В семейном бюджете значительную часть составляют расходы на отопление или покупку топлива для обогрева дома. Каждый хозяин стремится найти эффективные способы снижения этих расходов. До минимума их можно сократить, используя альтернативные источники энергии. Что это такое и как применяется? Стоит узнать.
В данной статье рассказано о всех аспектах организации альтернативного отопления частного дома. С её помощью вы сможете без затруднений выбрать наиболее подходящий вариант. Подробное описание принципов работы схем «зеленой энергетики» поможет определиться, каким технологическим способом лучше получать тепло.
Статья предоставляет подробное описание видов бесплатных источников энергии и методов ее использования для получения тепла в быту. Домашние мастера и владельцы загородных домов найдут здесь фото-коллекции, схемы и видеоуроки.
Плюсы и минусы альтернативной энергетики
Можно отказаться от привычных источников тепла, долгое время применяемых для обогрева помещений.
Солнечная энергия, энергия ветра, геотермальное тепло, а также отходы производств и человеческой деятельности представляют собой альтернативу традиционным источникам энергии.
Использование возобновляемых экологических источников энергии позволяет значительно сэкономить. Многие считают, что это дорогое удовольствие, которое не оправдывает себя.
Тщательное изучение каждого способа показывает, что экопроект окупается за 4-7 лет, после чего остаются только текущие затраты на обслуживание работающих механизмов.
Реальные примеры демонстрируют возможность замены традиционного топлива альтернативным вариантом. В домах по всему миру уже применяют экологичные виды отопления. В нашей стране решиться на полный переход к новому топливу единицы, поскольку привычное становится всё дороже.
Применение экотоплива осложняется большими затратами на старте. Сначала требуется рассчитать энергию для дома или коттеджа, а затем выбрать подходящий тип экоресурсов для этой местности.
Сначала нужно разработать схему размещения оборудования для генерации энергии, затем приобрести всё требуемое и произвести монтаж.
Специалисты по этим вопросам установят высокую итоговую цену на экоотопление. Для экономии возможно попробовать выполнить работы самостоятельно.
Чтобы не обращаться за помощью к другим, необходимо изучить альтернативные источники энергии. Тогда проект обойдется гораздо дешевле.
Многие владельцы частных домов выбирают именно второй вариант. Практика доказывает, что стать энергонезависимыми вполне реально. Традиционное топливо можно полностью или частично заменить – все зависит от размеров дома, финансовых возможностей на начальном этапе, выбранного варианта отопления.
Фотогалерея демонстрирует области использования «зеленой энергии».
Виды возобновляемых источников для отопления
Для отопления жилища эффективно применять энергию ветра, солнца, земли. Также возможно использование биотоплива. Вместе разберемся, как осуществить процесс и какие средства необходимы.
Вид #1 — сила ветра
Энергия ветра — эффективный альтернативный источник тепла для загородных домов. Этот ресурс неисчерпаем и возобновляемый. Для получения энергии ветра необходим специальный механизм, называемый ветряком.
Принцип использования энергии ветра
Для получения тепла от ветра нужен ветрогенератор, который может быть вертикальным или горизонтальным в зависимости от оси вращения. Много производителей предлагают различные модели.
Цена формируется материалом, размером конструкции и мощностью.
Любой ветряк имеет следующие части.
- лопастей;
- мачты;
- Веяло для определения направления ветра.
- генератора;
- контроллера;
- аккумуляторных батарей;
- инвертора.
Ветроэнергетическая установка использует силу ветра для вращения лопастей, установленных на высокой мачте.
Чем выше расположена мачта, тем больше производительность установки. Для снабжения одним домом достаточна высота в 25 метров.
вращающиеся лопасти приводят в движение ротор генератора, который начинает вырабатывать трёхфазный переменный ток, требующий дальнейшего изменения. Ток поступает к контроллеру, где преобразуется в постоянный и используется для зарядки аккумуляторных батарей.
После прохождения через батареи ток выравнивается и подается на инвертор. В инверторе ток преобразуется в однофазный переменный ток с частотой 50 Гц и напряжением 220 Вольт, который можно использовать для бытовых нужд и системы электрического отопления.
Особенности расположения ветряков
Ветряные установки функционируют при соблюдении специфических условий. Вследствие немалой габаритов ветрогенератора требуется обширная территория для его монтажа. Небольшой агрегат не обеспечит необходимую энергию.
Высота ветряной установки должна быть на 10 метров и более выше, чем дома, деревья и другие постройки в округе. Линии электропередач и объекты должны находиться в 100 метрах от него. Это требование не всегда выполнимо – у не всех владельцев частных домов есть участки достаточной площади.
Во-вторых, целесообразно, чтобы рассматриваемая территория имела хороший ветропотенциал: возвышенности или степи. Запуск генератора потребует скорости ветра не менее 2 м/с.
Многие модели ветряных установок, применяемые частными лицами, могут обеспечить весь необходимый объем электроэнергии.
Ветряк мощностью 1,5 кВт может вырабатывать за месяц от 100 до 200 киловатт-часов энергии, при этом количество генерируемой мощности зависит от времени года. Увеличение высоты мачты вдвое повысит производительность.
Это вызовет дополнительные расходы на установку и эксплуатационные материалы. Ветряные электростанции служат, как правило, двадцать лет.
На нашем сайте представлено множество материалов о конструкции, видах ветрогенераторов, расчёте и самостоятельном изготовлении, а также об установке.
Предлагаем вам ознакомиться с ними:
- Ветротурбина: устройство, функционирование, сферы использования.
- Ветроэнергетика для загородных домов: типы устройств, нюансы подбора, анализ экономической целесообразности + рекомендации по выбору.
- Вычисление производительности ветряной электростанции: формулы и практическое применение.
- Сборка ветряной мельницы из бывшей стиральной машины.
- Самодельное изготовление лопастей для ветрогенератора
Вид #2 — энергия Земли
Геотермальное отопление – одна из альтернативных систем. Оно основано на использовании энергии Земли: тепла земли, подземных вод и окружающего воздуха, преобразуемого тепловыми насосами. Необходимо, чтобы температура среды, используемой установкой, была выше нуля градусов.
Конструкция и функционирование тепловых насосов.
Геотермальная система требует электричества для транспортировки добываемого тепла. Тепловой насос, потребляя 1 кВт электроэнергии, производит от 2 до 6 кВт тепла.
ТН функционирует по принципу сбора тепла, его преобразования и передачи в систему отопления с помощью специального устройства.
Система теплоносителя включает три изолированных контура, работающих совместно для нагрева жилого помещения.
- Наружный — для отбора тепла из существующих источников. По периметру движется антифриз или рассол.
- Внутренняя камера, наполненная хладагентом, обычно фреоном.
- отопительного контура, заполненного теплоносителем.
Фреон, находящийся внутри системы, набирает тепло из внешней части. Благодаря низкой температуре кипения фреона, в первом теплообменнике – испарителе, фреон превращается в газ.
Газ поступает в компрессор и сжимается, выделяя тепло и повышая температуру – до 65 градусов.
Затем газообразный фреон перемещается в следующий теплообменник, называемый конденсатором, где отдает свое тепло. Остыв, фреон под давлением проходит через сбросный клапан, где резко понижается давление. Хладагент охлаждается и переходит в жидкое состояние, поступая обратно в испаритель.
Фреон, отдав тепло в конденсаторе, нагревает жидкость, которая циркулирует в системе отопления дома. При наличии в системе устройств теплых полов, возможно добиться наибольшей эффективности обогрева с минимальными расходами.
Создание простого варианта теплового насоса доступно каждому своими руками.
Для этого необходимы предметы, практически не имеющие стоимости, недорогое оборудование и конечно же, терпение. Представлена схема системы теплоснабжения с забор тепла из скважины в доломитовой толще.
В системе из примера испаритель соединен скважиной, которая отбирает тепло у земли.
Фотографии демонстрируют устройство теплового насоса для напольного отопления.
Целесообразность использования ТН
Виды тепловых насосов (ТН) определяются типом окружающей среды, применяемой в качестве источника тепла, и типом теплоносителя.
Соответственно, выделяют такие виды ТН:
- воздух-воздух;
- вода-воздух;
- вода-вода;
- грунт-вода.
Два первых вида насосов используют в системах воздушного отопления, а два других – в системах с жидкими теплоносителями.
Эффективнее всего с финансовой стороны использовать тепловое. насоса «вода-вода»Этот вариант подходящ, когда неподалеку от дома есть не замерзающий водоем с трубами для забора тепла.
Тепловой насос производит 30 Ватт тепла с одного метра трубы. Для дома необходимо проложить нужное количество труб, исходя из его размеров и потребностей в энергии.
Воздушные насосы не заменят традиционное отопление в регионах с суровым климатом. Тепло, получаемое из земли, — это дорогой проект. Используют горизонтальные устройства геотермального поля, вертикальное и кластерное бурение.
Для горизонтального варианта необходимо создать геотермальное поле на глубине, превышающей уровень промерзания почвы (около 1,5-2 метров). Это создаст внушительную по площади площадку — не менее 200 квадратных метров. 2.
Вертикальный и кластерный проект потребуют глубокого бурения с использованием бурильных машин.
Услуга очень затратна. Такое оборудование тепловых насосов выгодно для хозяев домов, не обращающих внимания на стоимость работ. Системы отопления, которые используют тепло из-под земли, могут полностью заменить отопление на твёрдом топливе или газу.
Геотермальное отопление наиболее эффективно совместно с системой «теплый пол».
К значительным минусам относятся внушительная длина магистрали теплоснабжения, затраты на земельные работы при монтаже системы и необходимость большого участка земли для размещения геотермальной площадки.
Вид #3 — солнечная энергия
Солнечный свет, доступный постоянно, может служить источником тепла для загородных домов даже зимой. Для этого нужно уметь эффективно его собирать и применять в отопительных системах.
Для получения и превращения солнечной энергии применяют солнечные батареи с фотоэлектрическими преобразователями и коллекторы — системы труб, заполненных теплоносителем.
Главное отличие этих преобразователей в том, что батареи вырабатывают ток для электрического отопления загородного дома. Коллекторы применяют в системах водяного и воздушного отопления. Самый эффективный вариант — оборудование помещений системой теплых полов.
Солнечная энергия может эффективно отапливать дом при правильном проектировании и расчете теплопотерь.
Необходимо будет потратить средства на приобретение оборудования, установку и интеграцию с действующей системой отопления.
Фотоэлектрические преобразователи гелиосистемы поглощают солнечную энергию, а кремниевые фотоэлементы преобразуют ее в постоянный электрический ток. 2 установки способен вырабатывать 120 Вт.
Кроме панелей, которые собирают солнечную энергию и превращают её, для системы отопления нужно установить контроллер заряда, инвертор и обеспечить безопасность с помощью предохранителей.
Панели позволяют подключать аккумуляторные батареи для хранения избыточной энергии, которую можно использовать ночью.
Гелио батареи эффективны преимущественно в южных регионах. В суровых климатических условиях установка гелио батарей как основного источника отопления нецелесообразна.
Солнечные системы с трубками эффективны в регионах с холодным климатом и низкими температурами. По конструкции и используемым материалам выделяют вакуумные коллекторы, плоские панели и концентраторы.
Самые дорогие модели оснащены вакуумными трубками. Их эффективность сохраняется в любое время года и при любой погоде, так как они способны поглощать широкий спектр солнечного излучения. Еще одно преимущество – вакуумные панели работают при отрицательных температурах до -35 °C.
Коллектор работает по принципу улавливания солнечного излучения и преобразования его в тепло внутри вакуумных трубок. Тепло передается теплоносителю, который доставляет его в теплообменный бак, а затем в отопительную систему.
В тексте более подробно описаны оптимальные конструкции систем солнечного отопления для домов. другой нашей статье.
Вид #4 — биологически чистое топливо
Одним из действенных и недорогих способов отопления загородного дома является котел, использующий экологически чистое топливо.
Этот вид альтернативного отопления функционирует за счет отходов производства, таких как шелуха сельскохозяйственных культур, щепа, опилки и прочие побочные продукты деревообработки.
Из разных отходов создают твердые спрессованные гранулы — пеллеты, используемые в котлах. Это топливо сгорает дольше древесины и дает больше тепла.
Из отходов растительного происхождения делают крупные плотные брикеты. Такой спрессованный материал даёт в 2-4 раза больше тепловой энергии. Его теплотворная способность достигает 5,0 кВт×ч/кг.
Газовый котел может функционировать на биогазе, получаемом при разложении органических остатков. Для его производства необходим объёмный резервуар, куда загружаются отходы, а также система их перемешивания.
Воздух и бактерии вызовут гниение и выделение газа. Требуется установить трубопровод для сброса отработанного материала. Для сбора, очистки и перевода газа в систему отопления необходимы специальные приспособления.
Отопление на основе водорода — экологичный метод обогрева с использованием альтернативного источника энергии.
Работа основана на реакции соединения водорода с кислородом, выделяющим при этом большое количество тепловой энергии. Такой способ обогрева нуждается в соблюдении инструкций по эксплуатации и мер предосторожности.
Главный минус – дорогое фабричное оборудование. Решением проблемы может быть самостоятельное обустройство системы водородного отопления.
Для функционирования требуется постоянное электро- и водоснабжение, водородная горелка, водородный генератор, катализаторы и котел. Тепло, образующееся в ходе химической реакции, передается теплообменнику, а продуктом является обычная вода.
Познакомиться с дополнительной информацией о биотопливе можно в наших других статьях.
- Создание биогазовой установки для частного дома: инструкции и пример самостоятельной сборки
- Получение биогаза из навоза: технологии и конструкция установок.
- Как устроен водородный котел? Как он работает? Что нужно учесть при его покупке?
- Изготовление домашнего водородного генератора: руководство с практическими советами по сборке и установке.
Как сэкономить на внедрении «зеленой энергетики»?
Анализ финансовой стороны альтернативных способов обогрева показывает необходимость больших затрат на старте.
Через 3 до 7 лет, в зависимости от способа отопления, станет ощутима экономия за счет автономной системы.
Экономия на приобретении и монтаже альтернативных отопительных систем возможна. Многие домашние умельцы с удовольствием изготавливают аналоги заводских устройств для преобразования альтернативной энергии.
Собрать устройство для нагрева воды от солнца можно просто и не очень дорого, используя шланг.
В домах устанавливают компактные ветряные электростанции из доступных материалов. Знающие фермеры в деревнях строят установки для производства биогаза из остатков растительных и животных культур.
Его применяют для нужд хозяйства. По размеру резервуара для переработки отходов и площади участка можно полностью обеспечить хозяйство биогазом для выполнения всех потребностей.
Выводы и полезное видео по теме
Видео о комбинировании альтернативных источников энергии для электроснабжения загородного дома.
Видео о создании ветряной турбины собственноручно упростит понимание ее конструкции.
Видео о применении тепловых насосов.
Видео ролик о получении биогаза:
Перейти на нетрадиционные способы обогрева вполне возможно.
Солнечная энергия, энергия земли, мощь ветра и переработка отходов растительного и животного происхождения могут стать полноценной альтернативой газу, угля, дровам и платным энергоснабжению. .
Пользуетесь ли вы альтернативными источниками энергии для дома? Расскажите о стоимости монтажа и сроке окупаемости системы.
Не соорудил ли кто-нибудь из ваших знакомых загородный дом, работающий на возобновляемых источниках? Может быть, с солнечными батареями или тепловым насосом в качестве независимого источника для получения тепла, горячей воды и электроэнергии?
Поделитесь своим опытом в комментариях к статье — это может быть полезно для хозяев домов, которые до сих пор не уверены в эффективности альтернативных источников энергии.