Альтернативный дом. Солнечные коллекторы - отличный вид альтернативы

С ростом общего благосостояния всё больше и больше соотечественников открывают для себя прелести частного домовладения. При средней стоимости хорошего дома сравнимой со стоимостью городской квартиры – насколько лучше жить отдельно от всех, на свежем воздухе! Тут и тишина и покой, и отсутствие пьющих соседей и хулиганов, тишина за окнами и благодать.

При планирование переезда в частный дом необходимо понимать, что все обязанности, которые раннее лежали на плечах домовой компании станут вашими.

Вместе с тем, многие, переехав в свой дом, или только начав планировать такой переезд, сталкиваются с тем, что целый комплекс работ, выполняющийся ранее обще домовыми службами – ложится теперь полностью на плечи домовладельца.

Сюда относится и уборка придомовой территории и уход за кровлей, и обновление фасадов, и конечно отопление – без которого невозможно представить себе комфортных условий проживания в нашем суровом климате.

Многие знают, как отапливаются дома с помощью газовых или твёрдотопливных котлов, но не все слышали о таком направлении, как альтернативное отопление частного дома, которое набирает всё большую популярность в европейском строительстве, а оттуда приходит и к нам.

Альтернативное отопление дома – это термин подразумевающий использование для обогрева альтернативных источников тепловой энергии, или энергии электрической, обращённой в тепло и полученной альтернативным способом. Именно об этих системах хочется поговорить немножко подробнее.

Геоколлекторные системы

Нельзя сказать, что такие системы реальная альтернатива отоплению в частном доме, однако они уже успешно запущены и работаю в ряде домохозяйств. Критичным для подобных систем является количество солнечных дней в году. Что существенно ограничивает область их применения.

Геоколлекторная система отопления подойдет не всем, так как работа такого устройства полностью зависит от солнечного света.

Геоколлекторы, безусловно, альтернативное отопление. Система работает следующим образом:

На крыше дома располагают непосредственно коллекторы, которые выглядят как система трубок или колб, окружённых специальными покрытиями, цель которых собрать и удержать тепловую энергию излучаемую солнцем. Они замкнуты на общую ёмкость, из неё происходит движение теплоносителя по трубам в дом;
Дополнительно такие системы могут снабжаться насосом и даже нагревательным элементом, который включается в работу в пасмурные дни.

Помимо прочего, в состав таких сетей входят аккумуляторы тепловой энергии, накапливающие потенциал во время солнечного дня и отдающие его в ночное время. В целом они могут обеспечить достаточно комфортное пребывание в доме, если речь идёт о южных регионах, для более сурового климата они малоэффективны.

Использование ветряков

Здесь уместнее говорить не про альтернативное отопление дома в целом, а про альтернативный источник энергии для отопления. Ветряные электрогенераторы уже получили довольно широкое распространение и не нуждаются в дополнительном представлении, всё происходит предельно просто.

На опору устанавливают динамо, снабжённое специальной насадкой, приводящей его в движение. Насадка имеет несколько лопастей, от размера и количества которых зависит чувствительность ветряка. Вращаясь на оси подобно флюгеру, вслед за ветром, и преобразуя кинетическую энергию в электрическую – они вырабатывают напряжение. Затем энергия поступает в аккумуляторы, для дальнейшего применения в бытовых целях.

Она может служить кроме прочего для работы электрического отопительного котла, обеспечивая отопление в доме. Это уже реальная альтернатива отоплению в частном доме. Использование энергии ветра известно уже более нескольких веков, здесь нет ничего революционного – этот метод давно известен и проверен, в его надёжности можно не сомневаться, однако это не единственный реально работающий способ альтернативного отопления дома.

Тепловой насос

Это сложный и современный инженерный комплекс, обеспечивающий действительно эффективное отопление при минимальных затратах в период эксплуатации. Существенным недостатком такой системы является только неоспоримая дороговизна её монтажа. Тем не менее многие идут на эти расходы – ведь они многократно окупаются со временем. Насколько приятно ни от кого ни зависеть, не тратить деньги на обогрев каждый месяц и, тем не менее, быть в тепле.

Принцип действия прост и оригинален. Тепловой насос перекачивает тепловую энергию из глубинных слоёв грунта, которые всегда остаются нагретыми, и передаёт её всему сооружению. Это несложная система труб, закопанных глубоко в землю. Строго по законам физики – нагретый теплоноситель стремится вверх, остывая же он, возвращается, и цикл замыкается.

Кроме этого – в летний зной система может служить для охлаждения дома. Главное помнить, что для корректной её работы необходим насос, а значит электричество. Нет электричества – нет отопления. Так что стоит иметь как минимум генератор, ведь никогда нельзя быть уверенным до конца, что свет не отключат, а вместе с ним уйдёт и тепло из труб.

Ещё одним важным моментом в работе такой системы является использование специального антифриза, которое позволить повысить КПД системы. Экономия будет весьма и весьма ощутима.

Инфракрасные системы

Одним из реально работающих вариантов альтернативного отопления дома являются инфракрасные системы, известные под названием ПЛЭН (плёночный электрический нагреватель). Выглядят они как тонкая плёнка, состоящая из нескольких спрессованных слоёв, включающих в себя нагревательный элемент. Он излучает тепловую энергию в инфракрасном спектре и монтируется, как правило, под пол помещения.

Простота монтажа и обслуживания, а также низкий показатель электропотребления и отсутствие видимых частей системы – сделали их на сегодняшний день очень популярными. Нагрев идёт от пола к потолку, воздух не сушится, а на уровне от пояса и выше создаётся максимально комфортная температура.

Управление обеспечивается посредством электронного реостата. Монтируется система на черновой пол, который выстилают специальным материалом – изолоном, представляющим собой строительную пенку с нанесённой с одной стороны фольгой, отражающей тепло в помещение.

Монтаж может производиться самостоятельно, в нём нет ничего сложного. По окончанию сборки систему проверяют на работоспособность и перекрывают плотным полиэтиленом. По окончании этих работ пол выстилают ламинатом или линолеумом.

Дополнить такое решение можно отдельными инфракрасными обогревателями, установленными в местах скопления людей возле окон и дверей, выполняющих функцию дополнительной тепловой изоляции помещения.

Заключение

В статье были разобраны представленные на сегодняшний день на рынке альтернативные способы отопления дома. Не стоит забывать, что классический вариант отопления с использованием котла, расширительного бака и системы труб и клапанов несмотря на значительные энергетические затраты является наиболее предпочтительным вариантом для сурового климата. А все способы, описанные в статье, могут стать дополнением к базовой системе отопления, но самостоятельное их использование может поставить под угрозу вопрос о теплоснабжении здания в зимний период. Так что не забывайте подстраховать себя классикой, какую бы современную систему не предлагал вам рынок.

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

Источники энергии для отопления

Традиционный способ

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

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

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

Структура традиционной отопительной системы частного дома

Недостатки

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

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

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

Котлы на газовом топливе широко распространены благодаря доступности газа.

Негативными факторами, сопровождающими применение газа для отопления, являются:

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

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

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

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

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

Домашняя котельная с жидкотопливным котлом

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

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

У всех вышерассмотренных систем отопления имеются два общих недостатка:

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

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

Доставка сжиженного газа в частный дом

Нюансы, требующие внимания:

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

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

Концепция альтернативного отопления

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

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

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

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

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

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

Дом, оснащённый солнечными батареями

Современные способы отопления

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

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

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

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

Гелиотермическая система

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

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

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

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

Схема отопления дома с использованием солнечных батарей

Принцип работы гелиосистемы:

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

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

Использование солнечных коллекторов для прямого нагрева воды.

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

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

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

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

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

Солнечный коллектор из медных трубок

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

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

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

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

Принцип работы системы отопления от солнечного коллектора

Домашняя ветроэнергетика

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

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

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

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

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

Различаются между собой ветряные генераторы по следующим показателям:

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

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

Ветрогенераторы для энергообеспечения частного дома

Геотермальные (тепловые) насосы

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

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

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

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

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

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

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

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

Видео про отопление

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

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

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

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

Во многих странах альтернативные виды отопления и энергетического обеспечения индивидуальной жилой постройки превосходят по востребованности традиционные способы обогрева. Рынок аппаратуры для отопления наполняется инновационными приборами альтернативного отопления, ассортимент которых постоянно расширяется.

Тепловой насос «воздух-вода»

Вконтакте

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!

Многие владельцы загородных домов зачастую проживают в них только в тёплый сезон, чтобы не тратить средства на поддержание тепла в помещениях. И всё потому, что отсутствует возможность подключения центрального отопления – например, очень дорого тянуть трубы до ближайшего населённого пункта, где эта система уже есть. Но существуют и альтернативные варианты.

Обогрев дачи – чем заменить привычные источники тепла

Попробуем обобщить, что же подразумевается под альтернативным отоплением. Чаще всего под этим термином понимают не тёплые полы, в любой их разновидности, будь то водяные или электрические, поскольку они чаще всего подключаются к централизованному отоплению или электросети. В нашем случае ключевым является слово "альтернатива", причём любым традиционным источникам энергии, будь то газ, электричество или поступающая в трубы из городской магистрали горячая вода. Поэтому будем рассматривать те способы, которые позволяют обогревать дом в полной автономии от поставщиков услуг.

Попадает ли в сектор нашего интереса бойлер? Только в том случае, если он подключен к собственной скважине, и для нагрева котла используется биогаз либо электроэнергия, получаемая от возобновляемых источников. В качестве таковых обычно подразумевают солнечную и ветровую энергию, биогаз, а также геотермальное тепло. И только во вторую очередь это экономичные для выработки непосредственно тепла, такие, как инфракрасные панели, тёплые полы, подключаемые к тем самым возобновляемым источникам.

Энергия Солнца

Наибольшей популярностью пользуются солнечные коллекторы для нагрева воды. Принцип действия таких конструкций заключается в пропускании жидкого носителя по покрытым черной краской трубкам сквозь прозрачный сверху ящик, с качественной термоизоляцией снизу и по бокам. В некоторых случаях используется триплекс, который лучше удерживает температуру внутри коллектора. Солнечные лучи очень быстро нагревают жидкость, при этом тепло не теряется, а наоборот, накапливается. Дальше вода может быть направлена в коммуникации горячего водоснабжения или же в замкнутую систему отопления.

Чтобы солнечные коллекторы работали и в зимний период, нужно устанавливать самый дорогостоящий вариант – с вакуумными трубками, сквозь которые тянутся теплоносители.

Но возможно и другое применение солнечной энергии – переработка её в электричество. Для этого на крыше и любых других подходящих горизонтальных поверхностях, включая незанятые посадками и постройками площадки на территории участка, устанавливаются специальные батареи фотоэлементов. Улавливая свет, они преобразуют его в электричество, которые затем поступает либо в аккумулятор, откуда расходуется на работу обогревательных приборов, например, тенов. Либо сразу через стабилизатор и инвертор в сеть. Первый прибор защищает от скачков напряжения, а второй – для получения переменного тока. Однако следует учитывать, что в последнем случае всё-таки возможны перепады подачи тока, поэтому логичнее использовать аккумуляторы.

Ветер в помощь – получаем тепло из воздуха

Отличный вариант для получения электричества – обычный ветряк. Даже там, где сильные движения воздушной массы довольно редки, слабые порывы способны раскрутить вертикально ориентированные лопасти, которые вращаются независимо от направления ветра. Несколько таких установок способны выдать около 2-3 киловатт, что вполне обеспечит работу электрического тёплого пола или инфракрасных панелей. Преимущество перед солнечными батареями очевидно – нет зависимости от тёмного или светлого времени суток, ветер дует и ночью. Но при этом стоимость подобного проекта может оказаться довольно велика. Впрочем, когда речь идёт не о самоокупаемости ветряка, а о комфорте зимой, можно один раз пойти на большие финансовые затраты.

Недостаток ветрогенераторов – необходимость сначала получить электроэнергию, а уже потом тепло. Неизбежны ощутимые потери в такой цепочке, то есть, у системы довольно низкий КПД. Однако, если изготовить ветряк своими руками, можно существенно снизить затраты и при этом обеспечить дом постоянным источником электрической энергии, от которой могут работать не только котлы отопления, но и бытовые приборы. Единственное условие – размещать генератор нужно на расстоянии порядка 100 метров от дома, чтобы гул лопастей и вибрация штанги не оказывали негативного воздействия на нервную систему жильцов.

Геотермальный тепловые насосы – отопление от земли

Пожалуй, данный способ обогреть дом зимой – самый дорогостоящий и в то же время наиболее безотказный. Дело в том, что для получения удовлетворительного результата нужно проложить довольно длинные витки теплоносителя. Причём возможны 2 варианта: вертикальный или горизонтальный. Первый подразумевает бурение одной глубокой скважины, порядка 150–200 метров, либо нескольких по 50 метров. То есть, понадобится соответствующая техника, и без буровой установки не обойтись. Если средства позволяют, можно обратиться к данному способу, он будет обеспечивать дом теплом в течение многих десятилетий.

Второй вариант – горизонтальная ориентация геотермальной системы. В этом случае можно обойтись своими силами, поскольку заглублять витки трубы, по которой должна течь вода, нужно лишь ниже уровня промерзания почвы. Это около 2 метров. Но охватить при этом надо площадь не менее 200 квадратных метров, то есть участок около двух соток. Посадки там располагать будет уже затруднительно, хотя, если растения с поверхностной корневой системой – вполне допускается. Нередко такие системы прокладывают под местом размещения искусственного водоёма, что обеспечивает ещё большую эффективность, поскольку вода является отличным теплоизолятором.

Принцип действия системы заключается в следующем – холодная вода, например, из скважины, поступает в трубу, проложенную в несколько вертикальных витков в скважинах или уложенную горизонтально змейкой в почве. Температура в глубоких слоях грунта всегда выше, чем над поверхностью, и вода постепенно нагревается, проходя цикл за циклом через всю систему. Логично, что для принудительной циркуляции потребуется насос, а это, в свою очередь, приведёт к расходу электричества. Но в сочетании с ветряком подобный тип отопления будет работать практически без сторонних источников энергии.

Биотопливо – отходы как горючее для печи

На сегодняшний день выпускаются всевозможные альтернативные системы отопления частного дома в виде обогревательных печей для дома, которые работают не только на газе или дровах, но и на сыпучих видах топлива. Это так называемые реактивные печи, одной из которых является, например, . Специальный бункер позволяет закладывать как производимые в больших количествах многими фирмами древесные гранулы (пеллеты), так и обычные опилки, шелуху зерновых, щепу или даже солому. Работают подобные печи и на шишках, которые можно назвать возобнавляемым источником энергии, ведь их можно собирать в ближайшем лесу в неограниченных количествах, запасая горючее на зиму.

Преимущество таких отопительных систем – практически отсутствующая копоть. Однако следует учитывать, что использование шишек приводит к накоплению сажи, что потребует дополнительного обслуживания, в том числе чистку дымохода. Рекомендуется не использовать сосновые шишки, поскольку их смолистость очень высока и копоть образуется в очень больших количествах, что вредно и для здоровья, ведь не все продукты сгорания при этом попадают в дымоход. Лучше брать для подобных целей еловые шишки и хорошенько их сушить, прежде чем использовать.

Поиск новых источников энергии начался задолго до того, как стало понятно, что запасы углеводородов на Земле не такие уж безграничные, а истощение недр имеет лавинообразный характер. Ещё в 1846 году создали первый в мире ветрогенератор, в 1861 была собрана и запущена установка для получения энергии из солнечного света. А в 1913 году первые киловатты дал геотермальный насос. Однако лишь недавно общий уровень технологического развития позволил преодолеть целый ряд ранее неразрешимых проблем, и в серийное производство начало поступать достаточно эффективное бытовое оборудование за вменяемые деньги. О том, насколько реально сделать альтернативное отопление частного дома, поговорим далее.

Что можно считать альтернативным отоплением

Так сложилось, что единого подхода к определению и классификации нет. Производители отопительных устройств, продавцы оборудования, средства массовой информации – все готовы по-своему эксплуатировать это понятие. Довольно часто альтернативными видами отопления дома называют всё, что работает не на газе. Сюда могут отнести пеллетную «биотопливную» установку, инфракрасные тёплые полы или ионный электрокотёл. Иногда упор делается на необычную реализацию, например, «тёплый плинтус» или «тёплые стены», словом, всё сравнительно новое, что начали активно использовать с конца прошлого века.

Так что же для частного дома действительно является альтернативой? Давайте остановимся на вариантах, где соблюдаются три основных принципа.

Во-первых, рассматриваем только восстанавливаемые источники энергии.

Во-вторых, производительности оборудования должно быть достаточно, чтобы хоть частично дополнить именно отопление (как самую энергоёмкую систему), а не просто обеспечить работу нескольких лампочек.

В-третьих, стоимость/рентабельность энергоустановки должна быть на таком уровне, чтобы было целесообразно использовать её в бытовых нуждах.

Варианты альтернативного отопления

Достоинства и недостатки таких систем

Застройщики по разным причинам задумываются об альтернативном отоплении дома или квартиры. Владельцев жилья меньше всего интересуют модные тенденции, всем нужны новые возможности, которые можно получить:

Экономия средств на оплату счетов за использованные энергоносители. Электричество, газ, солярка и даже дрова – всё это регулярно дорожает, и процесс этот необратим.
Обеспечение полной автономности, или хотя бы снижение зависимости от общих сетей и сторонних поставщиков. Практика показывает, что подобные системы чаще всего используются как альтернатива газовому отоплению за неимением возможности подключиться к магистрали.
Не нужно общаться с чиновниками, чтобы получить целый ряд необходимых документов. Не придётся просить выделения дополнительных мощностей (электричество), или, например, разрешения на врезку в газовую трубу.
Сторонников экологичности не может не радовать тот факт, что ветряки, тепловые насосы или гелиосистемы позволяют использовать действительно чистые источники энергии.
Энергоустановки полностью безопасны для людей и жилища, так как нет процесса горения (огонь, легковоспламеняющееся топливо, дымовые газы).

К сожалению, во всех отношениях идеального варианта пока нет. Где-то получаем уж очень малый КПД, в других случаях имеем жёсткие ограничения по условиям эксплуатации, что на практике выливается в слишком нестабильные параметры энергоснабжения. Некоторые установки для работы нуждаются в электроэнергии и не способны работать автономно. Другие имеют слишком высокий ценник, из-за чего окупаемость капиталовложений может растянуться на десятилетия или вовсе быть под вопросом.

Солнечные коллекторы в отопительной системе

Отдельный вопрос – техническая сложность подобных энергоустановок. Непрофессионалу непросто их установить и настроить, не говоря уже о том, чтобы «с нуля» сделать альтернативное отопление своими руками. Например, создать достаточно мощный (а главное – рабочий) ветряк.

Выбирая альтернативные способы отопления частного дома, нужно уделить внимание следующим моментам:

стоимости капитальных затрат,
расходам при эксплуатации,
сроку службы оборудования до первых отказов,
техническим возможностям для установки,
требованиям к условиям эксплуатации (количество солнечных дней, наличие ветров и т.п.),
реальной производительности.

Использование энергии ветра и солнца

Ветрогенераторы в отопительных системах

Кинетическая энергия ветра, как правило, используется для электроснабжения зданий, но мощные модели в условиях, близких к идеальным, могут обеспечить и обогрев, по крайней мере, частичный. Если не брать во внимание первоначальные расходы, то для потребителя получаемое электричество ничего не стоит. Очень важно, что для работы ветрогенератора не нужны вспомогательные ресурсы, они всё время функционируют автономно. Эти установки в качестве вспомогательных источников энергии удачно интегрируются в системы, где основными являются отопительные устройства других типов.

Стандартная комплектация ветрогенераторной установки

Существует много типов конструкций ветряков, но обычно их разделяют на две большие категории:

Горизонтальные ветрогенераторы с лопастями типа «пропеллера». Эти агрегаты производительнее (коэффициент использования энергии ветра до 52%), поэтому больше подходят для нужд отопления, но обладают целым рядом эксплуатационных и потребительских ограничений.
Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения. Эти турбины сравнительно слабомощные (КИЭВ менее 40%), но не требуют ориентирования на ветер, могут использовать не только ламинарные, но и турбулентные потоки, начинают вырабатывать ток даже на малых скоростях. Их легче обслуживать, так как генератор находится возле земли, а не на мачте в гондоле.

Вот некоторые недостатки использования ветряков для отопления:

Высокие капитальные затраты. Более 70 процентов средств уходит на вспомогательные элементы: аккумуляторы, инвертор, управляющую автоматику, конструкции для установки. Вложения окупаются только через несколько десятков лет.
Невысокий КПД – малая мощность. Кроме того, часть энергии теряется в процессе преобразования электричества в тепло.
На местности требуется наличие постоянных ветров с высокой скоростью. Энергия нестабильна, сильно зависит от погоды и времени года, требует регулярного контроля и аккумулирования.
Оборудование занимает много места.
Ветрогенераторы во время работы создают много шума.

Обратите внимание! При слишком сильном ветре, генератор тоже не будет работать, так как срабатывает защитная автоматика.

Гелиосистемы: солнечные батареи и коллекторы

Гелиосистемы выполняют прямой нагрев теплоносителя либо преобразовывают энергию фотоэлектрическим методом. В первом варианте солнечные лучи нагревают воду/антифриз (в некоторых моделях – воздух), которая транспортируется в помещения и посредством радиаторов отдаёт тепло. Во втором случае фотоны света трансформируются в электрическую энергию, питающую обычные отопительные устройства, работающие на электричестве (котлы, обогреватели, тёплые полы).

Принцип работы солнечного коллектора для отопления и ГВС

Соответственно, существует два типа устройств:

Солнечные коллекторы. Система состоит из контура для циркуляции теплоносителя, аккумулирующего бака и самого коллектора. В зависимости от конструкции, выделяют коллекторы: плоские, вакуумные и воздушные (как теплоноситель используется воздух).
Солнечные батареи. Установка состоит из панелей с фотоэлементами, контроллеров и инвертора. Батарея вырабатывает постоянный ток напряжением 24 или 12 вольт, который собирается в аккумуляторах и после преобразования инвертором в переменный (220 В) подаётся на розетки.

Обратите внимание! Если для учёта сетевой электроэнергии установить дисковый счётчик, то он будет реагировать на ток, получаемый от солнечных батарей – начнёт отматывать показания в соответствие с объёмом дополнительной входящей энергии.

Недостатков у солнечных установок несколько. Прежде всего зависимость от метеорологических факторов и цикличности (сезонной и суточной). Батареи имеют небольшой КПД, чтобы дать большой объём стабильной энергии, они должны занимать большую площадь и комплектоваться дорогостоящими аккумуляторными батареями, которые довольно часто приходится менять. Недостатком коллекторов является их зависимость от электричества (для работы насоса или вентилятора), или, например, опасность замерзания теплоносителя.

Фотоэлектрические панели комплектуются аналогично ветрогенераторам (контроллер, аккумуляторы, инвертор), поэтому легко объединяются с ними в гибридные системы

Тепловые насосы для отопления частного дома

При этом способе альтернативного отопления оборудование извлекает и концентрирует тепло, которое аккумулируется в земле, воде или воздухе. Передача энергии осуществляется в теплообменниках, а для циркуляции теплоносителей в системе используется насколько независимых контуров. По принципу работы тепловой насос похож на холодильную установку (где основным силовым элементом является компрессор), только действует он наоборот.

Особенности передачи энергии в тепловых насосах

Обратите внимание! Тепловые насосы можно считать универсальным и самым надёжным способом организовать альтернативное отопление частного дома. Однако для их работы необходимо бесперебойное электроснабжение. Существует такое понятие как «коэффициент преобразования»: на каждый киловатт потраченной электроэнергии приходится порядка 3-5 кВт полученного тепла.

Геотермальные установки «грунт-вода» и «грунт-воздух»

Эти установки собирают тепло из протяжённых скважин или горизонтальных пластов с небольшой глубины. Такие тепловые насосы являются самыми эффективными, так как тепловая энергия грунта обладает стабильными показателями, причём она доступна в любых широтах. Есть два вида устройств:

Вертикальные зонды располагаются в скважинах глубиной до нескольких сот метров. Они показывают лучшую производительность, но слишком дорого стоят, в основном из-за бурильных работ.
Горизонтальные коллекторы состоят из системы труб, уложенных на глубине порядка 1,2-1,5 метров (ниже уровня промерзания). Они менее эффективны и занимают значительные площади, которые не подлежат застройке и не подходят для выращивания многолетних растений. Главное достоинство таких конструкций – намного меньшие затраты на земляные работы.

Летом тепловой насос может работать в реверсном режиме, выполняя функции кондиционера

Тепловой насос «вода-вода» и «вода-воздух»

Контур с первичным теплоносителем располагается на дне незамерзающего озера или реки. По конфигурации он похож на горизонтальный коллектор. Использоваться может тепло промышленных стоков и канализации, а также грунтовых вод. Есть два типа конструкций:

Вода является теплоносителем и прокачивается внутри открытого первичного контура.
Вода отдаёт свою энергию замкнутому первичному контуру, где в качестве теплоносителя циркулирует «рассол».

Очевидно, что для организации такого энергоснабжения непосредственно возле дома должен находиться подходящий водоём довольно большой площади.

Воздушные тепловые насосы

Для получения тепла из воздуха применяют устройства с крупным радиатором-теплообменником и производительным вентилятором, который должен прокачивать большие объёмы воздушных масс. Эти установки могут нагревать воду либо сразу отдавать энергию воздуху (так, например, работают кондиционеры с функцией подогрева), иногда они используют тепло дымовых газов или исходящих потоков из вентиляционных систем.

Это самые недорогие тепловые насосы, но они наименее производительные и не все могут работать при значительных минусовых температурах (в большинстве случаев -10 является пределом). Только самые продвинутые установки с инверторным управлением будут давать тепло при -25 градусах на улице.

Вариант укладки геотермального коллектора

Итак, имеют ли право на жизнь альтернативные способы отопления частного дома? Безусловно! Это по меньшей мере дальновидно. Уже сейчас они могут качественно дополнить традиционные генераторы тепла. Если позволяют технические условия, можно собрать гибридную систему, и полностью перейти на возобновляемые источники. Правда, для этого понадобится энное количество денежных средств и квалифицированная помощь профессионалов. Но если по каким-то причинам уйти от углеводородов не получается, то есть смысл модернизировать обычную систему отопления, чтобы можно было максимально эффективно регулировать температуру теплоносителя, или, как вариант, направить усилия на утепление ограждающих конструкций дома, чтобы свести к минимуму общие потери тепла.