Дизельные котлы
Этот экономный способ подойдет жителям тех регионов, где доступно недорогое дизельное топливо. С помощью дизельного котла можно обогревать строения даже в условиях суровой зимы.
Особенности этого экономного способа:
- дизельные котлы – дорогое оборудование;
- требуется профессиональный монтаж;
- нужно выделить отдельное помещение;
- установка должна производиться в соответствии с условиями безопасности;
- котлы требуют ежегодного обслуживания, чтобы они не снижали своей эффективности.
Система функционируют по аналогии с двигателем авто, оснащенным впрыском. Как только подача топлива нарушается, автоматически увеличиваются затраты на отопление. Эффективность обогрева снижается.
Дополнительный недостаток – котел загрязняет окружающую среду. Это сравнимо с ситуацией, когда на участке работает в постоянном режиме дизельный грузовик. Показатели шума от топливного дизельного котла и от работы горелки тоже существенные.
Способ считается экономным, но достаточно некомфортным. Если грамотно спроектировать систему отопления на дизельных котлах, себестоимость отопления сравнима будет с использованием природного газа. Если допустить ошибки, траты на обогрев вырастут.
Котлы, работающие на биотопливе
Если вы намерены сменить газовую систему отопления на альтернативное отопление частного дома, то нет необходимости производить ее организацию с нуля. Очень часто требуется лишь замена котла. Наиболее популярными считаются такие котлы, которые работают на топливе твердого типа или электрические котлы. Не всегда такие котлы выгодны с точки зрения затрат на теплоноситель
Особое внимание нужно уделить таким котлам, которые работают на топливе биологического происхождения. Для работы системы отопления, в центре которой находится биотопливный котел, требуются специальные пеллеты или брикеты
Однако можно использовать и другие материалы, такие как:
- торф гранулированного типа;
- щепа и древесные гранулы;
- гранулы из соломы.
Главным недостатком является тот факт, что такое альтернативное отопление загородного дома может стоить намного дороже, чем газовый котел и, к тому же, достаточно дорогим материалом являются брикеты.
Брикеты из древесины для отопления
Камин может быть отличным альтернативным решением для организации такой системы, как альтернативное отопление дома своими руками. Посредством камина можно обогреть дом с небольшой площадью, но качество отопления будет во многом зависеть от того, насколько правильно был устроен камин.
Посредством насосов геоматермального типа можно нагреть даже большой дом. Для функционирования такие альтернативные способы отопления частного дома используют энергию воды или земли. Такая система может выполнять не только обогревательную функцию, но и работать как кондиционер. Это будет наиболее актуальным в жаркие месяца, когда дом нужно не обогреть, а охладить. Такой тип отопительной системы является экологически чистым и не вредит окружающей среде.
Геотермальное отопление частного дома
Солнечные альтернативные источники отопления загородного дома – коллекторы, представляют собой пластины, устанавливаемые на крыше здания. Они собирают солнечное тепло и посредством теплоносителя передают аккумулированную энергию в котельную. В баке-аккумуляторе установлен теплообменник, в который поступает тепло. После этого процесса происходит нагрев воды, которая может быть использована не только для обогрева дома, но и для различных нужд бытового характера. Современные технологии сделали возможным, чтоб такие альтернативные виды отопления частного дома собирали тепло даже в сырую или пасмурную погоду.
Солнечные коллекторы
Тем не менее, наиболее хороший эффект таких отопительных систем можно получить только в более теплых и южных районах. В северных регионах такие альтернативные системы отопления загородного дома подойдут для организации дополнительной отопительной системы, но никак не основной.
Конечно, это не самый доступный метод, но с каждым годом его популярность только растет. Альтернативное отопление коттеджа таким способом является наиболее простым с точки зрения такой науки, как физика. Солнечные панели выделяются дорогой ценовой категорией, потому что дорогими являются процессы изготовления фотоэлементов.
Механизм регулировки
Термостатический смесительный клапан
Применяют термостатический смесительный клапан и в схемах отопления радиаторного типа, но конвективная циркуляция воздуха (даже при сбалансированной вентиляции и тщательном утеплении) все равно оставляет нижние слои самой холодной частью комнаты.
Источником тепловой энергии может выступать как теплоцентраль, так и автономный котел. В любом случае котлы эффективно работают в стабильных режимах и не обеспечат плавной регулировки расхода теплоносителя в каждом отдельном помещении.
С этой целью в систему включают специальную арматуру с выбранными рабочими параметрами и конструкцией определенного типа. Установка смесительного клапана для теплого пола дает следующий стабилизирующий результат по нормализации температуры в доме:
Смесительные клапаны выполняют задачу объединения высокотемпературного контура нагрева с низкотемпературной разводкой тёплого пола, так как рекомендуемая температура в трубах под полом 40°C, а для воды на выходе из котла 70 — 90°C.
Принципы работы
Если теплоноситель слишком нагрет, в воду подмешивается холодная струя
Выполнение своей функции трехходовой клапан для теплого пола производит в таком порядке:
- горячий теплоноситель от котла направляется в распределительный коллектор, из которого расходится по петлям системы теплого пола;
- на пути движения установлен термосмесительный клапан, реагирующий на температуру нагрева воды;
- при температуре потока, превышающей заданную величину на регуляторе, на последнем открывается проход для подмешивания охлажденной воды из обратного трубопровода;
- в тройнике происходит перемешивание двух сходящихся потоков и выдача в систему теплоносителя желаемой температуры;
- при достижении баланса изменение внутренних сечений клапана прекращается.
Корпус клапана изготовлен из латуни, представляет собой 3 канала, сходящиеся к механизму регулировки. Использование 3 разных способов перемешивания водяных потоков выделяет 3 разновидности конструкций трехходового клапана.
Трехходовой термостат
В термостате смешиваются горячий и холодный поток
Заданную температуру поддерживает трехходовой термостатический клапан, который автоматически выполняет смешение горячего потока жидкости от нагревателя и остывшей воды из обратного трубопровода. Необходимость количественного изменения потоков определяется настройками термостата.
Такое изделие можно применять в системах тёплого пола (особенно сложной конфигурации), на радиаторных разводках и во внутреннем контуре горячего водоснабжения.
Автоматическое изменение температуры исходящего теплоносителя защищает человека от повышенных температур при порыве трубы. Если по какой-то причине прекращается поступление холодной воды, клапан автоматически закроет проток горячему напору из котла. Термочувствительный узел реагирует на величину нагрева и, соответственно меняет сечение входных отверстий, достигая требуемого баланса.
Схема расположения термостатического клапана для теплого пола выглядит так:
Дроссель напора – это устройство, обеспечивающее напор жидкости вне зависимости от перепада давления на входе и выходе. В паре с термоголовкой для теплого пола он стабилизирует работу всех контуров системы при изменении входящих условий.
3-ходовой термостатический клапан
Работа этого вентиля не такая сложная, как термостата. Регулируется исключительно входящий горячий носитель. Подробнее о работе трехходовых клапанов смотрите в этом видео:
Для анализа изменений температурных показателей в комплект к нему входит термоголовка для теплого пола, выполняющая роль исполнительного органа по сигналу с выносного датчика.
Возобновляемые природные источники тепловой энергии
Однако существуют такие системы и источники тепла, затраты на эксплуатацию которых существенно ниже, чем во всех описанных выше случаях, в том числе и при газовом отоплении. Речь идет о возобновляемых природных источниках тепловой энергии:
- Энергия ветра.
- Тепло земли.
- Солнечная энергия.
Энергия ветра
Предназначенные для индивидуального использования ветроэнергетические установки (ВЭУ) в основном применяются для производства электрической энергии для решения задач энергообеспечения дома.
В основе принципа действия данных установок лежит процесс вращения колеса при помощи силы ветра с последующей выработкой электрической энергии.
Схема работы отопления от энергии ветра. Нажмите для увеличения.
Эффективность использования ВЭУ существенно увеличивается при дополнительном использовании источников бесперебойного питания, гелиевых аккумуляторных батарей либо дополнительных фотоэлектрических панелей.
Основной недостаток ВЭУ — использование энергии ветра на полную мощность в наших климатических условиях возможно лишь 70-110 дней в году.
Тепло земли
Альтернативное отопление в частном доме может быть выполнено в виде теплового насоса, обеспечивающего сбор низкотемпературной тепловой энергии грунта, повышение ее теплового потенциала и транспортировку в систему теплоснабжения дома.
Тепловые насосы безопасны с экологической точки зрения, экономичны, способны утилизировать практически любой вид низкотемпературной теплоты.
Схема отопления дома энергией земли. Нажмите для увеличения.
К недостаткам данного варианта устройства систем теплоснабжения (отопление, горячее водоснабжение, кондиционирование воздуха) относится относительная сложность монтажа и установки, которую обязательно нужно производить при устройстве нулевого цикла из-за большого объема земляных работ.
Солнечная энергия
Использование солнечной энергии относится к разряду наиболее перспективных направлений, в том числе и в условиях умеренного климата. Принцип действия подобных систем довольно прост.
Принцип работы солнечных батарей. Нажмите для увеличения.
В гелиоколлектор поступает солнечная энергия, где производится ее преобразование в тепловую. Теплоноситель обеспечивает передачу тепловой энергии в системы отопления, горячего водоснабжения либо аккумулятор, откуда производится ее конечное потребление.
Основное достоинство солнечного отопления — практически «дармовой» возобновляемый источник энергии на протяжение круглого года.
Из недостатков можно отметить первоначальные затраты по монтажу системы и нежелательность использования в частном жилом доме в качестве основного источника тепла.
Послесловие
В данной статье мы довольно кратко рассмотрели отопление частного жилого дома, альтернативное газовому. Надеемся, что после ее прочтения вы сможете выбрать наиболее оптимальный для вас источник отопления либо отдадите предпочтение комбинации описанных выше схем.
Загородный дом: отопление солнцем
Солнечная энергия, излучаемая светилом круглый год, способна даже в лютые морозы стать альтернативным видом для отопления загородного жилища
Важно научиться правильно ее собирать и использовать в отопительной системе
Для сбора и преобразования энергии солнца используются солнечные батареи на фотоэлектрических преобразователях и коллекторы, представляющие собой систему трубок, наполненных теплоносителем.
Солнечные установки обладают высоким коэффициентом полезного действия. Многие рачительные хозяева самостоятельно оборудуют свои дома такими системами
Принципиальное отличие этих преобразователей заключается в том, что батареи вырабатывают ток, который можно использовать при электрическом отоплении загородного дома. Коллекторы же используются в системе водяного и воздушного отопления. Самый эффективный вариант – оборудование в помещениях системы теплых полов.
Мнение о том, что солнце не способно справиться с обогревом дома, справедливо лишь в случае неправильной установки и ошибочных расчетов количества необходимой энергии и тепла. Оптимально подобранная гелиоустановка вполне способна обеспечить автономное отопление. Другой вопрос, что для этого потребуется вложить деньги в покупку оборудования, его монтаж и интегрирование в существующую отопительную систему.
Как устроена и работает гелиосистема
Гелиосистема на фотоэлектрических преобразователях поглощает солнечную энергию, а кремниевые фотоэлементы сразу же превращают ее в постоянный электрический ток. 1 м2установки способен вырабатывать 120 Вт. Помимо панелей, улавливающих солнечное излучение и преобразующих его, для солнечной системы отопления предстоит установить контроллер заряда, преобразователь постоянного тока в переменный и позаботиться о безопасности – поставить предохранители.
Прежде, чем решиться на монтаж гелиоустановок, нужно разобраться с их устройством и принципом работы
Преимущество панелей – возможность подключать аккумуляторные батареи, накапливающие излишки энергии, которую можно использовать в ночное время. Существенный недостаток при использовании гелио батарей – наибольшая их эффективность в южных регионах. В суровом климате экономически нецелесообразно их устанавливать для использования в качестве основного вида отопления.
Солнечные установки, оснащенные системой трубок, больше подходят для регионов с холодными зимами и отрицательной температурой. В зависимости от строения панели и материалов, различают вакуумные коллекторы, плоские и концентраторы. Наиболее дорогостоящие среди них – с вакуумными трубками. Но они самые эффективные в любое время года и любую погоду, ведь умеют поглощать широкий спектр солнечного излучения. Еще одно их преимущество – вакуумные панели успешно функционируют при отрицательной температуре до -35°C.
Установить солнечные коллекторы можно своими руками, не используя услуги организаций, специализирующихся на этом. Такая работа потребует помощника, но позволит сэкономить семейный бюджет
Принцип работы коллектора заключается в том, что он улавливает солнечное излучение, которое в вакуумных трубках преобразуется в тепло. Далее оно передается теплоносителю, который доставляет его в теплообменный бак. Затем теплоноситель поступает в отопительную систему.
Основные варианты отопления коттеджа 4. Твердое топливо
В этом качестве могут использоваться дрова, пеллеты (брикеты) или уголь. Однако нужно понимать, что твердотопливный котел не бывает полностью автоматическим. Значит, кто-то постоянно должен работать кочегаром. В случае с пеллетными котлами уровень автоматизации выше, но выше и уровень опасности возгорания топлива.
Это нужно учитывать и при использовании угольных котлов. Поэтому в обоих случаях потребуются дополнительные меры безопасности.
Стоимость оборудования разнится очень сильно. Например, 15-киловаттный котел с ручной загрузкой обойдется примерно в 25 000 руб., однако вряд ли вам улыбается перспектива постоянно бегать в котельную и подбрасывать дрова или уголь вручную. Котел же с автоматической подачей топлива может стоить от 100 000 (пеллетный) до 200 000 руб. (угольный). Правда, служат они все по 20–25 лет.
В итоге эксплуатация дровяного котла обойдется в 6250 руб. в год, автоматического пеллетного — в 10 000, а автоматического угольного — в 15 000 (все — с учетом стоимости ежегодного обслуживания).
Стоимость топлива существенно зависит от региона. Например, в Московской области 1 кубометр (в среднем 650 кг) березовых дров по оптовой цене на сегодняшний день обойдется в 1400 руб. (считаем, что при заказе сразу большого объема доставка будет бесплатной), каменный уголь приемлемого качества — в 6000 руб. за тонну, топливные брикеты — примерно в такую же цену.
Если принять, что удельная теплота сгорания дров приблизительно равна 3,4 кВт*ч/кг, угля — 7,5 кВт*ч/кг и брикетов — 5,6 кВт*ч/кг; что КПД дровяного котла примерно равен 75%, а автоматического — 80%; то получим стоимость 1 кВт*ч тепла, соответственно равную 0,84, 0,64 и 0,85 руб. (дрова, уголь и брикеты). То есть в год отопление дровами обойдется в 71 400 руб., углем — в 54 060 руб. и брикетами — в 72 420 руб.
А с учетом эксплуатационных расходов:
дрова — 77 650 руб. в год;
уголь — 69 060 руб. в год;
брикеты — 82 420 руб. в год.
Угольное отопление, как видим, обходится дешевле обогрева другими видами твердого топлива, а вот дрова в 2016 году стали выгоднее брикетов. Но любое твердое топливо выходит дороже магистрального газа.
Печное отопление дома
При постройке дома вдали от газовой линии, можно установить систему отопления дровами. При данном варианте получается выгодней отапливать загородный дом. Как работает дровяная печь?
Принцип работы данной конструкции заключается в следующем: вы покупаете печь, кладете в нее дрова и растапливаете их. При сгорании дров печное оборудование нагревается. Отдает свое тепло, и воздух в доме прогревается.
При простоте конструкции данный метод отопления имеет ряд достоинств:
- происходит быстрый нагрев печного оборудования;
- не требует установки радиаторов, насосов и труб;
- надежность конструкции позволяет использовать данную печь длительное время;
- покупка дров не отнимет много средств.
В настоящее время современные отопительные печи не похожи на всем известные старые буржуйки.
Конструкция и механизм печи разработаны так, что бы установка отдавала много тепла и работала длительное время от одной дровяной загрузки.
В данную систему можно встроить котел. Покупая котел, лучше выбирать конструкцию пиролизного типа. С таким котлом тепло будет генерироваться за счет сгорания пиролизных газов. Такой вид котельного оборудования функционирует без наличия электроэнергии.
Ниже мы разберемся, как работает твердотопливный котел. При увеличенной температуре и при полном отсутствии кислорода топливо разлагается на газ и твердые отходы. В данном случае удается получить максимальную отдачу тепла от сгорания топлива.
Теперь напишем о минусах данного вида отопления:
все печные установки имеют большие габариты, поэтому придется хорошо подумать, куда ее поставить; вес печи достаточно большие, поэтому самостоятельно монтировать печь не удастся;
понадобится дополнительное крытое помещение для хранения дров
Очень важно, чтобы дров хватило на весь отопительный период;
при неправильном использовании печного оборудования, продукты его горения могут быть опасными для человека;
необходимо обустроить дымоходную трубу;
Солнечные коллекторы
В отличие от солнечных батарей, коллекторы предназначены для нагрева воды. Существует две формы солнечных коллекторов – плоские и трубчатые. Самые эффективные модели данных устройств могут обрабатывать до 85% полученной от солнечного света энергии – а это довольно высокий показатель.
Впрочем, у коллекторов есть и ряд недостатков. В первую очередь стоит отметить, что солнечные коллекторы могут работать только в дневное время. Кроме того, даже днем эффективность работы устройства может варьироваться в зависимости от внешних условий – пасмурная погода существенно снижает КПД коллектора.
Экономия при использовании данных устройств обеспечивается за счет солнечной энергии – она абсолютно бесплатна, т.е. непосредственные затраты на отопление равны нулю. Если рассматривать этот вопрос под таким углом, то можно сделать ошибочный вывод о том, что солнечные коллекторы – это самое выгодное отопление из возможных. При долгом солнечном дне батарея коллекторов площадью в 60 м2 вырабатывает до 240 кВт/ч за сутки. Даже небольшой коллектор при подходящих погодных условиях может существенно повысить экономичность отопления.
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.
Отопление сжиженным газом
Когда загородный дом эксплуатируется владельцами нечасто, небольшие баллоны со сжиженным газом объемом до 50 литров станут отличной заменой газовому отоплению или массивному газгольдеру.
Принцип работы стандартный: понадобится котел и маломощные конвекторы. Однако в целях безопасности требований к установке много:
- расстояние от баллона до источника тепла не меньше 1 метра;
- баллон соединяется с конвектором трубой из стали;
- к баллону с газом нужно обеспечить свободный доступ (запрещается устанавливать в цоколе);
- хранить в стоячем положении.
Большинство владельцев переживает за чрезмерный расход сжиженного газа. Когда площадь дома не превышает 50 м², понадобится 2 — 3 баллона по 50 литров для обогрева в зимнее время. Конечно, чем ниже опускается температура в конкретной местности, тем больше расход.
Частые причины перехода на альтернативное отопление
Основная причина, по которой используются альтернативные источники отопления частного дома, – это регулярное подорожание многих видов энергоносителей. К ним можно отнести газ, природный уголь, электроэнергию и другие разновидности.
Сегодня для отопления частного дома чаще всего используются газовые магистрали. Стоимость такого отопления является самой приемлемой, но и она постоянно повышается. Поскольку газ является энергоресурсом, который рано или поздно иссякнет, тенденция к росту цен будет сохраняться постоянно. В такой ситуации альтернативное отопление можно назвать не только выгодным с экономической точки зрения, но и прогрессивным, поскольку в качестве источников тепла используются восполняемые ресурсы. В итоге древесина и не восполняемые ископаемые ресурсы не расходуются.
