Прямое влияние на комфорт и уют в доме оказывает качество системы отопления. К ее обустройству необходимо отнестись внимательно, поскольку приходится достаточно долго находиться в помещении, в особенности в зимний период. В условиях современной жизни все больше владельцев собственной жилой недвижимости выбирают альтернативные способы отопления частного дома. Далее разберемся, что они собой представляют. В статье также будет рассказано о том, какие альтернативные источники отопления частного дома бывают.
Общие сведения
Под альтернативным отоплением следует понимать систему, работа которой осуществляется с теплогенератором на возобновляемом источнике по выработке энергии. Варианты бывают самые различные. Альтернативные источники отопления частного дома могут представлять собой механизмы, использующие биотопливо, энергию ветра, солнца или воды и прочее. В схемах присутствуют котлы и теплонасосы. Система может включать в себя солнечные батареи. Они аккумулируют поступающее тепло и преобразовывают его в электрическую энергию.
Использование биологического топлива
Такое альтернативное отопление частного дома с каждым днем становится все более популярным. Под биологическим топливом следует понимать массу, включающую в себя различные органические отходы, растения, навоз, стоки. В процессе разложения, в котором принимают участие бактерии, вырабатывается биогаз. В качестве топлива может выступать щепа из древесных гранул, поленья, прессованные отходы Эти материалы применяются, как правило, в малоэтажных домах. В более крупных сооружениях подача биологического топлива осуществляется с помощью автоматизированной системы. Альтернативное отопление частного дома малой этажности осуществляется вручную. Отопительные котлы, работающие на паллетах, представлены в нескольких вариантах. Однако во всех случаях топливо подается автоматически. Благодаря этому человеку нет необходимости постоянно находиться у котла. В агрегаты встроена система автоматического контроля, которая обеспечивает поддержание температуры на определенном уровне.
Альтернативные виды отопления частного дома: насосы
Для реализации этого варианта необходимо наличие скважины, из которой будет осуществляться забор грунтовых вод и обратный слив отработанного сырья в почву. Можно создать альтернативное по типу "вода-вода". Однако пользователю для небольшого жилого сооружения придется вырыть 2-3 скважины для забора воды и 1-2 для слива. Бурить необходимо на глубину не меньше 50 метров. Для сооружения таких скважин следует также получить разрешение от государственных контрольных служб. В схеме такого отопления используются теплонасосы. Чтобы подключить альтернативное отопление частного дома своими руками по типу "рассол-вода", необходимо вырыть 200-метровую скважину. В ней следует уложить трубы с раствором U-образно. Для уменьшения разницы вырабатываемого тепла в разные месяцы устраивается теплообменник, который располагается на глубине не меньше пяти метров. Альтернативное отопление частного дома с использованием насосов считается наиболее экономичным в сравнении с прочими схемами. Такое оборудование безопасно и для человека, и для окружающей среды. Наиболее перспективным сегодня считается именно это альтернативное отопление частного дома. Инструкция по монтажу достаточно проста. Справиться с установкой насоса и прокладкой труб можно самостоятельно.
Солнечные аккумулирующие коллекторы
Такое альтернативное отопление частного дома будет иметь прямую зависимость от интенсивности лучей, которая в разное время года различна. В пасмурную погоду и в ночные часы энергии излучения недостаточно для нормальной и стабильной работы коллекторов. Часто солнечные панели применяются в качестве элементов нагрева воды. Она может использоваться для бытовых либо хозяйственных нужд. Нагретая вода может участвовать в тепловом обмене в накопительных моновалентных баках. Солнечные батареи могут дополнительно использоваться для выработки энергии в биовалентных агрегатах.
Классификация коллекторов
Они бывают двух типов:
- С вакуумной трубой.
- Плоские.
При использовании оборудования в летний период коэффициент производительности того и другого вида будет одинаковым. В зимнее время предпочтение лучше отдать Это оборудование способно работать при -35 градусах. Плоские коллекторы могут нагреть воздух до 60 градусов. Вакуумные агрегаты рассчитаны на повышение температуры до 90 градусов. По прочим параметрам отличий у приборов нет. Вакуумные прекрасно подходят для использования в загородном доме в качестве Кроме того, их можно применять для нагрева воды.
Энергия ветра
Изделия промышленного изготовления продаются сегодня достаточно свободно и стоят вполне приемлемых денег. Такой может использоваться в регионах, где преобладают постоянные умеренные ветры. В первую очередь это побережье и степи. Установка ветрогенератора не представляет собой ничего сверхсложного. Его основные конструктивные элементы - это лопасти, двигатель и мачта. Ветрогенератор имеет несколько сниженный КПД в сравнении с коллекторной системой. Это связано с тем, что элементы последней могут использоваться сразу для получения тепла или нагрева воды. А в ветрогенераторе необходимо сначала преобразование механической энергии в электричество. Только после этого будет происходить нагрев воздуха в помещении.
Альтернативное отопление частного дома водородом
Это топливо применяется в специализированных котлах. Эти агрегаты способны вырабатывать неограниченное количество энергии. Вместе с этим водородные котлы считаются совершенно безопасными, поскольку такое отопление считается беспламенным, а в ходе нагрева не выделяются продукты горения.
Ход процесса
Работа основывается на каталитической реакции. Она протекает между водородом и кислородом. В результате выделяются молекулы воды. В ходе реакции производится достаточно большой объем тепла. Водородные котлы одновременно могут эффективно работать с системой прогрева полов.
Характеристика оборудования
Водородные котлы производятся разной мощности в соответствии с площадью помещения, которое предполагается обогревать. КПД агрегатов достаточно высок. Он составляет порядка 96%. Число используемых каналов для подключения водородного отопления зависит от поставленных задач. Максимально можно создать их шесть. Все будет зависеть от того, какое количество тепла нужно будет вырабатывать котлу. Можно сказать, что агрегаты, по своей сути, считаются котельными модульными установками. Поэтому имеющиеся каналы мощности могут прекрасно выполнять свои задачи, не завися друг от друга. В каждом из них присутствует "катализатор". Он оказывает значительное влияние на формирование молекул Н 2 О, сопровождающееся процессом образования тепловых потоков. Они заполняют камеру сгорания (теплообменник). Искусственным образом осуществляется нагрев до 40 градусов. Этот показатель считается приемлемым для поддержания постоянной оптимальной температуры как потолка, так и пола.
Развитие индустрии
Следует сказать, что отопление водородом сегодня только начинает набирать обороты. В качестве одного из несомненных достоинств системы следует отметить возможность работы котлов как вспомогательного оборудования при низких температурах. Водород можно считать революционным типом топлива. Использование современных технологий позволяет без каких-либо затруднений адаптировать его под системы обогрева.
Экологичная усадьба:Не каждый дом, расположенный в пригородной зоне или в сельской местности, можно подключить к системе газоснабжения или наладить отопление при помощи источника энергоснабжения.
Не каждый дом, расположенный в пригородной зоне или в сельской местности, можно подключить к системе газоснабжения или наладить отопление при помощи источника энергоснабжения. Для этого могут существовать многие причины, среди которых одна из основных – постоянно растущие расходы на подключение, обустройство и содержание отопительной системы с использованием природного газа. В таких ситуациях наиболее рациональный выход – альтернативные источники тепла для дома, которые можно выбрать, исходя из конкретных условий и местонахождения объекта.
В качестве альтернативных источников тепла предлагаются многочисленные технологии отопления с использованием различных видов энергии, включая такие, которые дарит людям сама природа – энергия, ветра, земли, солнечная электроэнергия, биологические виды топлива, а также ставшая привычной энергия сгорания твердого и жидкого топлива.
Выбирая альтернативные системы отопления частного дома, следует учитывать специфику местных условий, отталкиваясь при расчетах от критериев:
Рассмотрим альтернативные способы обогрева помещений и системы отопления частных домов, применяемые как альтернатива газу.
КОТЛЫ НА БИОТОПЛИВЕ - АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ОТОПЛЕНИЯ ЧАСТНОГО ДОМА И КВАРТИРЫ
Котлы на биотопливе – распространенные альтернативные источники энергии для частного дома, которые отличает высокое качество исполнения. Биотопливо в виде брикетов и пеллет из сырья растительного происхождения (опилки, стружка, отходы пиломатериалов, лузга подсолнечника) – альтернативное отопление, которое может служить идеальной заменой газовому отоплению в частном доме благодаря высокой теплоотдаче, которая может достигать 6-8 тыс. кКал/кг. Котел для биотоплива – универсальное отопительное устройство с высоким КПД, оснащенное автоматической системой управления, и может с успехом применяться и для отопления другими видами твердого топлива, в том числе углем, дровами, угольными брикетами.
Котлы на биотопливе, как альтернативные источники отопления частного дома, могут использоваться не только для отопления (одноконтурные котлы), но и обеспечивать горячее водоснабжение помещений – для этого можно приобрести двухконтурный котел или добавить к существующему устройству второй контур с бойлером соответствующего типа (проточный или накопительный). Несложное устройство котлов для биотоплива дает возможность обустроить альтернативное отопление дома своими руками, сэкономив, таким образом, часть средств семейного бюджета.
СИСТЕМА ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ - ХОРОШИЙ ВАРИАНТ
Рассматривая альтернативные виды отопления частного дома, стоит обязательно остановиться на тепловых насосах, использующих энергию природных источников тепла, в том числе, подземных и наземных вод, грунта, воздуха. В зависимости от того, какие альтернативные источники тепла используются, различаются тепловые насосы:
Конструктивно тепловой насос состоит из следующих компонентов:
Фреон, попадая в испаритель через капиллярное отверстие, испаряется в результате резкого падения давления. Стенки испарителя, нагретые за счет геотермальных вод, отдают тепло хладагенту. Компрессор, всасывая и сжимая хладагент, способствует его нагреву до температуры до 85-125о С, после чего выталкивает его в конденсатор, отдавая тепло через конденсатор в отопительный контур. Остывший хладагент вновь превращается в жидкость. Процесс повторяется до тех пор, пока помещение не прогреется до установленной температуры. Получив сигнал, терморегулятор останавливает работу теплонасоса и вновь включает его, когда температура в доме опускается до соответствующей отметки.
Если вам удалось обеспечить электричество в частном доме своими руками (или с привлечением мастера) – установка теплового насоса поможет сократить расходы на теплоснабжение в сравнении газовым отоплением.
К достоинствам тепловых насосов относятся:
Схема подогрева воды с помощью теплового насоса
СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ - ОТЛИЧНЫЙ ВИД АЛЬТЕРНАТИВЫ
Современное отопление частного дома может быть обеспечено за счет многочисленных альтернативных способов обогрева, среди которых солнечный коллектор является одним из наиболее эффективных. В отличие от солнечных батарей, где вырабатывается солнечная электроэнергия, устройство солнечных коллекторов позволяет концентрировать тепловую энергию Солнца и направлять ее на нагревание теплоносителя (воды, масла, воздуха, антифриза и пр.). Циркулирующий в коллекторе теплоноситель нагревается, после чего накопленное тепло передается в резервуар-накопитель для последующего расходования в системе отопления и горячего водоснабжения.
ИНФРАКРАСНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ СВОИМИ РУКАМИ
Источники тепла - инфракрасные излучатели, именуемые как эко обогреватели, - еще один вариант обогрева помещений в частном доме, в офисе или на производстве. Принцип действия инфракрасного излучателя основан на передаче тепловой энергии в виде инфракрасного излучения предметам, которые, нагреваясь, отдают направленное тепло в воздух помещения, в окружающее пространство на открытых площадках и т.д.
Наиболее эффективно ИК излучатели, как альтернативные системы отопления, способны обогревать конкретные предметы или части помещений. Таким образом, ИК излучателемможно обогреть людей, работающих на открытом воздухе или в конкретной части помещения. Использование ИК обогревателей создает экономию на отоплении, позволяя обогревать только полезную часть пространства. По способу установки и крепления различаются обогреватели настенные, потолочные, напольные, с направленным действием инфракрасного излучения.
ВОДОРОДНЫЕ КОТЛЫ - НАНОСПОСОБ
Водородные котлы как эффективные системы альтернативного отопления появились сравнительно недавно. Водородный котел, как источник тепла, использует тепловую энергию, образующуюся при реакции между водородом и кислородом, в результате которой образуются молекулы Н2О с одновременным выделением значительного количества теплоты (до 40о С). Полученное тепло передается на обогрев помещений.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ЛУЧШЕ ЧЕМ ГАЗ
Электрические котлы как альтернативное отопление частного дома – наиболее простой выход в поисках недорогих способов отопления помещений. Подобрать электрический котел, несложно, достаточно заглянуть в соответствующие каталоги, с помощью специалистов выполнить расчеты необходимой мощности оборудования, соответствующей объемам помещений.
Важно: перед установкой электрического котла проверьте сопротивление изоляции электропроводки и ее соответствие мощности нового оборудования. Во избежание скачков напряжения понадобится стабилизатор напряжения.
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал Эконет.ру, что позволяет смотреть онлайн, бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека..
Ставьте ЛАЙКИ, делитесь с ДРУЗЬЯМИ!
https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos
Для установки электрических котлов не требуется отдельное помещение – даже самые мощные из них имеют небольшие габариты. Нет необходимости и в мощных вытяжках и дымоходах – такое альтернативное отопление дома полностью соответствует экологическим требованиям. Альтернативное отопление - это современный подход к энергии. опубликовано
К альтернативному отоплению дома относят все возможные варианты, которые не были использованы 20−30 лет назад. Сюда можно отнести геотермальные источники тепла, биотопливо, плёночные тёплые полы, инфракрасные обогреватели. В нашей статье мы рассмотрим минимально затратные источники отопления. Опишем некоторые источники отопления, за которые не нужно платить деньги коммунальным службам. Иногда из вспомогательных источников берётся некоторая часть тепловой энергии.
Причина использования альтернативного отопления понятна - это экономия средств. На сегодняшний день цены на энергоносители и электричество стремительно растут. Газ, твёрдое топливо, соляра становятся дороже. В современном мире альтернативное отопление просто необходимо, так как полезные ископаемые не безграничны, да и просто не разумно сжигать тонны дерева для обогрева небольшого помещения.
Гелиосистемы
Это устройство, предназначенное для препревращения энергии радиации Солнца в другие виды энергии. Например, для нагревания и охлаждения воды и воздуха. Для нагрева теплоносителя используют циркуляционный насос , который направляет тепло в радиаторы или конвекторы.
Варианты гелиосистем
Энергия ветра
Человечество уже много лет использует энергию ветра. и сейчас во многих странах служат человеку. Но сейчас энергию ветра в основном используют для получения электроэнергии. Такой вид энергии экологически чистый и безвредный для окружающей среды.
Ветер, попадая на лопасти турбины, вращает её и при этом вырабатывается энергия. Эффективность энергии (КПД) не превышает 59%. Ещё 1920 году учёный Бец получил это значение. С того времени это значение называется «предел Беца». Таким образом, если узнать КПД преобразования, можно определить необходимую мощность электростанции.
Отличительные особенности ветряных генераторов
Установки различаются в зависимости от технических характеристик ветродвигателя :
- число лопастей;
- расположение оси вращения;
- шаг винта;
- материал элементов.
Ветряные генераторы бывают с вертикальной и горизонтальной осью вращения.
Пропеллерная конструкция с горизонтальной осью может быть с одной или несколькими лопастями. Такие ветряные установки наиболее распространенные, так как у них самый большой КПД .
Конструкции с вертикальной осью подразделяют на ортогональные и карусельные (ротор Дарье и Савониуса).
- Ротор Дарье - ортогональная конструкция, у которой аэродинамические лопасти располагаются симметрично друг другу и крепятся они на радиальных балках. Данный вариант ветродвигателя довольно сложный за счёт аэродинамической конструкции лопастей.
- - конструкции ветродвигателя карусельного типа с двумя лопастями, которые образуют форму синусоиды. У таких конструкций коэффициент полезного действия не высок (не более 15%). Но если лопасти по направлению волны ставить не горизонтально, а в вертикальное положение и сделать конструкцию многоярусной с угловым смещением пар лопастей относительно друг друга, тогда можно увеличить КПД практически вдвое.
Преимущества и недостатки ветряных электростанций
Главное преимущество «ветряков» в том, что человек получает возможность воспроизводить практически бесплатную электроэнергию
, не учитывая небольших расходов на сооружение.
Для того, чтобы ветряная установка работала эффективно требуются постоянные ветровые потоки , а это зависит только от природы. Техническим недостатком является низкое качество электричества, поэтому систему необходимо дополнять вспомогательными модулями (зарядными устройствами, аккумуляторами, стабилизаторами и пр.).
У горизонтально-осевых установок достаточно высокий КПД, но для стабильной работы необходим контроллер направления ветрового потока и приспособления, которые защищают от ураганных ветров.
Вертикально-осевые установки имеют небольшой КПД, но они достаточно компактны и устойчивы во время сильных ветров. Работают без механизма, который позволяет следить за направлением ветра и практически бесшумны.
Тепловые насосы
Тепловые насосы обеспечивают обогрев дома, горячее водоснабжение, кондиционирование. Такая система работает благодаря заимствованию энергии от окружающей среды.
Бесплатно можно аккумулировать тепло из земли, воздуха и воды. Работая от электросети, тепловые насосы распределяют затраченную энергию ощутимо продуктивнее, чем электрические, твердотопливные или газовые котлы. При расходе 1 кВт электроэнергии, получаем 4 кВт тепла. Итак, из окружающей среды получаем бесплатно 3 кВт тепла. Такие системы стоят больше, чем газовые, твёрдотопливные или электрические котлы, но за счёт бесплатной природной энергии тепловой котёл окупается за пару лет
. Энергетическая производительность тепловых насосов напрямую зависит от температуры источника низкопотенциального тепла. Таким образом, чем она выше, тем значительнее экономия.
Ещё одним видом отопления, позволяющим серьёзно сэкономить, является воздушное:
Основы работы тепловых насосов
- Теплоноситель двигается по трубопроводу, который проложен, допустим, в землю, прогревается на 3−4 градуса. Потом он проходит через тепловой насос и теплообменник и передаёт тепло, которое накапливается в окружающей среде, во внутренний контур.
- Внутренний контур заполнен хладогеном. Это вещество обладает довольно низкой температурой кипения. Хладоген проходит через испаритель и переходит из жидкого состояния в газообразное. Это происходит в условиях низкого давления и температуры.
- В компрессоре происходит сжатие газообразного хладагента и повышение температуры
- Далее горячий газ проникает в конденсатор, где происходит теплообмен между газом и теплоносителем. В отопительную систему хладоген передаёт собственное тепло, охлаждается, и опять становится жидкостью. После этого в отопительные приборы попадает нагретая жидкость.
- Когда хладоген проходит через редукционный клапан - снижается давление. Далее хладоген переходит в испаритель, и происходит повторное движение цикла.
Виды тепловых насосов
Все тепловые насосы работают по такому же принципу, как и любой холодильник, но есть различия в их реализации. По типу применяемого теплоносителя тепловые насосы различаются таким образом:
Сделать тепловой насос в домашних условиях поможет следующий материал:
Принимая во внимание все особенности каждого вида альтернативного отопления, можно придти к выводу, что при правильных расчетах и умелом монтаже можно получить отличный вариант обогрева практически из воздуха, без расходования природных ресурсов.
Здравствуйте, дорогие читатели блога.
Планирую в новогодние праздники съездить на дачу на два дня, отдохнуть с семьей от праздничных встреч и вдохнуть аромат свежего соснового воздуха. Но вместе с тем понимаю, что поездка получается достаточно экстремальной, ведь дачный домик не оборудован системой отопления. Вообще, сам поселок не газифицирован и вот уже долгое время я рассматриваю альтернативные источники тепла для частного дома. Они оказались достаточно вариативными.
Делюсь с вами собранной информацией. Также эта статья может быть полезна для всех проживающих на временных загородных объектах в холодное время.
Отопление частного дома зачастую является автономным, не зависит от центрального отопления. Поэтому есть, где развернуться фантазии хозяина, не зависеть от одного источника тепла и сэкономить на этом, используя газ или электроэнергию в меньших количествах. Итак, что же это за способы?
Чтобы у вас не шла кругом голова, как у меня, когда я начал задумываться над решением этого вопроса, предлагаю краткую классификацию систем отопления без газа.
Разделим их условно таким образом:
- Те, которыми полностью можно заменить газовое оборудование и полноценно отопить жилье. Это тепловые насосы, твердотопливные котлы.
- Которые служат как дополнительный источник тепла к основной системе: солнечные коллекторы, камины.
Тепловые насосы – вариант отопления без газа
Полностью заменяют газовый котел. Берут энергию из природных источников: грунтовой тип насосов — из глубоких слоев земли, воздушный – воздух из атмосферы.
Преобразовывают ее в тепло для обогревания дома. При низких температурах снижается КПД воздушного насоса, поэтому более целесообразно применение в осеннее-весенний период. А грунтовой выгодно использовать в течение всего отопительного сезона.
Зависят от электричества, но расход не сравним с затратами при отоплении жилья конвекторами или кондиционерами.
Твердотопливное оборудование – отличная альтернатива
Самый распространенный метод в целях экономии и подстраховки.
Для работы твердотопливных котлов может использоваться различное сырье:
- — пеллеты;
- — уголь;
- — нефтепродукты;
- — древесные отходы.
С одной стороны минусом является то, что нужно заготавливать сгораемое сырье, но установка системы обходится значительно дешевле теплового насоса.
Гелиосистема – отопление солнцем
Источником тепла для обогрева помещения является солнечная энергия. Ведь солнце к счастью есть у всех. С этим не поспоришь, правда?
Солнечные коллекторы устанавливаются на крыше дома, служат для аккумуляции солнечной энергии, превращают ее в тепловую. Не путайте с солнечными батареями, они предназначены для выработки электроэнергии.
Полностью заменить ими традиционную систему отопления зимой невозможно. Ведь солнечный день невелик, мощности установки не хватит на трескучие морозы.
Также отличный вариант для получения теплой воды летом и в межсезонный период.
Камин для отопления всего дома
Альтернативный обогрев в помощь к основному отоплению. Использовать лучше ранней весной, поздней осенью, когда еще не очень холодно. Так как дрова приходится подкладывать довольно часто.
Чтобы камин обогревал не только одну комнату, а весь дом — внутри его оборудуют водяную емкость. Она подключена к общей системе. Тогда при пользовании камином нагретая вода поступает в радиаторы.
Нюансы отопления для загородного дома
Все рассмотренные варианты относятся к водяному отоплению. Это не является проблемой, если вы живете в доме постоянно. Если это дача, куда вы приезжаете не каждый день, то система замерзнет при сильных морозах. Поэтому в таких случаях вместо воды заливают специальное незамерзающее средство антифриз . Тогда изначально нужно производить расчет всей системы с учетом использования именно этого теплоносителя.
Есть еще новомодный современный выход из ситуации – установка дистанционного управления отоплением с помощью телефонных смс сообщений или сети Интернет. Тогда удаленно можно регулировать температуру, чтобы система не замерзла в ваше отсутствие. Вариант хорош, но дровишек через Интернет не подкинешь, поэтому требуется электрический котел. Да и стоит, откровенно говоря, недешево.
Кому все это кажется сложным, тот консервирует загородный дом на зиму и обходится без отопления, отдыхает в другом месте и читает новую информацию к новому сезону о ). Но дома ведь лучше, уютней.
Хочу также обратить ваше внимание на «бабушкин метод». Если дача небольшой площади, и вы туда приезжаете на несколько дней, то есть еще один вариант — печное отопление. Сделал небольшой запас дров и готово. Приехал, растопил – тепло, не приехал – никаких проблем. Печь ведь можно построить современную, колоритную. Возникла приятная, уютная, красивая картинка в воображении? То-то же.
Выбор за вами. Все зависит от бюджета и личных предпочтений каждого человека. А я выбрал твердотопливное оборудование и в следующей статье я более подробно остановлюсь на его описании. Ну а каким способом пользуетесь вы, уважаемые читатели? Пишите свои комментарии, а также подписывайтесь на новости. До встречи!
Альтернативным отоплением называют обогрев дома с помощью, так называемых, альтернативных источников энергии, к которым в первую очередь относится внутренняя энергия планеты Земля. На определенной глубине, зависящей от географического положения местности, ее температура практически постоянна и положительна в любое время года.
Простой пример: в средней полосе России на расстоянии 170 см от поверхности земли температура составляет 8-10 градусов Цельсия. Такую же температуру имеют грунтовые воды, а реки и озера даже зимой под толщей льда имеют температуру 3-4 С.
В местности, расположенной на севере, «теплый» грунт может залегать глубже, а в южных районах, напротив, ближе к поверхности земли. Это значит, что даже в сильные морозы недра Земли имеют запас тепловой энергии, достаточный для обогрева жилища. Проблема лишь в том, чтобы правильно его использовать для альтернативного отопления домов.
Для этого необходимо решить непростую задачу: передать тепло от менее нагретого тела более нагретому телу: теплоносителю, используемому в системах отопления (напомним, что температура недр земли на приемлемой глубине составляет 8-10 С).
Простое решение сложной задачи отопления в частном доме
Сделать это удалось лишь в середине прошлого столетия, после изобретения и широкого распространения бытовых холодильников, устройство которых натолкнуло швейцарского «Кулибина» Роберта Вебера на идею направить выделяемую морозильной камерой тепловую энергию на хозяйственные нужды и использовать ее для нагрева горячей воды.
Именно так был изобретен современный тепловой насос, представляющий собой не что иное, как «обратный холодильник», образно говоря, «отбирающий холод у отапливаемого помещения и передающий его массе Земли».
Разумеется, правильнее, с точки зрения профессионалов, вести речь об использовании запаса тепловой энергии менее нагретого тела и передаче его более нагретому телу.
В примитивном виде этот процесс можно описать с помощью простой формулы :
- Q=CM(T2-T1), где
- Q-полученное тепло
- C-теплоемкость
- M- масса
- T1 T2 разность температур, на которую было произведено охлаждение тела
Это значит, что количество тепловой энергии, передаваемое при охлаждении того или иного тела, неважно, идет речь о нагретой русской печи массой несколько тонн или о радиаторе отопления, весящим пару десятков килограммов, прямо пропорционально теплоемкости материала, из которого оно изготовлено, его массе и разности температуры, на которую происходит охлаждение.
Нетрудно догадаться, что при охлаждении одного килограмма вещества на 50 градусов выделится такое же количество тепловой энергии, как и при охлаждении 50 кг этого же вещества на 1 градус.
Иными словами, при понижении температуры грунта массой в несколько сотен тонн всего лишь на долю градуса, можно получить количество тепла, вполне достаточное для отопления частного дома . При этом охлаждать можно не только грунт, но и воду в водоемах, а также воздух, масса которого также обладает колоссальным запасом тепловой энергии.
Тепловой насос как источник альтернативного отопления
Для альтернативного отопления частного дома достаточно купить и установить тепловой насос, устройство, специально предназначенное для использования низкотемпературной энергии для отопления и горячего водоснабжения и работающее по принципу современного кондиционера или холодильника. Кстати, внешне, тепловой насос напоминает обычный бытовой холодильник, да и по габаритам мало от него отличается.
Для того чтобы понять, как именно работает тепловой насос, достаточно вспомнить устройство и принцип действия холодильника, в котором тепло «отбирается» у продуктов и «выбрасывается» в окружающую среду. Именно поэтому рекомендуется при установке холодильного оборудования создавать вокруг него свободное пространство, обеспечивающее своевременный отвод тепла.
Если холодильник забирает тепло у продуктов и генерирует холод, то тепловой насос забирает его у массы земли, воды или воздуха и направляет полученную тепловую энергию для отопления дома. В нем, так же, как и в холодильнике, имеется испаритель, дроссель, компрессор и конденсатор. Основное различие в работе в этих устройств создается за счет настроек.
Принцип работы теплового насоса описывается с помощью цикла Карно. Рассмотреть его можно на примере системы отопления дома с помощью теплового насоса, перекачивающего низкотемпературную энергию массы земли.
Как работает тепловой насос
Хладагент, циркулирующий по замкнутому контуру, поступает в испаритель, где происходит его расширение, сопровождающееся увеличением объема и снижением уровня давления. При этом также происходит испарение хладагента и снижение его температуры. В ходе этого процесса хладагент активно забирает тепловую энергию от стенок испарителя, соединенных с теплообменником, по которому движется теплоноситель, называемый в системе тепловых насосов «рассолом». В это время в систему теплового насоса поступает тепловая энергия массы земли.
Затем хладагент поступает в компрессор, где происходит его сжатие, а затем выталкивание в конденсатор, в ходе которого происходит повышение температуры хладагента до 80-120 С.
При этом происходит передача тепла теплоносителю, циркулирующему по теплообменнику, соединенному с конденсатором. Охлажденный хладагент поступает в испаритель и процесс повторяется. Работает тепловой насос от электрической сети, но потребление электроэнергии и затраты на нее ничтожно малы по сравнению с получаемым эффектом, что особенно важно для альтернативного отопления частного дома.
Во время работы теплового насоса теплоноситель может нагреваться до температуры выше 100 градусов Цельсия, что вполне достаточно для отопления и горячего водоснабжения и позволяет создавать определенные запасы тепла, нагревая, к примеру, тепловой аккумулятор.
Для обеспечения комфортных условий и сокращения потребления электроэнергии тепловые насосы оснащают термостатами, с помощью которых поддерживается требуемая температура нагрева теплоносителя.
Виды тепловых насосов
Тепловые насосы классифицируют в зависимости от вида тепловой энергии, используемой для их работы. В этой связи различают:
- Геотермальные насосы , вертикальные и горизонтальные, использующие тепло подземных вод. При этом передача тепла идет по схеме «вода-вода»
- Водные , использующие тепло озер, рек и морей. При этом передача тепла также идет по схеме «вода-вода»
- Воздушные , использующие тепло воздушных масс. Передача тепла идет по схеме «воздух-вода»
- Грунтовые , использующие тепловую энергию грунта. Передача тепла идет по схеме «грунт-вода»
Достоинства и недостатки тепловых насосов
Альтернативное отопление на базе теплового насоса имеет ряд достоинств:
- Он безопасен для окружающей среды и человека. С ним можно быть уверенным, что дому не грозит пожар от неисправного оборудования, в помещение не поступят дымовые газы, а окружающая среда не пострадает от двуокиси углерода
- Тепловой насос позволяет получать дешевую тепловую энергию
- Он может менять режимы работы и летом использоваться для кондиционирования воздуха
- Он надежен и долговечен
Не случайно в развитых странах, например, Японии, именно использование тепловых насосов считается самым перспективным направлением в альтернативном отоплении домов.
