помещений двумя способами:

• путем преобразования в электричество, на котором потом будет работать отопительное оборудование;
• для нагрева жидкого теплоносителя, циркулирующего естественным способом или при помощи насоса через конвекторы или радиаторы.

Простейшее альтернативное отопление дома своими руками можно создать именно при помощи солнечного отопительного коллектора, циркуляционного насоса и батарей.

Особенность применения гелиосистем заключается в том, что даже в южных регионах, где в году много солнечных дней, никто не отменял пасмурную погоду и ночное время. По этой причине можно сделать вывод, что они не пригодны в качестве круглосуточных источников тепловой энергии.

Возможны следующие варианты реализации такого вида теплоснабжения:

1. Солнечный отопительный коллектор для обогрева дома функционирует параллельно с электронагревателем. Температуру теплоносителя контролируют при помощи специальных датчиков. Если степень нагрева опускается менее определенной величины, подогрев продолжается ТЭНами. Читайте также: " ".
2. Солнечную батарею для теплоснабжения дома снабжают помимо контроллера и инвертора для формирования сетевого напряжения еще и аккумуляторной большой емкости батареей. При дневном свете происходит накопление энергии в аккумуляторах солнечных батарей. В пасмурную погоду и ночное время источником питания являются именно эти приборы. При условии наличия у фотоэлементов соответствующей площади, а у аккумуляторов – емкости, можно создать энергетически независимое альтернативное отопление загородного дома Читайте также: " ".
   
   Правда, в данном случае возможно возникновение проблем, связанных с технологиями аккумулирования электроэнергии. Дело в том, что даже лучшие аккумуляторы способны прослужить в такой отопительной системе максимум 5 лет. Стоимость новых элементов аналогична сумме счетов за электричество, потребляемое на обогрев помещений электроприборами за пятилетний период.
3. Простейшее решение экономии электроэнергии, а соответственно расходов на отопление дома, можно реализовать самостоятельно. Альтернативное отопление частного дома или квартиры, а значит энергоснабжение, выполняют при помощи солнечной батареи с контроллером и инвертором – их подключают параллельно розетке, плюс используют обогреватели любого типа (прочитайте: " ").
   
   Для этого потребуется дисковый механический счетчик, поскольку электронные приборы не регистрируют обратное направление токов. В ясную погоду, когда фотоэлементы способны вырабатывать электричества больше, чем расходуется на обогрев, счетчик будет отматывать киловатты в обратном направлении. Экономия получается существенной.

Энергия ветра

Также для выработки тепла можно задействовать энергию, которая производится с использованием ветра. Промышленное соответствующее оборудование имеется в продаже и по стоимости вполне доступно. У данного решения есть особенность – большие параметры крыльчатки. У 4-хкиловаттного ветрогенератора, этот элемент может достигать 10 метров.

Проблемы, связанные с аккумулированием электроэнергии для обогрева, присущие для гелиосистем, аналогичны и у ветрогенераторов. Разумеется, что альтернативные способы отопления частного дома, использующие для функционирования силу ветра, есть смысл применять в регионах, где постоянно наблюдается умеренно ветряная погода, а это, прежде всего, морское побережье и степная местность.

Если коллектор может задействовать солнечную энергию для нагрева теплоносителя напрямую, то при использовании ветрогенератора все намного сложнее. Необходимо преобразовать механическую энергию вращения ветряка в электричество, и лишь только потом возможен обогрев воздуха в помещении. В итоге понижается КПД отопительной системы.

Тепловые насосы

Самые универсальные альтернативные системы отопления центральному теплоснабжению – это современное оборудование, называемое тепловыми насосами, изображенное на фото. Принцип их действия основан на переносе тепловой энергии от источника с низким потенциалом в здание.

В основе функционирования всех без исключения тепловых насосов те же элементы, которые можно наблюдать в любом холодильнике: теплообменник, испаритель и компрессор. Что касается конкретных вариантов реализации, то они могут отличаться значительно и поэтому вопрос стоимости принятого решения находится в широком диапазоне цен.

Тепловые насосы грунт-вода

Данные устройства являются самыми универсальными альтернативными источниками отопления загородного домовладения в плане зависимости от климатической зоны.

Принцип их функционирования основан на том, что даже на глубине нескольких десятков метров в районах вечной мерзлоты, температура грунта превышает ноль градусов.

Теплообменники, предназначенные для отбора тепла у грунта, представляют собой зонды, которые погружают в специальные скважины. Требуется прокладка магистралей, длина которых превышает не один десяток метров, а помимо высокой цены насоса и сама стоимость его монтажа немаленькая. Так бурение одной скважины обходится примерно в несколько тысяч рублей на один погонный метр, а ведь она нужна не одна. Кроме этого, еще требуется установить насос и погрузить в скважину зонды.

Немного дешевле будет стоить монтаж насоса грунт-вода, имеющего горизонтально расположенный коллектор. Теплообменники погружают в траншеи ниже, чем находится уровень промерзания.

Недостаток такого отопления заключается в большой площади, необходимой для установки теплового насоса. Полученное тепло расходуется на подогрев воды для бытовых нужд и передачи тепловой энергии отопительным приборам.

Тепловые насосы вода-вода

Наличие в районе расположения здания проточных грунтовых вод позволяет создать альтернативное отопление своими руками, а стоимость реализации такого проекта будет невысокой. Это объясняется тем, что у такого источника энергии легче отобрать тепло. Также потребуется всего один погруженный зонд-теплообменник. Достаточной глубиной бурения считается 10-15 метров.

Тепловые насосы воздух-вода

Тепловой насос типа воздух-вода использует уличный воздух. Теплообменник представляет собой радиатор с большой площадью оребрения, его обдувает тихоходный вентилятор. Данные насосы имеют доступную стоимость, и они гораздо дешевле в монтаже. Но они имеют следующий недостаток: когда температура на улице падает, их эффективность значительно снижается, ведь у прохладного воздуха сложнее отобрать тепло.

Тепловые насосы воздух-воздух

Абсолютным рекордсменом в плане наиболее дешевой реализации проекта теплоснабжения считается использование теплового насоса типа воздух-воздух. В качестве примера такого оборудования можно привести обычную сплит-систему, настроенную на режим обогрева.

Прогрев помещения кондиционером обойдется намного экономичнее, чем электрическим обогревателем, поскольку электроэнергия тратится не на нагрев воздуха, а на работу компрессора, закачивающего тепло с улицы. Так лучшие модели инверторных кондиционеров на один киловатт затраченного электричества перекачивают в дом 5 кВт тепла.

Инверторы от известных фирм-производителей обходятся в сумму до одной тысячи американских долларов вместе с услугами по установке и способны работать при температуре на улице до 25 градусов мороза.

Подробное видео об альтернативном отоплении частного дома: