Виды альтернативного отопления- что лучше выбрать для загородного дома и почему? +видео

Кондиционеры

Кондиционер — самый доступный и простой альтернативный источник отопления дома. Можно установить один мощный на весь этаж или по одному в каждой комнате.

Самый оптимальный вариант использования кондиционера – поздней весной или ранней осенью, когда на улице еще не слишком холодно и газовый котел можно пока не запускать. Это позволит сократить расход газа за счет электричества и не превысить месячную норму потребления газа.

Важные моменты:

Котел и кондиционер должны быть увязаны между собой для работы в паре. То есть, котел должен видеть, что работает кондиционер и не включаться в работу пока в помещении тепло. Здесь не обойтись без настенного термостата.
Отопление электричеством не дешевле газа. Поэтому не стоит полностью переключаться на обогрев кондиционерами.
Не все кондиционеры можно использовать при нуле и морозах.

Личный опыт

Я использую для обогрева дома четыре источника тепла: газовый котел (основной), камин с водяным контуром, шесть плоских солнечных коллекторов и инверторный кондиционер.

Зачем это нужно

Иметь второй (резервный) источник тепла, если газовый котел выйдет из строя или его мощности станет недостаточно (сильные морозы).
Экономить на отоплении. За счет разных источников тепла можно контролировать месячную и годовую норму потребления газа, чтобы не переходить в более дорогой тариф.

Немного статистики

Средний расход газа в январе 2016 года – 12 кубометров в сутки. При отапливаемой площади 200м2 и дополнительно подвала.

	Октябрь	Ноябрь	Январь
Расход в месяц	63,51	140	376
Минимальный	0,5	0,448	7,1
Максимальный	5,53	10,99	21,99
Средний в день	2,76	4,67	12,13

Колебания расхода по дням в течение месяца связан с разной уличной температурой и наличием солнца: в солнечные дни работают коллектора, и расход газа снижается.

Выводы

Отопление без газа возможно. Одни источники тепла служат полноценной заменой газовому котлу, другие можно использовать лишь в дополнение. Для удобства, объединим все в таблицу:

Альтернатива газу

Дополнение

Грунтовый тепловой насос

Твердотопливный котел

Пеллетный котел

Камин с водяным контуром

Воздушный камин

Пеллетный камин

Солнечные коллекторы

Инверторные кондиционеры

Воздушный тепловой насос

Электрические котлы

Есть и другие альтернативные способы обогрева здания, которые не вошли в список: печи, булерьяны, электрические котлы и другие отопительные приборы.

И, конечно же, важно помнить, что установка других источников тепла – не единственный способ экономить газ и сократить зависимость от него. Нужно работать над повышением общей энергоэффективности здания: выявить и устранить все утечки тепла, более рационально использовать тепло и минимизировать теплопотери здания

Энергия солнца — в электричество

Солнечные панели впервые начали делать для космических кораблей. В основе устройства лежит способность фотонов создавать электрический ток. Вариаций конструкции солнечных батарей великое множество и каждый год они совершенствуются. Самостоятельно изготовить солнечную батарею можно двумя способами:

Способ №1. Купить готовые фотоэлементы, собрать из них цепь и накрыть конструкцию прозрачным материалом

Работать нужно предельно осторожно, все элементы очень хрупкие. Каждый фотоэлемент имеет маркировку в вольт-амперах

Посчитать нужное количество элементов для сбора батареи необходимой мощности не составит большой сложности. Последовательность работы такая:

для изготовления корпуса понадобится лист фанеры. По периметру прибиваются деревянные рейки;
в листе фанеры сверлятся отверстия для вентиляции;
внутрь помещается лист ДВП со спаянной цепью фотоэлементов;
проверяется работоспособность;
на рейки прикручивается оргстекло.

Солнечные батареи

Способ №2 требует знаний электротехники. Электрическая цепь собирается из диодов Д223Б. Спаивают их по рядам последовательно. Помещают в корпус, накрытый прозрачным материалом.

Фотоэлементы бывают двух видов:

Монокристаллические пластины обладают КПД 13% и прослужат четверть века. Безупречно работают только в солнечную погоду.
Поликристаллические имеют КПД ниже, их срок службы всего 10 лет, но мощность не падает при облачности. Панель площадью 10 кв. м. способна произвести 1КВт энергии. При размещении на крыше стоит учитывать общий вес конструкции.

Схема солнечной батареи

Готовые батареи размещают на самой солнечной стороне. Панель необходимо оснастить возможностью регулировки наклона угла по отношению к Солнцу. Вертикальное положение устанавливают во время снегопадов, чтобы батарея не вышла из строя.

Солнечную панель можно использовать с аккумулятором или без него. Днём потреблять энергию солнечной батареи, а ночью — аккумулятора. Либо днём пользоваться солнечной энергией, а ночью — от центральной сети электроснабжения.

Минимизация потерь тепла из дома

В заключение этой статьи мы не можем не затронуть еще один важный аспект — минимизацию потерь тепла из дома. Ведь, очевидно, какими бы эффективными и современными не были источники энергии вашего дома, если он «дырявый как сито» — все труды будут напрасными, а экономия бюджета — минимальной.

Как же избавиться от потерь тепла? Поскольку мы уже ранее неоднократно писали на нашем портале Nedvio.com об энергоэффективности домов, различных утеплителях и пассивных технологиях строительства, рассмотрим эти факторы здесь кратко:

Улучшение теплоизоляции стен и кровли;
Выявление тепловых мостов и их устранение;
Замена окон и дверей на более теплоизолированные (предпочтительно с коэффициентом теплопередачи до 1,0 Вт / м²K);
Модернизация естественной механической вентиляции дома в систему с рекуперацией тепла;
Теплоизоляция труб и установка более эффективных бойлеров.

Разумеется, это далеко не все факторы. Вот наглядная схема того, куда может уходить тепло из вашего дома:

Если следовать данным рекомендациям и привести дом в порядок, вы уже с первых недель заметите, что дом станет более теплым, а счета за отопление и электричество станут меньше. Ну а использование альтернативных, возобновляемых источников энергии поможет достичь вам еще лучших показателей комфорта и эффективности вашего дома.

Биотопливные отопительные котлы

При наличии в загородном доме достаточно развитого подсобного хозяйства фермеру вообще не стоит беспокоиться по поводу выбора энергоносителя. Источник «возобновляемой» энергии находится в этом случае буквально под его ногами. При этом рассмотрим чистый вариант альтернативной системы отопления без использования нескольких видов теплоносителей. Например, к числу последних относятся котлы от торговой марки Kiturami, в конструкции которых предусматривается применение и дизельного топлива, и бурого угля, и торфа. Такие отопительные системы стоит относить не к альтернативным, а к комбинированным.

Итак, под биогаз проще всего переоборудовать обычный газовый котел. Для этого потребуется изменить конструкцию горелок, к которым биогаз будет подводиться из реактора под низким давлением. С успехом применяются горелки атмосферного типа, в которых биогаз смешивается с воздухом. Модификация горелок, приспособленных под пропан-бутановую смесь (для ее горения потребуется большее количество воздуха), состоит в:

увеличении площади проходного сечения жиклеров в 2-4 раза;
в соответствующих изменениях объемов подаваемого воздуха;
применении фильтров очистки биогаза от сероводорода.

Главная особенность биотопливных отопительных установок – это наличие биореактора. Он представляет собой бетонную, полихлорвиниловую или стальную емкость, в которой происходит процесс разложения биомассы и выработки биогаза. Объем биореактора устанавливается по соотношению: 5 м3 объема на 50 м2 отапливаемой площади. Понятно, что для монтажа биореактора потребуется наличие свободной площади.

Такой биореактор с целью снижения теплопотерь либо заглубляют в землю, либо предусматривают источник подогрева емкости, поскольку при повышении температуры в реакторе скорость прохождения химических реакций резко возрастает.

Недостаток биотопливных котлов – не только необходимость в значительных площадях, но и неравномерность выработки биотоплива с наличием только одного биореактора.

Тепловые насосы

Самое универсальное альтернативное отопление частного дома – установка тепловых насосов. Они работают по известному всем принципу холодильника, отбирая тепло у более холодного тела и отдавая в отопительной системе.

Состоит сложная на первый взгляд схема из трех устройств: испаритель, теплообменник и компрессор. Вариантов реализации тепловых насосов огромное множество, но наиболее востребованными считаются:

Воздух-воздух
Воздух-вода
Вода-вода
Грунт-вода

Воздух-воздух

Самый дешевый вариант реализации – «воздух-воздух». По сути он напоминает классическую сплит-систему, однако электроэнергия затрачивается лишь на перекачивание тепла с улицы в дом, а не на обогрев воздушных масс. Это способствует экономии средств, при этом прекрасно обогревая дом на протяжении всего года.

КПД систем очень высок. На 1 кВт электроэнергии можно получить до 6-7 кВт тепла. Современные инверторы прекрасно работают даже при температурах -25 градусов и ниже.

Воздух-вода

«Воздух-вода» – одна из распространенных реализаций теплового насоса, у которой роль теплообменника играет змеевик большой площади, установленный на открытой местности. Дополнительно он может обдуваться вентилятором, заставляя остывать воду внутри.

Такие установки характеризуются более демократичной стоимостью и простым монтажом. Но они способны работать с высоким КПД исключительно при температурах от +7 до +15 градусов. Когда столбик опускается до отрицательной отметки, эффективность падает.

Грунт-вода

Самой универсальной реализацией теплового насоса является «грунт-вода». Она не зависит от климатической зоны, так как непромерзающий на протяжении всего года слой почвы имеется повсюду.

В данной схеме трубы погружаются в землю на глубину, где на протяжении всего года температура удерживается на уровне 7-10 градусов. Коллекторы могут располагаться вертикально и горизонтально. В 1-ом случае предстоит бурить несколько очень глубоких скважин, во втором – укладывать змеевик на определенной глубине.

Недостаток очевиден: сложные монтажные работы, которые потребуют высоких финансовых вложений. Прежде чем решаться на подобный шаг, следует посчитать экономическую выгоду. В районах с непродолжительными теплыми зимами стоит подумать и других вариантах альтернативного отопления частных домов. Еще одно ограничение – необходимо большая свободная площадь – до нескольких десятков кв. м.

Вода-вода

Реализация теплового насоса «вода-вода» практически ничем не отличается от предшествующей, однако трубы коллектора прокладываются в грунтовых водах, незамерзающих на протяжении года, или близлежащем водоеме. Она обходится дешевле за счет следующих преимуществ:

Максимальная глубина бурения скважины – 15 м
Можно обойтись 1-2 погружными насосами

Котлы, работающие на биологическом топливе

Если нет желания и возможности обустраивать сложную систему, состоящую из труб в земле, солнечных модулей на крыше, можно заменить классический котел моделью, которая работает на биологическом топливе. Для них необходимы:

Биогаз
Гранулы из соломы
Гранулы торфа
Щепа и т. д.

Подобные установки рекомендуется устанавливать совместно с рассмотренными ранее альтернативными источниками. В ситуациях, когда один из отопительных приборов не работает, можно будет воспользоваться вторым.

Основные достоинства

Принимая решение об установке и последующей эксплуатации альтернативных источников получения тепловой энергии, необходимо ответить на вопрос: как быстро они окупятся? Безусловно, рассмотренные системы обладают преимуществами, среди которых:

Стоимость получаемой энергии меньше, чем при использовании традиционных источников
Высокий КПД

Однако следует помнить о высоких первоначальных материальных затратах, которые могут достигать десятка тысяч долларов. Монтаж подобных установок назвать простым нельзя, поэтому проведение работ доверяется исключительно профессиональной бригаде, которая способна предоставить гарантию на результат.

Подводим итоги

Востребованность приобретает альтернативное отопление частного дома, которое становится более выгодным на фоне дорожающих традиционных источников тепловой энергии. Однако прежде чем начинать переоборудовать текущую отопительную систему, необходимо все рассчитать, рассмотрев каждый из предлагаемых вариантов.

Отказываться от традиционного котла также не рекомендуется. Его необходимо оставить и в определенных ситуациях, когда альтернативное отопление не выполняет своих функций, останется возможность согреть свой дом и не замерзнуть

Накопление энергии с помощью солнечных панелей

Сделать из оргстекла каркас (подойдёт и другой прозрачный материал).
Корпус делается из фанеры, металлических уголков и т.д.

Фотоэлементы бывают двух разновидностей:

Монокристаллические (КПД – 13%, требуют много солнца, долговечные);
Поликристаллические (КПД – 9%, могут работать и в пасмурный день, менее долговечны).

Готовую солнечную батарею нужно разместить на самой освещаемой стороне крыши так, чтобы в будущем можно было регулировать наклон прибора.

В снегопад панели размещают почти вертикально, чтобы снег на них не задерживался и не нарушил работу прибора.

Прежде, чем останавливать свой выбор на солнечной энергии, ознакомьтесь с недостатками этого варианта:

Высокая стоимость элементов конструкции;
панели малоэффективны в северных широтах, там, где в году много дождливых, пасмурных дней;
необходимость запасать энергию на ночь и перебои в зимний период;
требуется много места;
хрупкие;
чувствительны к очень высоким температурам. При нагреве 100-125 0С, фотоэлементы быстрее «стареют», а батарея в целом может временно потерять свою работоспособность;
в некоторых случаях установка СБ требует вырубки деревьев, затеняющих место установки;
на КПД солнечных панелей, сказывается даже небольшой слой пыли.

Солнечные панели на крыше дома

Оптимальная рабочая температура фотоэлементов от 70 до 90 0С (речь идёт о температуре под стеклом, которую не так-то легко контролировать).

Чтобы рассчитать, сколько для дома нужно солнечных панелей, нужно учесть:

Количество в доме электроприборов, и какой мощности.
Число солнечных дней в данной местности.

Солнечные батареи всегда называют «экологически чистым» методом добычи энергии, однако, при производстве фотоэлементов применяются токсичные и ядовитые вещества. Утилизировать солнечную батарею – немалая проблема!

Энергия Земли способна бесплатно обогревать дом

Одной из альтернативных систем отопления является геотермальная. В ее основе лежит использование энергии Земли. Это тепло земли, подземных вод, окружающего воздуха, преобразуемое тепловыми насосами (ТН)

Важно, чтобы температура среды, используемая установкой, была выше нуля

Устройство и принцип работы теплового насоса

Для работы геотермальной системы нужна электроэнергия, используемая на перенос полученного тепла. Тепловой насос, употребляя 1 кВт, выдает от 2-х до 6-ти кВт тепла.

Основной принцип работы ТН состоит в сборе тепла, преобразовании его и дальнейшей передаче в отопительный контур. Это реализуется благодаря устройству самого прибора.

ТН состоит из 3-х замкнутых контуров, задействованных в процессе получения тепла для отопления частного дома:

внешнего – предназначенного для забора тепла у источников. По контуру циркулирует антифриз или соляной раствор;
внутреннего – заполненного хладагентом, чаще фреоном;
отопительного контура, заполненного теплоносителем.

Фреон, заполняющий внутренний контур, нагревается от тепла, пришедшего из внешнего контура. Имея низкую температуру кипения, он превращается в газ в первом теплообменнике – испарителе. Затем поступает в компрессор, где сжимается, в результате чего выделяется много тепла, а температура самого газа многократно повышается – вплоть до 65 градусов.

Далее, газообразный фреон попадает в следующий теплообменник, именуемый конденсатором, где оставляет свое тепло. Фреон, расставшись с большей частью тепла, попадает под давлением на сбросный клапан. Здесь резко падает давление, хладагент охлаждается и, приняв жидкое состояние, снова поступает в испаритель.

Тепло, оставленное фреоном в конденсаторе, нагревает жидкость, циркулирующую в системе отопления домовладения. Если в этой системе предусмотрено устройство теплых полов, то возможно достичь наиболее эффективного обогрева при минимальных затратах.

Целесообразность использования ТН

Тепловые насосы – ТН, забирающие тепло из окружающей среды, бывают разные. Все зависит от типа окружающей среды, используемой в качестве источника забора тепла и типа используемого теплоносителя. Соответственно, выделяют такие виды ТН:

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

Первые два вида насосов применяют в системах воздушного отопления, а вторые два вида – в системах с жидким теплоносителем.

Вертикальный вариант теплового насоса наиболее эффективный по получению энергии земли, но он наиболее дорогостоящий

Самым выгодным с экономической точки зрения будет использование ТН типа «вода-вода». Этот вариант целесообразно использовать, если рядом с домом располагается незамерзающий водоем, в который укладываются трубы для забора тепла. Тепловой насос позволяет получать 30 Вт тепла с 1 м трубопровода. В зависимости от площади частного домовладения и потребностях в энергии потребуется уложить соответствующее количество труб.

Насосы, использующие воздух, не заменят традиционное отопление в регионах с суровым климатом. Что касается тепла, черпаемого из грунта, то это весьма дорогостоящий проект. Используют горизонтальное устройство геотермального поля, вертикальное и кластерное бурение. При горизонтальном варианте предстоит соорудить геотермальное поле на глубину, большую уровня промерзания. Это около 1,5-2 м. Площадь такого поля получается внушительной – от 200 м2.

ТН способны заменить привычное топливо в системе отопления, обеспечив полную энергетическую независимость загородному дому

Для реализации вертикального и кластерного проекта потребуется бурение на значительную глубину с применением бурильных установок. Это весьма дорогостоящая услуга. Оборудование такого вида тепловых насосов целесообразно для владельцев коттеджей, не задумывающихся о стоимости работ. Отопление, использующее тепло из недр земли, способно полностью заменить твердотопливное или газовое.

Геотермальное отопление выгоднее всего использовать в тандеме с устройством водяной «теплый пол». Оно позволяет получить самый оптимальный результат. Из существенных недостатков – большая протяженность трубопровода для сбора тепла, дорогостоящие земляные работы по установке системы, потребность в большой площади для обустройства геотермального поля.

Альтернативное отопление: источники энергии

Как уже было сказано выше, для обустройства такого обогрева можно применять энергию солнца, земли, ветра, воды, а также различные виды биотоплива.

Геотермальная отопительная система

Энергия ветра

Ветер можно весьма эффективно использовать в качестве источника энергии для обогрева жилища. Более этого, это один из неисчерпаемых ресурсов. Для использования силы ветра применяются специальные устройства – ветряки. Принцип работы таких приборов заключается в следующем.

Главная часть ветряка – это ветрогенератор электрического тока, который в зависимости от оси вращения может быть либо вертикальным, либо горизонтальным. Самые разные модели сегодня предлагают множество производителей.

Стоимость таких изделий зависит как от мощности, так и от материала, и качества сборки. А вообще, подобное устройство можно соорудить даже собственными руками из подручных материалов. Как правило, ветряк состоит из следующих элементов:

мачта;
лопасти;
генератор;
контроллер;
аккумулятор;
инвертор;
флюгер – для улавливания направления ветра.

Ветер вращает лопасти ветряка. Чем выше мачта, тем выше производительность устройства. Как правило, для электроснабжения частного дома бывает достаточно ветряка высотой в двадцать пять метров. Лопасти приводят в действие генератор, который и вырабатывает трехфазный ток. Контроллер же преобразует его в ток постоянный, который, в свою очередь, заряжает батареи.

Прошедший через аккумуляторные батареи ток поступает в инвертор, где он превращается в однофазный электрический ток с напряжением в 220 вольт и частотой в 50 герц. Такой ток полностью подходит для бытовых нужд, в том числе и для системы отопления с использованием, например, электрических котлов.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия – это энергия Земли. Под этим понятием подразумевается реальное тепло, которое можно получить от земли, а также воды, и даже воздуха. Но чтобы такую энергию получить, нужны специальные тепловые насосы. А чтобы такие устройства функционировали, температура среды, из которой они получают энергию, должна быть выше нуля градусов по Цельсию.

Тепловые насосы – это устройства, которые забирают тепло из окружающей среды. В зависимости от типа среды и используемого теплоносителя, они могут быть:

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

Насосы, в которых теплоносителям является воздух, применяют для воздушных систем отопления. Вода применяется в системах с теплоносителем жидким.

Считается, что самая выгодная система это «вода-вода». Такая схема применима, если недалеко от вашего дома находится незамерзающий водоем. На дне последнего и укладываются контур для забора тепла. В среднем тепловой насос дает 30 ватт тепловой энергии с одного метра контура. А потому длина такого трубопровода рассчитывается в зависимости от площади помещения, которое требуется отапливать.

Минусом таких устройств (воздушные насосы) является то, что они практически неприменимы в регионах с суровым климатом. Кроме того, для того чтобы начать черпать тепло из грунта требуются серьезные капиталовложения.

Энергия солнца

Солнечная энергия доступна человеку круглый год (за исключением регионов Крайнего Севера). Более того, именно энергия Солнца дает возможность всему живому на Земле существовать. А потому неудивительно, что ее можно использовать и для обогрева домов. В настоящее время для этих целей применяются два вида приборов – солнечные батареи и солнечные коллекторы.

В первом случае под воздействием солнечных лучей в фотоэлементах образуется электрический ток, который потом используется для нагрева теплоносителя или в другой схеме домашнего отопления. Солнечные же коллекторы – это система трубок, наполненных теплоносителем. Они накапливают непосредственно солнечное тепло и передают, например, в систему теплого пола. Если грамотно спроектировать и установить такую гелиоустановку.

Биотопливо

Нельзя не сказать и об альтернативном отоплении с использованием биотоплива. Главным элементом такой системы является котел, в котором сжигается биологически чистое топливо. В качестве последнего часто используются, например, побочные продукты деревоперерабатывающей промышленности. Далее тепло передается при помощи теплоносителя радиаторам, которые и нагревают воздух в помещениях.

Водородные котлы

Ну и последнее, о чем мы бы хотели вам в этой статье рассказать – это специальные водородные котлы. Принцип работы такого устройства заключается в том, при реакции водорода и кислорода, выделяется большое количество теплоты, которое и идет на обогрев дома.

Солнечные коллекторы — доступны по стоимости

Солнечные коллекторы

Непосредственное преобразование солнечной энергии в тепловую широко применяется дачниками для обеспечения горячей водой для душа. При грамотном подходе к разработке вполне можно смонтировать систему, которая обеспечит отопление даже большого дома.

Использование солнечных коллекторов целесообразно в регионах, отличающихся большим количеством ясных дней. Нагреваемый солнцем теплоноситель аккумулируется в накопительной емкости и распределяется по потребителям. Основное преимущество данных систем — возможность собрать коллектор самостоятельно из доступных материалов. При этом монтаж устройств данного типа не требует серьезных финансовых вложений.