Альтернативне опалення будинку: види, особливості установки і експлуатації в приватних будинках
До альтернативного опалення будинку відносять всі можливі варіанти, які не були використані 20-30 років тому. Сюди можна віднести геотермальні джерела тепла, біопаливо, плівкові теплі підлоги, інфрачервоні обігрівачі. У нашій статті ми розглянемо мінімально витратні джерела опалення. Опишемо деякі джерела опалення, за які не потрібно платити гроші комунальним службам. Іноді з допоміжних джерел береться деяка частина теплової енергії.
Причина використання альтернативного опалення зрозуміла — це економія коштів. На сьогоднішній день ціни на енергоносії і електрика стрімко ростуть. Газ, тверде паливо, соляра стають дорожче. У сучасному світі альтернативне опалення просто необхідно, так як корисні копалини не безмежні, та й просто не розумно спалювати тонни дерева для обігріву невеликого приміщення.
Геліосистеми
Геліосистема — це пристрій, призначений для препревращения енергії радіації Сонця в інші види енергії. Наприклад, для нагрівання та охолодження води і повітря. Для нагріву теплоносія використовують циркуляційний насос, який подає тепло в радіатори або конвектори.
Варіанти геліосистем
Сонячний колектор. Як правило, сонячний колектор працює одночасно з електронагрівачем. Теплоносій контролюється датчиками температури. Коли погода сонячна і температура падає нижче рівня, тоді включається додатковий підігрів електричними Тенами.- Сонячна батарея оснащена не тільки датчиком температури і інвертором, який формує напругу 12 або 24 вольт постійного струму, а ще і акумуляторною батареєю великої ємності. Вдень сонячні батареї накопичують енергію в акумуляторах, які служать джерелом живлення вночі або в похмуру погоду. Якщо ємність акумуляторів і площа фотоелементів відповідають площі будинку, то можна реалізувати повністю енергетично незалежну систему. Але є один мінус, кращі зразки акумуляторів прослужать не більше 5-ти років, а їх заміна порівнянна з витратами за електрику.
- ще один варіант, який дозволяє економити — це сонячна батарея з контролером і инвентором. Вона підключається паралельно будь розетці. Також знадобиться механічний, дисковий лічильник. Електронний не підійде, він не реєструє зворотний напрямок струму. Якщо в денний час доби фотоелементи виробляють електрики більше, ніж потрібно на обігрів приміщення, то лічильник відмотувати кіловат-години. Таким чином, виходить значна економія.
Енергія вітру
Людство вже багато років використовує енергію вітру. Вітряні млини і нині у багатьох країнах служать людині. Але зараз енергію вітру в основному використовують для одержання електроенергії. Такий вид енергії екологічно чистий і нешкідливий для навколишнього середовища.
Вітер, потрапляючи на лопаті турбіни, обертає її і при цьому виробляється енергія. Ефективність енергії (ККД) не перевищує 59%. Ще 1920 року вчений Бец отримав це значення. З того часу це значення називається «межа Беца». Таким чином, якщо дізнатися ККД перетворення, можна визначити необхідну потужність електростанції.
Відмітні особливості вітряних генераторів
Установки розрізняються в залежності від технічних характеристик вітродвигуна:
- число лопатей;
- розташування осі обертання;
- крок гвинта;
- матеріал елементів.
Вітряні генератори бувають з вертикальною і горизонтальною віссю обертання.
Пропелерна конструкція з горизонтальною віссю може бути з однією або декількома лопатями. Такі вітряні установки найбільш поширені, так як у них самий великий ККД.
Конструкції з вертикальною віссю підрозділяють на ортогональні і карусельні (ротор Дар'є та Савоніуса).
- Ротор Дар'є— ортогональная конструкція, у якій аеродинамічні лопаті розташовуються симетрично один одному і кріпляться вони на радіальних балках. Даний варіант вітродвигуна досить складний за рахунок аеродинамічній конструкції лопатей.
- Ротор Савоніуса — конструкції вітродвигуна карусельного типу з двома лопатями, які утворюють форму синусоїди. У таких конструкцій коефіцієнт корисної дії не високий (не більше 15%). Але якщо лопаті за напрямом хвилі ставити не горизонтально, а у вертикальне положення і зробити конструкцію багатоярусної з кутовим зміщенням пар лопатей відносно один одного, тоді можна збільшити ККД практично вдвічі.
Переваги і недоліки вітрових електростанцій
Головна перевага «вітряків» у тому, що людина отримує можливість відтворювати практично безкоштовну електроенергію, не враховуючи невеликих витрат на спорудження.
Для того, щоб вітряна установка працювала ефективно потрібні постійні вітрові потоки, а це залежить тільки від природи. Технічним недоліком є низька якість електрики, тому необхідно доповнювати систему допоміжними модулями (зарядні пристрої, акумулятори, стабілізатори тощо).
горизонтально-осьових установок досить високий ККД, але для стабільної роботи необхідний контролер напрямку вітрового потоку і пристосування, які захищають від ураганних вітрів.
Вертикально-осьові установки мають невеликий ККД, але вони досить компактні і стійкі під час сильних вітрів. Працюють без механізму, який дозволяє стежити за напрямком вітру і практично безшумні.
Теплові насоси
Теплові насоси забезпечують обігрів будинку, гаряче водопостачання, кондиціювання. Така система працює завдяки запозиченню енергії від навколишнього середовища. Безкоштовно можна акумулювати тепло з землі, повітря і води. Працюючи від електромережі, теплові насоси розподіляють витрачену енергію відчутно продуктивніше, ніж електричні, твердопаливні або газові котли. При витраті 1 кВт електроенергії, отримуємо 4 кВт тепла. Отже, з навколишнього середовища отримуємо безкоштовно 3 кВт тепла. Такі системи коштують більше, ніж газові, твердопаливні або електричні котли, але за рахунок безкоштовної природної енергії тепловий котел окупається за пару років. Енергетична продуктивність теплових насосів безпосередньо залежить від температури джерела низькопотенційного тепла. Таким чином, чим вона вище, тим значніше економія.
Основи роботи теплових насосів
- Теплоносій рухається по трубопроводу, який прокладений, припустимо, в землю, прогрівається на 3-4 градуси. Потім він проходить через тепловий насос і теплообмінник і передає тепло, яке накопичується у навколишньому середовищі, у внутрішній контур.
- Внутрішній контур заповнений хладогеном. Ця речовина володіє досить низькою температурою кипіння. Хладоген проходить через випарник і переходить з рідкого стану в газоподібний. Це відбувається в умовах низького тиску і температури.
- В компресорі відбувається стиснення газоподібного хладогенту і підвищення температури
- Далі гарячий газ проникає в конденсатор, де відбувається теплообмін між газом і теплоносієм. В опалювальну систему хладоген передає власне тепло, охолоджується і знову стає рідиною. Після цього в опалювальні прилади потрапляє нагріта рідина.
- Коли хладоген проходить через редукційний клапан — знижується тиск. Далі хладоген переходить у випарник, і відбувається повторне рух циклу.
Види теплових насосів
Всі теплові насоси працюють за таким же принципом, як і будь холодильник, але є відмінності в їх реалізації. За типом застосовуваного теплоносія теплові насоси розрізняються таким чином:
Грунт-вода. Найбільш універсальні теплові насоси — грунт-вода. Вони підходять практично під всі кліматичні умови. Навіть в областях вічної мерзлоти на глибині 30-ти метрів температура ґрунту вища 0 °C. Таким чином, теплообмінники занурюються в свердловини, де забирають тепло з грунту. Вартість буріння однієї свердловини становить близько 1500-2000 рублів за метр. Також необхідно змонтувати насос і занурити зонди.- Вода-вода. Якщо у Вашому районі є ґрунтові води на невеликій глибині, тоді вартість реалізації проекту значно зменшиться.
- Повітря-вода.Даний вид насоса акумулює тепло з повітря. Такі насоси більше прості в монтажі і ціна у них досить демократична. Але якщо температура на вулиці падає, то ефективність такого насоса знижується.
- повітря-Повітря.Тепловий насос повітря-повітря найбільш дешевий в монтажі. За рахунок того, що електрика витрачається не на обігрів повітря, а на роботу перекачивающего з навколишнього середовища тепла компресора. Инвенторы хороших виробників здатні обігрівати приміщення навіть при температурі — 25 °C.
Беручи до уваги всі особливості кожного виду альтернативного опалення, можна прийти до висновку, що при правильних розрахунках і вмілому монтажі можна отримати відмінний варіант обігріву практично з повітря, без витрачання природних ресурсів.
