Альтернативное отопление частного дома: возможные варианты реализации. Альтернативное отопление для частного дома

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.

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

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

Что такое альтернативное отопление частного дома

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

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

Причины внедрения альтернативного отопления

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

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

Варианты выбора альтернативного отопления

Гелиосистемы

Солнечную энергию можно использовать для обогрева жилых помещений двумя способами:

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

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

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

Возможны следующие варианты реализации такого вида теплоснабжения:

Солнечный отопительный коллектор для обогрева дома функционирует параллельно с электронагревателем. Температуру теплоносителя контролируют при помощи специальных датчиков. Если степень нагрева опускается менее определенной величины, подогрев продолжается ТЭНами. Читайте также: " ".
Солнечную батарею для теплоснабжения дома снабжают помимо контроллера и инвертора для формирования сетевого напряжения еще и аккумуляторной большой емкости батареей. При дневном свете происходит накопление энергии в аккумуляторах солнечных батарей. В пасмурную погоду и ночное время источником питания являются именно эти приборы. При условии наличия у фотоэлементов соответствующей площади, а у аккумуляторов – емкости, можно создать энергетически независимое альтернативное отопление загородного дома Читайте также: " ".

Правда, в данном случае возможно возникновение проблем, связанных с технологиями аккумулирования электроэнергии. Дело в том, что даже лучшие аккумуляторы способны прослужить в такой отопительной системе максимум 5 лет. Стоимость новых элементов аналогична сумме счетов за электричество, потребляемое на обогрев помещений электроприборами за пятилетний период.
Простейшее решение экономии электроэнергии, а соответственно расходов на отопление дома, можно реализовать самостоятельно. Альтернативное отопление частного дома или квартиры, а значит энергоснабжение, выполняют при помощи солнечной батареи с контроллером и инвертором – их подключают параллельно розетке, плюс используют обогреватели любого типа (прочитайте: " ").

Для этого потребуется дисковый механический счетчик, поскольку электронные приборы не регистрируют обратное направление токов. В ясную погоду, когда фотоэлементы способны вырабатывать электричества больше, чем расходуется на обогрев, счетчик будет отматывать киловатты в обратном направлении. Экономия получается существенной.

Энергия ветра

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

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

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

Тепловые насосы

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

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

Тепловые насосы грунт-вода

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

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

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

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

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

Тепловые насосы вода-вода

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

Тепловые насосы воздух-вода

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

Тепловые насосы воздух-воздух

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

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

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

Подробное видео об альтернативном отоплении частного дома:

В этой статье мы рассмотрим Альтернативное отопление частного дома, когда вы оказались без газа и электричества, как сделать отопление своими руками? Об этом подробнее в этой статье>>

Передовые страны всего мира уже давно переходят на альтернативные источники энергии. Это приносит огромное количество плюсов, как для самих хозяев, так и для окружающей среды. Как подобрать подходящий вариант отопления своего дома и не пожалеть о сделанном выборе?

Какая система может полностью обеспечить здание теплом, а какая лишь дополнит основное?

Система напрямую связана с интенсивностью солнечного света. В холодное время года и в пасмурные дни вырабатываемая энергия не может покрыть нужд жилого дома в полном объеме.

Однако применение оптимально в качестве дополнительного источника.

Есть коллекторы с вакуумной трубой и плоские. В условиях летнего освещения производительность обоих видов будет равной. А вот в зимнее время вакуумный будет доминировать. Плоские коллекторы могут нагревать воздух до 60 градусов. Вакуумные – до 90. Также их обоих можно применять для подогрева воды.

Ветряки

Основным узлом является ветрогенератор (вертикальные или горизонтальные). Далее идут: лопасти, мачта, флюгер, контроллер, аккумуляторные батареи, инвертор. Ветер вращает лопасти, прикрепленные к мачте высоко от земли.

От высоты напрямую зависит производительность всей конструкции. Вращение лопастей воздействует на ротор генератора. Тот производит электроэнергию, преобразующуюся с помощью контроллера в постоянный ток.

Электричество накапливается в аккумуляторных батареях. На выходе из батарей ток поступает на инвертор, где преобразуется в переменный частотой 50Гц и напряжение в 220 Вт.

Инфракрасные излучатели

Их ещё называют экообогреватели. Их работа построена на отдаче тепла в виде инфракрасного излучения предметам, а он в свою уже передают его воздуху. Подобные системы способны обогревать и комнаты жилого здания и людей на открытом воздухе.

Дают значительную экономию в отоплении, за счет направленного обогрева только необходимого сегмента пространства. Могут крепится на стену, потолок, устанавливаться на пол.

Водородные котлы (наноспособ)

Относительно новый способ альтернативного отопления. Система водородного котла работает от реакции водорода с кислородом. Взаимодействие этих двух веществ дает молекулы H2О и тепло около 40 градусов. Именно оно и пускается на обогрев воздуха.

Электрокотлы

В связи с постоянным ростом стоимости газа и электроэнергии, многие пользователи стали обращать внимание на экологичные и экономные в обслуживании системы обогрева зданий.

Самыми популярными из них являются геотермальные системы, ветряки, биотопливо и гелиосистемы . Альтернативные способы отопления дома, хоть и имеют изначально высокую стоимость, достаточно быстро себя окупают.

Что собой представляют альтернативные источники тепла

Основной задачей систем является получение энергии из возобновляемых источников. Большинство альтернативных устройств могут быть использованы для выработки теплоэнергии в любой местности, что говорит о простоте в их эксплуатации и минимальных требованиях.

Особенности гелиосистем для частного дома

Солнечный коллектор может применяться для отопления многоквартирных и частных домов. Гелиосистемы также нередко используются и при нагреве воды для личных нужд потребителей. Солнечные системы могут работать в различных режимах и в зависимости от выбранного оборудования обеспечивать выработку энергии в течение всего года либо определенных сезонов.

Панели и коллекторы за счет особых абсорбционных покрытий нагревают теплоноситель внутри установок. Жидкость подается в специальный резервуар, из которого попадает в отопительную систему дома либо в контуры для горячей воды.

Солнечные батареи пропускают теплоноситель между пластинами, а трубчатая система повышает температуру жидкости за счет вакуума между внешней и внутренней колбой. Под влиянием ультрафиолетовых лучей абсорбционный слой начинает взаимодействовать с жидкостью и может нагреть ее до 90 градусов.

Солнечные коллекторы являются источниками нагрева теплоносителя, поступающего непосредственно в отопительные контуры. Для использования энергии солнечных батарей понадобится расширительный бак и насос , который будет откачивать воду из установок по достижению заданной температуры.

Плюсы гелиосистем:

Трубчатые коллекторы просты в монтаже.
Солнечные панели отличаются небольшой стоимостью и высокой производительностью в теплое время года.
Оборудование подходит для эксплуатации в различных климатических зонах.

Внимание! Основным минусом солнечных коллекторов и батарей выступает их высокая стоимость и хрупкость.

Схема подключения ветряных генераторов

Установки представляют собой устройство с лопастями , при вращении которых вырабатывается электрический ток . Ветряки могут быть разных размеров и форм, что зависит от их назначения и особенностей местности.

При работе ветряных генераторов происходит зарядка аккумуляторов, которые впоследствии через преобразователь поставляют энергию для отопления зданий. Установки имеют два вида осей вращения — горизонтальный и вертикальный.

Фото 1. Схема подключения ветрогенератора в электросети через контроллер к бытовым приборам.

Оборудование с горизонтальным креплением лопастей предназначены для работы в той местности, где среднегодовая скорость ветра больше 5 м/с.

Ветряки с вертикальной осью вращения, благодаря своим компактным размерам, оптимально подойдут для использования в частных домах. Необходимая среднегодовая скорость ветряных потоков при этом должна быть выше трех метров в секунду.

Среди плюсов генераторов можно отметить экологичность, эргономичность и возобновляемость источника энергии . К недостаткам ветряков относят их нестабильность, низкую эффективность, высокую стоимость.

Геотермальный вид обогрева - надежность и долговечность?

Тепловые насосы представляют собой два контура с теплоносителями , соединяющиеся специальным оборудованием. Один из контуров находится ниже уровня почвы, а другой расположен в здании, которое он отапливает. Геотермальная отопительная система использует тепло, извлеченное из недр земли . В местах прокладки оборудования среднегодовая температура окружающей среды составляет 8-10 градусов.

Жидкость, которая находится во внешних контурах, нагревается от грунта либо воды и подается в насос, после чего прибор охлаждает вещество до отрицательных температур, а высвободившееся тепло перенаправляет во внутридомовую систему отопления. Геотермальное оборудование станет отличным вариантом для обогрева помещений при помощи низкотемпературных приборов.

Фото 2. Прокладка тепловых магистралей, которые располагаются горизонтально, ниже уровня промерзания земли.

Тепловые системы устанавливаются тремя способами :

Горизонтальным.
Вертикальным.
Подводным.

К плюсам геотермального отопления можно отнести неиссякаемость природного ресурса, отсутствие выбросов вредных веществ в атмосферу, высокую эффективность системы. Минусами оборудования является небольшая температура теплоносителя во внутренних контурах (в пределах 35-60 градусов ), высокая стоимость установок.

Вам также будет интересно:

Когда на помощь приходит биотопливо

Биотопливо - это вещество, полученное из животного или растительного сырья , органических отходов промышленности, результатов человеческой жизнедеятельности. Биологическое топливо бывает разных видов, но самыми распространенными вариантами являются пеллеты либо брикеты .

Для отопления дома биотопливом нужно установить котел , который будет совместим с альтернативным источником энергии.

При сгорании вещество выделяет тепло, которое нагревает жидкость в системе отопления и обеспечивает поддержание нужной температуры.

Главным плюсом данного вида альтернативной энергии выступает его мобильность . В процессе использования биотоплива для обогрева зданий не выбрасываются вредные вещества в атмосферу. Основным минусом сырья является использование больших площадей под посев культур, из которых можно произвести это топливо.

Возможен ли монтаж альтернативного отопления своими руками

Большинство систем сложно установить самостоятельно, так как процесс монтажа требует специальных инструментов и навыков.

Схемы подключения ветрогенераторов подбираются индивидуально в зависимости от поставленной задачи. Ветряки подсоединяются к контроллеру , который заряжает аккумуляторы и передает электроэнергию на инвертор. Данная конструкция может прекрасно использоваться для обеспечения частного дома электричеством.

Тепловые насосы чаще всего устанавливаются вертикальным способом. Для монтажа оборудования понадобится бурение скважин на глубину более 50 метров. Размер контуров зависит от мощности теплового насоса. Иногда общая длина скважин достигает двухсот метров. Внешние контуры подключаются к насосу, который забирает из них тепло и передает его системе отопления дома. Низкотемпературное оборудование получает нагретый теплоноситель и отапливает здание.

Котлы для биотоплива монтируются на предварительно подготовленную стяжку, толщина которой составляет не менее 7 см. Для наиболее эффективной работы отопительной системы подключают буферную емкость, представляющую собой бак с водой.

Объем прибора рассчитывается в зависимости от мощности котла. Если отопительное оборудование является энергозависимым, то следует обеспечить подвод к нему электричества.

Дымоход, который устанавливают на котел для биотоплива, должен быть оборудован сборником конденсата и иметь диаметр не менее 18 сантиметров . Высота дымохода обычно составляет более четырех метров. Для защиты системы отопления от обратного давления и сифонного дренажа в нее монтируют обратный клапан, который располагается на трубе общей подачи воды. Регулировка жидкости и контроль температуры осуществляется при помощи балансировочного и смесительного клапанов.

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.