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:

1. 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.
2. 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.

Видео: альтернативные и энергосберегающие системы отопления

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:

1. 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.

1. 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.

1. 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

1. 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:

1. 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.
2. Сжигание топлива сопровождается выделениями углекислого газа и летучих токсичных продуктов горения, при этом происходит выпадение смол и сажи.
3. 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:

1. 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.

1. 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:

1. энергетику солнечного света (гелиотермические системы);
2. энергетику ветра (ветроэнергетика);
3. 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:

1. 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.

1. 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:

1. 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.

1. 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»

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

Понятие «альтернативное отопление дома» характеризует разные способы теплоснабжения жилья. Ранее они не применялись в частных домовладениях.

Основные условия для использования этих видов теплоснабжения:

• Для генерации тепловой энергии применяются восполняемые источники энергии, которые не нуждаются в оплате коммунальных счетов. При этом возможно их полное или частичное использование.
• Затраты на обустройство этих систем должны быть вполне приемлемыми и не превышать стоимость самой обогреваемой постройки.

Частые причины перехода на альтернативное отопление

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

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

Виды альтернативного отопления, их плюсы и минусы

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

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

Солнечное отопление

Гелиосистемы для отопления жилья могут использоваться двумя способами:

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

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

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

Варианты реализации отопления дома с использованием энергии солнца:

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

Ветровая энергия

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

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

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

Тепловая энергия земли

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

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

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

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

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

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

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

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

Котел на биотопливе

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

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

Другие альтернативные системы без использования газа

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

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

Какие альтернативные системы можно применять в многоквартирном доме

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

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

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.

Что это такое — альтернативное отопление? Каким оно бывает, что может служить источником тепловой энергии? Можно ли смонтировать альтернативное отопление частного дома своими руками?

Попробуем разобраться.

Что это такое

Под этим названием, когда его употребляют в прессе, традиционно подразумеваются все способы обогреть жилье, которые не использовались двадцать-тридцать лет назад. В общую кучу валят и геотермальные источники тепла, и пленочные теплые полы, и биотопливо, и инфракрасные обогреватели.

В рамках статьи, однако же, мы позволим себе трактовать термин куда более узко.

Нас интересует альтернативное отопление дома, которое:

1. Использует в качестве тепла восполнимые источники тепловой энергии, за которые не нужно платить продавцам соответствующих услуг или товаров. Как вариант — из восполнимых источников берется хотя бы часть тепловой энергии.
2. Может быть реализовано с приемлемыми затратами. Как минимум — несопоставимыми со стоимостью самого дома.

Зачем это нужно

Причина, по которой альтернативные системы отопления частного дома привлекают внимание, проста и понятна: рост цен на энергоносители и, соответственно, электричество. Соляра, газ, уголь стабильно становятся дороже.

Полезно: магистральный газ сейчас обходится дешевле прочих видов отопления. Но продолжает дорожать. Его запасы ограничены, так что тенденция в ближайшие годы сохранится и усилится.

Ну и… не посчитайте автора идеалистом, но все же это варварство — сжигать ископаемое топливо или деревья, чтобы обогреть небольшое внутреннее пространство своего дома. В этом смысле альтернативные виды отопления не просто экономически выгодны. Они прогрессивны.

Варианты реализации

Гелиосистемы

Солнечная энергия используется для обогрева жилья двумя способами:

1. Путем трансформации в электричество, которое потом можно использовать для работы обогревателей.
2. Для непосредственного нагрева теплоносителя, естественная циркуляция или циркуляционный насос потом прогоняют через радиаторы или конвектора.
   Простейшее альтернативное отопление своими руками — это именно (часто самодельный), циркуляционный насос и радиатор в доме.

Особенность гелиосистем очевидна: солнечные дни даже в Крыму или Средней Азии все-таки сменяются пасмурными. Ночи тоже никто не отменял. Раз так — они непригодны в качестве постоянных источников тепла.

Какие варианты реализации возможны?

• работает параллельно с электронагревателем. Температура теплоносителя контролируется датчиками; при падении ниже определенного уровня в пасмурную погоду включается подогрев ТЭНами.
• снабжается не только контроллером и инвертором, формирующим сетевое напряжение из +12 или +24 вольт постоянного тока, но и аккумуляторной батареей большой емкости.
  В светлое время суток солнечные батареи накапливают энергию в аккумуляторах; ночью или в пасмурную погоду источником питания служат аккумуляторы. При соответствующей площади фотоэлементов и емкости аккумуляторов можно реализовать полностью энергетически автономную систему.
  Но здесь нас ждет неприятный сюрприз: мы упираемся в уровень имеющихся технологий аккумулирования электрической энергии. Лучшие образцы аккумуляторов проживут в такой системе не больше пяти лет, а стоимость их замены будет вполне сопоставима с затратами на купленное у энергокомпаний за этот период электричество.
• Наконец, простейшее решение, экономящее электрическую энергию (и тепло), легко может быть реализовано своими руками.
  Альтернативное отопление квартиры или частного дома (вернее, если быть точным, энергоснабжение) в этом случае представляет собой солнечную батарею с контроллером и инвертором, которая подключается параллельно любой розетке, и электрические обогреватели любого типа.

Нюанс: нужен механический, дисковый счетчик. Электронные не умеют регистрировать обратное направление тока. В солнечную погоду, когда фотоэлементы вырабатывают электричества больше, чем вы расходуете на обогрев, счетчик просто отсчитывает киловатт-часы в обратном направлении. Экономия более чем ощутима.

Энергия ветра

Для производства тепловой энергии может применяться и энергия, которая вырабатывается ветряком . Промышленные изделия продаются массово и стоят вполне разумных денег.

Единственная очевидная особенность этого решения — большой размер крыльчатки. У 4-киловаттного ветрогенератора он достигает десяти метров.

Все проблемы аккумулирования электрической энергии для обогрева, характерные для гелиосистем, в полной мере относятся и к ветрогенераторам.

• Понятно, что использующее энергию ветра альтернативное отопление загородного дома можно реализовать лишь в тех регионах, для которых характерны постоянные умеренные ветра — прежде всего в степях и на побережьях.
• Кроме того, если солнечную энергию коллектор может использовать непосредственно для нагрева теплоносителя, то здесь неизбежна трансформация механической энергии вращения ветряка вначале в электричество и лишь потом в нагрев воздуха в помещении. Что, как нетрудно догадаться, означает понижение КПД системы.

Тепловые насосы

Наконец, самая универсальная альтернатива центральному отоплению — это тепловые насосы . Принцип работы всех устройств этого типа один: перенос тепловой энергии от низкопотенциального источника в дом. Попросту говоря, насос отбирает тепло у холодного объекту и отдает ее горячему.

Так работают тепловые насосы всех типов. Разница между ними — в источнике низкопотенциального тепла.

В основе всех тепловых насосов лежит та же нехитрая системы, которую можно увидеть, разобрав любой холодильник: компрессор, теплообменник и испаритель. А вот конкретная реализация может различаться очень сильно, давая большой разброс стоимости решения.

Грунт-вода

Тепловые насосы грунт-вода — наиболее универсальные в плане климатической зоны альтернативные источники отопления загородного дома. Принцип их работы основан на том, что даже в областях вечной мерзлоты на глубине нескольких десятков метров температура грунта стабильно выше нуля.

Соответственно, теплообменники, забирающие тепло у грунта, представляют собой погружаемые в скважины зонды. Длина магистралей составляет десятки метров; помимо большой стоимости самого теплового насоса, впечатляет цена его установки.

Стоимость бурения одной скважины оценивается в 1500 — 2000 рублей за погонный метр; скважин бурится несколько. А ведь еще нужно смонтировать сам насос и погрузить зонды…

Несколько дешевле обходится, впрочем, монтаж теплового насоса грунт-вода с горизонтальным расположением коллектора. Теплообменники заглубляются в траншеи ниже уровня промерзания. Оборотная сторона такого решения — большая площадь, необходимая для установки насоса.

Полученное тепло используется для нагрева воды, которая используется для хознужд и для передачи тепла отопительным приборам.

Вода-вода

Если на небольшой глубине в вашем районе есть проточные грунтовые воды — стоимость реализации проекта для вас резко уменьшится.

У проточной воды куда легче отобрать нужное нам тепло:

1. Можно обойтись одним погружным зондом-теплообменником;
2. Глубина бурения может ограничиться 10-15 метрами.

Воздух-вода

В тепловом насосе, работающем по схеме воздух-вода, источником тепла служит воздух улицы. Теплообменник — радиатор с внушительной площадью оребрения; он обдувается тихоходным вентилятором.

Такие насосы имеют куда более демократичную стоимость по сравнению с предыдущими и куда дешевле в монтаже. Однако при падении температуры на улице их эффективность тоже сильно падает: у холодного воздуха труднее отобрать тепловую энергию.

Параметр COP — это соотношение между потреблением и тепловой мощностью. Можно видеть, как оно меняется при температурах от +7 до -15.

Воздух-воздух

Наконец, перечисляя альтернативные источники отопления дома, нельзя не упомянуть абсолютного рекордсмена по дешевизне проекта — тепловой насос воздух-воздух. Простейший образец такого устройства — обычная сплит-система в режиме обогрева.

Благодаря тому, что электричество тратится не на нагрев воздуха, а на работу перекачивающего с улицы тепло компрессора, обогрев кондиционером намного экономичнее обычного обогревателя.

У лучших образцов инверторных (использующих обратное преобразование переменного тока в постоянный и обратно для изменения частоты оборотов компрессора) кондиционеров на каждый киловатт потраченного электричества в дом перекачивается 5 КВт тепла.

Инверторы от приличного производителя обходятся в сумму до тысячи долларов с установкой и способны работать при уличной температуре до -25С.

Инверторный кондиционер — прекрасное решение для умеренного климата.

Заключение

Безусловно, мы перечислили не все альтернативные способы отопления. Возможно, полезную вам дополнительную информацию вы сможете извлечь из видео в конце статьи. Теплых зим!