Виды и особенности систем отопления в частных домах. Подземное отопление частного дома

Геотермальное отопление дома

Геотермальное отопление дома Геотермальная энергия земли – это довольно новый альтернативный источник получения тепла. Использование ее для отопления напрямую зависит от географического расположения местности, так как наиболее оправданно использование данного ресурса в областях, где температура земли не опускается до низких отметок, а в идеале еще и подогревается процессами вулканической деятельности.

Кстати, геотермальная энергетика в России в настоящее время развивается все больше, и, возможно, в скором будущем большинство частных домов будут обогреваться именно за счет нее.

Принцип работы геотермального отопления дома.

Зимой, когда температура воздуха может опускаться до минус 23-35 градусов, температура под землей (в нескольких метрах от поверхности) очень редко доходит даже до плюс 3 градусов, а на глубине более 15 метров и того теплее. Именно на этом свойстве и базируется геотермальная энергетика.

Отопление домов при этом выстраивается на работе тепловых насосов. Насосы погружаются в землю на определенную глубину и поглощают тепло земли, приумножая его в несколько раз. Как все происходит?

Принцип работы геотермального отопления дома

Плюсовая температура грунта сохраняется благодаря раскаленному ядру земли или тектоническим процессам. Для поглощения тепловой энергии земли бурят глубинные скважины, в которые и опускают названные насосы, которые перекачивают специальный антифриз из резервуара на дне скважины в систему отопления дома. Глубина таких скважин обуславливается климатическими условиями и площадью отапливаемого помещения. Просчитать ее могут только специалисты.

Специальный антифриз – это вещество способное поглотить даже самую минимальную плюсовую температуру. Поступив в тепловой насос, оно передает тепло первому теплообменнику, который нагревает другой вид антифриза. Последний при нагревании превращается в газ. Газ поступает в компрессор, где происходит его сжатие для повышения температуры. Далее газ переходит во второй теплообменник для охлаждения, где превращается обратно в жидкость. Самое интересное, что в жаркое время года геотермальное отопление способно работать в обратном направлении и выполнять функции кондиционера.

Геотермальное отопление дома водой.

Сегодня есть возможность использовать геотермальную систему отопления в частном доме и на основе воды. Осуществляться это может по двум направлениям.

Вариант первый — возможен только на тех участках земли, где есть источники горячих подземных вод. Он предполагает установку насосов, перекачивающие горячую воду с недр земли для нагрева теплообменника. Впоследствии эта вода, немного охладившись, сбрасываются обратно через другую скважину в землю. Вторая скважина при этом должна находиться немного ниже, первой, но по течению грунтовых вод.

Геотермальное отопление дома водой

Вариант второй – не требует бурения никаких скважин. Для него нужно лишь наличие большого водоема недалеко от дома. Отопление в данном случае производится с помощью уложенных на дне водоема (температура воды там не должна опускаться ниже плюс 5-7 градусов даже в самые сильные морозы) теплопоглощающих рукавов.

Важно!

Несмотря на свою интересную конструкцию, геотермальное отопление не способно полностью обогреть весь частный дом. Оно является только дополнительным способом обогрева, так сказать, средством экономии на основном. Поэтому даже при установке самой серьезной геотермальной системы отопления дома в дополнение к ней необходимо иметь хорошую котельную на газовом, электрическом или твердотопливном нагреве – без нее вы вряд ли сможете достигнуть уютной теплой атмосферы в своем жилище в очень холодные дни. Советую прочитать статью — отопление частного дома.

Геотермальное отопление дома видео

Отопление для частного дома – разновидности и особенности систем

Планирование установки отопительной системы

Стандартная схема отопления частного дома

В процессе строительства приходится решать множество вопросов и делать выбор в пользу тех или иных вариантов. Одним из важнейших моментов является определение типа отопления для частного дома. Ведь в наших широтах перепад температур в зависимости от времени года весьма значителен, и при ошибках в расчетах и выборе мощности оборудования зима станет настоящим испытанием для жильцов. Устранение и переделка недочетов стоят очень недешево, поэтому отнеситесь к данному вопросу со всей ответственностью.

Автономное отопление в частном секторе отличается разнообразием вариантов и решений. Оптимальный вид обогрева определяется с учетом особенностей расположения вашего дома и развития коммуникаций и инфраструктуры. Также стоит учесть стоимость энергоносителей в регионе. На основе этих фактов принимается решение, котел какого типа станет оптимальным вариантом.

Этапы подготовки и установки всех типов отопительного оборудования

В первую очередь производится расчет, в ходе которого определяется необходимая мощность оборудования, перечень требуемых узлов и деталей, принимается решение о типе обогрева (теплый пол, радиаторы), рассчитывается нужное количество радиаторов. Также следует продумать, где в доме будет располагаться оборудование.
Когда первичные данные собраны, стоит обратиться в проектную организацию и составить проект системы отопления. Самостоятельно делать его не рекомендуется за исключением ситуации, когда вы знаете все нормы и требования нормативной документации. В остальных случаях проще заказать проект специалистам.
Если все данные у вас на руках, можно закупать необходимое оборудование, комплектующие и материалы для монтажа системы. Не стоит экономить на обогреве — приобретение качественной продукции гарантирует долговечность системы и ее высокие эксплуатационные характеристики.
Монтаж оборудования. Очень ответственный этап, от которого многое зависит. Даже если у вас будет наилучшее оборудование и самые качественные комплектующие, некачественная установка станет причиной неисправностей и поломок. Желательно, чтобы монтаж проводили квалифицированные специалисты с соответствующими допусками, что будет гарантией качества выполненных работ.
После окончания монтажа система наполняется теплоносителем с целью контроля ее целостности, и производится проверка работы системы в различных режимах.

Виды отопительных систем

В данной главе мы рассмотрим варианты обогрева с учетом специфики коммуникаций в вашей ситуации и возможностей реализации того или иного варианта. Приняв во внимание все особенности, вы сможете выбрать наиболее рациональное и экономичное отопление в частный дом.

Газовое отопление

Это самый распространенный тип обогрева. Стоимость магистрального газа самая низкая, отопление очень комфортное, позволяющее избежать перепадов температур в течение суток и не требующее подбрасывания топлива и чистки котла. Да и КПД у газовых агрегатов — один из самых высоких среди теплогенераторов.

В наше время газовое оборудование выпускается в двух модификациях:

Конвекционное — традиционные котлы, имеющие КПД 90-93%.
Конденсационное — дополнительно забирающее энергию и у продуктов сгорания, конденсируя пары воды и передавая энергию теплоносителю. Это позволяет выдавать наивысший КПД среди всех видов оборудования – 105-110%.

Газовый котел

Если вы склоняетесь к установке газового агрегата, но возможности подвести газ на участок нет, можно установить емкость для хранения сжиженного газа. Она называется газгольдером и чаще всего закапывается в землю по соображениям безопасности и экономии пространства. Стоимость оборудования примерно равна стоимости подведения газа.

При этом стоит обратить внимание на два нюанса — цена сжиженного газа в вашем регионе может быть слишком завышенной, раз в 10-20 лет необходимо проводить проверку емкости, что очень недешево.

Жидкотопливный обогрев

Чаще всего используется оборудование, работающее на дизтопливе. Как известно, дизельное топливо выдает больше тепла, чем сжиженный газ при примерно одинаковой стоимости. Но система менее взрывоопасна, топливо легкодоступно и применимо не только для обогрева. А если учесть, что газгольдер — очень дорогое удовольствие, то дизельный котел становится очень привлекательным вариантом. Ведь дизтопливо можно хранить в любой герметичной емкости, не подверженной воздействиям нефтепродуктов.

Для котла рекомендуется оборудовать отдельное помещение, так как запах дыма довольно неприятен. По этой же причине следует выполнить качественную систему вентиляции. Дизельные котлы, как и газовые, отличаются автоматизированным процессом обогрева. Они способны месяцами поддерживать необходимую температуру без какого-либо вмешательства. Достаточно просто контролировать показания приборов и следить за бесперебойным поступлением топлива.

Твердотопливный вариант

Современное оборудование

Это самый древний вид обогрева, применяемый с момента возникновения цивилизации. В наше время опять в моде печи самых разных конфигураций, камины и различного вида очаги. Разнообразие твердотопливных котлов позволяет выбрать различные вариации оборудования — на дровах, торфобрикете, угле. Основные виды устройств — газогенераторные и пиролизные.

Газогенераторные котлы используют не только энергию от горения дров, но и энергию от образующихся при этом газов, которые горят с очень высокой температурой. Котел имеет вторую камеру специально для сгорания газов. Модели с большой загрузкой позволяют добавлять топливо раз в сутки.

Пиролизные котлы сходны с газогенераторными агрегатами. Они также используют энергию газов, но разница — в технологии их сжигания. Пиролиз применяется только с воздушной системой отопления, зато для прогрева дома потребуется всего 20-30 минут.

Благодаря достаточному количеству топлива такие котлы широко распространены в нашей стране. Дрова – самое дешевое сырье, пусть даже его КПД и ниже в 2 раза, чем у дизтоплива и газа. Также можно топить торфобрикетом или углем, который выделяет больше тепла и отличается длительным периодом горения. Главным недостатком твердотопливных котлов является необходимость периодической загрузки топлива, а также чистки оборудования от золы.

Для уменьшения перепадов температуры в течение суток в систему отопления рекомендуется включать емкость объемом 2-3 м3.

Некоторые применяют для обогрева печи, встраивая в них емкость для воды и оборудуя водяную систему отопления. Такие устройства требуют постоянного горения дров и имеют невысокий КПД. Обогрев с помощью каминов также неэффективен, так как большая часть тепла уходит в дымоход.

Отопление гранулами

Используемое топливо — древесные гранулы, дрова, уголь, торфяные и опилочные брикеты

Довольно новый вид котлов, применяющий для выработки тепла фрезерованный торф (применяется редко, так как образует очень много золы) или пеллеты (прессованные в гранулы древесные опилки).

Если с процессом изготовления торфяного топлива все понятно, то о древесных гранулах (пеллетах) стоит рассказать подробнее. Они делаются из отходов деревообрабатывающих производств с помощью прессования в гранулы, удобные для засыпания в котел. При изготовлении пеллет не применяются никакие химические вещества, а сами продукты соответствуют высоким нормам экологической безопасности.

При сгорании гранулы выделяют энергию примерно равную энергии сгорания дров. Стоимость отопления пеллетами ниже, чем газом или дизтопливом, и немного дороже обогрева дровами. При этом следует учитывать, что подача топлива в котел полностью автоматизирована. Подающий шнек периодически добавляет в топку необходимое количество топлива, а частота обслуживания котла зависит от емкости подающего бункера (в среднем котел нужно обслуживать раз в неделю).

Электрическое отопление

В первую очередь следует отметить дороговизну отопления с помощью электроэнергии. Обогрев дома электрическим котлом дороже обогрева дровами или гранулами в 3 раза. При этом котлы имеют небольшую мощность и способны отапливать только небольшие дома.

Установка электрического котла может быть целесообразна при обогреве небольшого и хорошо утепленного помещения. Стоит учитывать, что ночью стоимость электроэнергии дешевле в несколько раз — в этот период использование электрического обогрева менее накладно. При всех недостатках стоит отметить легкость эксплуатации (процесс полностью автоматизирован) и абсолютное отсутствие каких-либо выбросов в окружающую среду.

Безопасный прибор отопления

В некоторых случаях применяют безкотловое отопление — частный дом при этом обогревается конвекторными или инфракрасными обогревателями.

Конвектор представляет собой прямоугольный нагреватель, который легко прикрепить на любую стену с помощью крепежа, входящего в комплект поставки. Принцип работы обогревателя следующий. Холодный воздух поступает снизу в устройство, где нагревается воздушным потоком и выходит через жалюзи, расположенные сверху. Теплый воздух перемещается направленно, благодаря чему помещение равномерно нагревается за довольно короткий промежуток времени.

Обогреватель безопасен в эксплуатации, так как его рабочая температура не превышает 50 градусов. Он не выжигает кислород и не сушит воздух в комнате. А самое главное — он обогревает помещение гораздо дешевле, чем электрический котел. Но все же при возможности установки полноценного отопления конвекторы стоит использовать как дополнительные обогреватели в холодное время года.

Инфракрасные устройства с каждым годом завоевывают все большую популярность за простоту эксплуатации и низкий расход электроэнергии. Они могут устанавливаться на стенах, полу или потолке, что позволяет не занимать лишнее пространство. Кроме того, они отличаются небольшим расходом электроэнергии.

Принцип работы инфракрасного оборудования в корне отличается от традиционного метода обогрева. Прибор нагревает не воздух, а предметы, находящиеся в направлении его излучения. Для равномерного обогрева помещения можно использовать вращающийся напольный прибор.

Отопление с помощью теплового насоса

Такой радиатор занимает немного места

Климатические условия нашей страны затрудняют использование различных тепловых насосов. Но множество примеров свидетельствуют о целесообразности применения этого пока экзотического типа отопления. Принцип работы оборудования основан на законе сохранения энергии, согласно которому тепло не возникает ниоткуда и не уходит в никуда. Оно просто меняет свою форму или переходит от объекта к объекту. Говоря простым языком, насос забирает тепло у определенных объектов и передает его в систему отопления.

Насос, расходуя 1 кВт энергии, приносит от 3 до 5 кВт, что делает его даже выгоднее, чем дрова. При этом вредные выбросы в атмосферу практически отсутствуют. Насосы различаются по типу источника, от которого они отнимают тепло. Это может быть воздух, вода (из водоемов, грунтовая или проточная) и грунт, который, как известно, ниже точки замерзания имеет постоянную температуру 4 градуса.

Воздушный тепловой насос

В нем в качестве источника тепла применяется атмосферный воздух. Теплообменник в такой системе изготавливается в виде массивной конструкции из труб, которая устанавливается на самом ветреном месте на участке.

Несмотря на большой объем воздуха, необходимый для обогрева жилища, насос прекрасно справляется со своим предназначением при температурах до -5 градусов. Это обусловлено тем, что система при заборе тепла охлаждает воздух до -15 градусов. То есть при сильных морозах, что не редкость в наших широтах, насос бесполезен.

Грунтовый тепловой насос

Он более стабилен в плане извлечения тепла. Ведь температура земли ниже точки замерзания всегда составляет 4 градуса.

Но в этой системе есть один нюанс — трубопровод в земле охлаждает прилегающий грунт и для повторного извлечения тепла ему необходимо снова прогреться. Поэтому для бесперебойного отопления необходимо проложить в земле сотни метров труб, что очень трудоемко.

Водный тепловой насос

Схема теплового насоса

В качестве ресурса применяет различные типы воды — грунтовые, проточные и даже сточные потоки могут служить источником теплоэнергии. Пробить скважину для забора воды не составит особых трудностей, но возникает проблема дренажа. Ведь за час насос перекачивает 3-4 тонны воды.

Поэтому нужно предусматривать сброс жидкости в какой-либо водоем или канализацию. Такая система идеальна при проживании на берегу водоема — ведь проблем с забором и сбросом воды не возникнет априори.

Насос типа «лед-вода»

Отлично подходит для российских условий. Дело в том, что при замерзании вода выделяет в 80 раз больше энергии, чем при остывании на 1 градус. А для обогрева среднего дома требуется заморозить всего лишь 120 литров в час. Разработав систему удаления льда от теплообменника, можно обогреваться, просто складируя лед, которого к весне соберется примерно 300 тонн. По объему это не превышает размер среднего бассейна, а с наступлением тепла все эти запасы быстро тают.

Насосы имеют достаточно высокую стоимость, начинающуюся от 10 000 долларов. Именно поэтому подобное оборудование не очень широко распространено в нашей стране.

Способы экономии при оборудовании систем отопления

Система утепления фасадов

Что позволит сэкономить затраты на отопление? Способов экономии довольно много. Приведем самые эффективные из них:

Утепление фасада, установка качественных стеклопакетов и утепленных дверей – очень важная деталь, которой пренебрегают многие.
Поддержание оптимальной температуры, снижение ее днем, когда никого нет дома, и на ночь – в прохладе спится лучше, да и все накрываются одеялами.
Применение алюминиевых радиаторов отопления, отличающихся очень высокой теплоотдачей.
Применение теплых полов – они не требуют высокой температуры теплоносителя и экономят тепло. Ведь пол обогревает помещение снизу, что значительно уменьшает потери через крышу.

Заключение

Выбирать оптимальную систему отопления следует с учетом не только стоимости оборудования и монтажа, но и затрат на содержание и оплату энергоресурсов. Ассортимент, представленный на рынке, позволит подобрать идеальную конфигурацию для любых целей и запросов.

Отопление дома без газа. Альтернативные способы отопления

Отопление дома без газа С тем, что природный газ – наиболее распространенное топливо для отопления частного дома, спорить сложно. Именно газ, несмотря на постоянное повышение цен, остается самым дешевым источником тепла, к тому же он легок в использовании и при соблюдении определенных правил эксплуатации безопасен.

Единственная проблема – природный газ есть не везде. В больших городах проблем с его подачей нет, поскольку здесь проведены газовые магистрали, но за чертой города, где и строятся обычно частные дома, он может быть не подведен. Конечно, лучше выбирать участок «со всеми удобствами», но если такой возможности нет, придется искать другие виды топлива для отопления дома.

Эффективность топлива для отопления дома

Топливо выбирается по таким критериям, как цена и энергоемкость. Энергоемкость может измеряться в гигакалориях, киловатт-часах или килоджоулях, далее за основную единицу будут приняты гигакалории. Для отопления частного дома с площадью 150 м2 необходимо порядка 16 Гкал (в расчете на 1 отопительный сезон), если разбить это число на месяцы, выйдет 2,5 Гкал.

Для начала рассмотрим вариант с газовым отоплением. Поскольку природный газ может иметь разный состав, его калорийность точно определить достаточно сложно – обычно она принимается в пределах 7500-9600 ккал. КПД современного газового оборудования достаточно высокий (от 90% и выше), поэтому практически все тепло от сгорания топлива идет на обогрев дома.

Альтернатива природному газу

Сжиженный газ в баллонах

Теперь рассмотрим возможные альтернативы природного газа, начиная с сжиженного газа в баллонах. Многие владельцы частных домов полагают, что такая замена вполне логичная, ведь и там и там газ, на самом же деле это два разных вещества, отличающихся по составу, свойствам и цене. Основа природного газа – метан, а основа сжиженного газа – смесь пропана и бутана. Стоит отметить характерную особенность баллонного газа: в зависимости от времени года его цена может расти или падать. Учитывая его среднюю цену, а также калорийность, стоимость отопления с его использованием окажется в 4-5 раз выше, чем отопление природным газом.

Отопление дома соляркой

Следующий вид топлива – солярка. В зависимости от марки и состава солярки ее удельная теплота сгорания может отличаться, в среднем она составляет 8650 ккал/л, путем несложных расчетов можно определить, сколько ее нужно для получения 1 Гкал. Цены на солярку довольно высокие в сравнение с природным газом, и при этом постоянно растут, кроме того, КПД отопительного оборудования, работающего на дизельном топливе, недостаточно высокий – менее 90%. В результате обогрев дома с использованием солярки оказывается дороже, чем при использовании магистрального газа, приблизительно в 7 раз.

Твердое топливо для отопления частного дома

Отопление с использованием твердого топлива – угля или торфа – на первый взгляд кажется очень экономичным, ведь цены на такое топливо сравнительно невысокие и стабильные, а КПД оборудования, работающего на нем, в современных моделях достигает более 80%. Для отопления частного дома можно выбрать недорогие марки угля – ДКО, ДПК или бурый уголь – это поможет сэкономить немало средств. Удельная теплота сгорания угля зависит от его фракции и находится в пределах 5300-5800 ккал/кг. При проведении расчетов, получается, что расход на приобретение угля превышает расход на оплату природного газа в 2-2,5 раза. Более дорогим удовольствием является использование торфа с удельной теплотой сгорания 4000 ккал/кг, но все же и это сравнительно неплохой показатель.

Отопление паллетами

Сравнительно новый и еще не очень популярный тип топлива – пеллеты – гранулы из отходов при обработке древесины. Одним из их преимуществ является экологичность, что способствовало их широкому распространению на западе. Среди других несомненных плюсов также стоит отметить низкую влажность (не более 10%) и возможность использования в котлах, где предусмотрена автоматическая загрузка топлива. Удельная теплота сгорания пеллетов составляет 4200 ккал/кг. Отопление дома с их помощью обойдется приблизительно в 3 раза дороже, чем газовое отопление.

Электроотопление

Самым легким (но не самым дешевым) в плане эксплуатации считается электрическое отопление, конечно, если к участку подведено электричество. Такой способ теплообеспечения дороже газового приблизительно в 4 раза.

Отопление дома с использованием теплового насоса

Среди последних разработок отопительных систем нельзя не отметить систему, в основе которой тепловой насос. Этот способ добычи тепла находит все больше приверженцев в странах, где основным преимуществом является экологичность, поскольку никаких вредных отходов при этом не образуется. Принцип работы такой системы заключается в циркуляции хладагента по трубам, что напоминает работу холодильных камер. Трубы прокладываются под землей или по дну водоема на значительной глубине ниже глубины промерзания. Хладагент, испаряясь при низких температурах, поднимается по трубам в помещения, где конденсируется, отдавая тепло. Его циркуляцию обеспечивает компрессор, работающий от электричества, так что в какой-то степени этот вид отопления тоже можно считать электрическим, правда потребление электроэнергии значительно сокращается. Стоимость 1 Гкал тепловой энергии всего в 1,5 раза дороже, чем при отоплении газом.

Стоимость оборудования и его монтажа для разного вида топлива

Итак, в итоге получается, что, не считая природного газа, наиболее экономным вариантом топлива является тепловой насос. За ним следуют твердые виды топлива – уголь, торф, пеллеты. Остальные варианты отличаются слишком уж большой стоимостью, если сравнить с природным газом, так что использовать сжиженный газ, солярку или электричество на первый взгляд совсем не выгодно. Но это только на первый взгляд. Выше сравнивались только расходы на топливо, но система отопления состоит из оборудования, которое тоже стоит денег, и в отдельных случаях денег немалых. Рассмотрим систему отопления с позиции стоимости ее оборудования и монтажа.

Стоимость оборудования и монтажа системы теплового насоса

Такой экономный, экологически чистый и во всех отношениях хороший тепловой насос стоит довольно дорого, но и это не главная причина того, что в наших широтах он пока не слишком часто встречается. Его установка требует немало средств, ведь трубы, по которым проходит хладагент, находятся под землей, так что для их прокладывания нужно перекапывать значительную площадь на не менее значительную глубину. И проблема здесь не только в деньгах, но и в возможности выкапывания траншей на застроенной территории. Жители западных стран, обеспокоенные состоянием экологии планеты, наверное, могут себе позволить такую роскошь, но наши соотечественники, скорее всего, отдадут предпочтение чему-то более традиционному и менее затратному, например, котлу, работающему на твердом топливе. Стоимость такого котла, оснащенного автоматической системой подачи топлива, в 2,5-3 раза меньше теплового насоса. Экономя на топливе, подобная разница в цене окупится в лучшем случае лет через 25, так что такая экономия весьма сомнительная, к тому же уже через 20 лет эксплуатации тепловой насос может потребовать капитального ремонта. Устанавливать тепловой насос выгодно для отопления больших многоквартирных домов, но для частного дома он подходит мало.

Оборудование для отопления твердым топливом

На втором месте после теплового насоса по экономии шло твердое топливо. Это, несомненно, один из наиболее дешевых и эффективных вариантов отопления частного дома, тем более современные модели котлов, имея автоматическую систему подачи топлива, значительно облегчили их использование. Здесь также многое зависит и от качества топлива. Для примера, пеллеты отечественных производителей хуже своих европейских аналогов, поскольку имеют более высокую влажность (до 15%) и зольность, что сказывается на их калорийности. Используя такие пеллеты, для получения нужного количества тепла придется увеличить их расход. Еще один минус пеллет – их сравнительно высокая цена, что связано с тем, что их изготовителей пока немного и они, пользуясь отсутствием здоровой конкуренции, завышают их стоимость. Универсальный котел, способный работать на дизельном топливе и на газу, стоит раз в 6 дешевле качественного твердотопливного котла, но эта разница вполне может окупиться на протяжении 5 лет.

Какое нудно иметь оборудование для организации отопления на сжиженном газе?

Использование системы отопления, работающей на сжиженном газе, должно иметь под собой веские основания, ведь это наиболее дорогостоящий вариант, связанный с множеством проблем. Во-первых, сам баллонный газ не отличается низкой ценой, о чем было сказано выше. Во-вторых, схема такой системы предусматривает наличие газгольдера – своеобразного подземного газохранилища, занимающего полезную площадь участка и требующего немалых вложений на его обустройство.

В чем заключается дороговизна газового отопления и на чем лучше остановить свой выбор?

Как вариант, можно рассмотреть подведения газовой трубы к участку, но только в том случае, когда магистраль проходит недалеко от стройплощадки. В большинстве же случаев такое решение не подходит из-за слишком больших затрат.

Из вышесказанного можно сделать однозначный вывод: наиболее дешевым и эффективным способом отопления частного дома является отопление с помощью твердотопливного котла. Для дополнительной экономии можно приобрести более дешевую его модель с ручной подачей топлива – немного неудобно, зато недорого. Этот вариант прекрасно подойдет в том случае, когда газ к участку планируется подвести в ближайшие сроки.

Пассивные или сверхэкономные дома

Среди последних ноу-хау в строительном мире стоит отметить полную замену отопления утеплением, что с успехом используют наши европейские соседи (не только южные). Дома с таким утеплительным слоем называют пассивными или сверхэкономными. Они практически не требуют дополнительных источников тепла или же используют не более 150 кВт/ч на 10 м2 площади на протяжении года. В целом такой дом потребляет энергии до 120 кВт/ч на 1 м2 в год, включая электричество, отопление, нагрев воды и т.д. Мода на такие дома появилась в Германии и быстро охватила Европу. Например, в Хельсинки в Финляндии (где даже холоднее, чем у нас) пассивными домами застроили целый квартал. Энергозатраты в этих домах не превышают 750-850 кВт/ч на 1 м2, и это далеко не предел экономии. В чем секрет таких домов? Прежде всего, это толщина стен в целом и утеплительного слоя в частности. Кроме того, при строительстве используются низкоэмиссионные стекла и тепловые насосы, о которых говорилось выше. Нетрудно догадаться, что стоимость таких домов далеко не малая, а окупится ли она в процессе эксплуатации – неизвестно. И если для европейцев этот вопрос не столь важен (им главное, чтобы не вредило экологии), то для наших соотечественников он крайне актуален.

postroy-sam.com

Экономное отопление частного дома без газа и электричества

Домовладельцам, в чьем распоряжении имеется несколько различных видов энергоносителей, очень удобно выбирать подходящее оборудование для обогрева своего жилища. А что же делать тем людям, у кого выбор отсутствует вовсе? Нет поблизости природного газа, а лимит на электроэнергию настолько мал, что применять ее в качестве энергоносителя для отопления дома не представляется возможным? На этот случай есть несколько вариантов, рассмотреть которые и призвана наша статья. Эти же варианты пригодятся и тем домовладельцам, кто желает устроить экономное отопление частного дома без газа и электроэнергии.

Какие источники энергии есть на выбор?

По умолчанию мы сразу же исключаем из списка два главных энергоносителя: электроэнергию и природный газ. Тогда в нашем распоряжении остаются:

различная биомасса: древесина, уголь, солома, опилки и так далее;
привозное углеводородное топливо: сжиженный газ в баллонах либо солярка;
альтернативные источники энергии.

К последним относятся установки, способные извлекать теплоту, содержащуюся в воздухе, земле или воде. Но наиболее доступные способы отопления дома без традиционных энергоресурсов – это все же сжигание биомассы с целью нагрева воды или воздуха. Сложнее обстоит дело со сжиженным газом либо дизельным топливом, их изначальная стоимость достаточно велика, а вместе с доставкой будет и вовсе заоблачной. Опять же, для качественного сжигания солярки необходимо электричество.

Только начавшее развиваться альтернативное отопление для частного дома все еще считается весьма дорогим и доступно далеко не всем. Но за ним – будущее, поскольку в плане экономичности такой обогрев не имеет себе равных. Если не принимать во внимание различные экзотические источники энергии, то выбор придется делать из двух вариантов:

недорогое и доступное, но хлопотное сжигание биомассы;
дорогие, но экономичные и комфортные источники альтернативной энергии.

Дизельное топливо и пропан стоит из списка исключить, эти источники мало кому подойдут. Чтобы эффективно сжечь солярку, потребуется электроэнергия, а значит, — солнечная батарея. Расход пропана даже для маленького дома будет настолько велик, что вы быстро устанете менять и привозить новые баллоны. В результате затраты на отопление все равно будут неприемлемы.

Энергонезависимый обогрев на дровах и угле

Ни для кого не секрет, что существует целый ряд устройств, позволяющих получать тепло от древесины и угля без подключения к электросети. Вот они:

печи из кирпича;
металлические печи;
твердотопливные котлы.

Для справки. Камины тоже успешно сжигают дрова, но отнести их средствам обогрева дома можно лишь с большой натяжкой. Скорее, это элементы интерьера, создающие комфорт и уют, но тепла от них немного, разве что в одной комнате.

Отопительные печи

Удачно подобранная и грамотно построенная кирпичная печь может обеспечить хороший обогрев дома без газа. Расположив ее по центру здания таким образом, чтобы в каждое смежное помещение выходила хоть одна стенка печи, можно получить отличный источник тепла без использования водяных систем. Если планировка дома не позволяет разместить кирпичную печку столь удачно, то в ее топку встраивается водяной змеевик. Он сможет подать тепло на радиаторы в 2—3 небольших комнатах.

Также помогут отопить дом без газа различные металлические печи. Обойдется такой вариант ощутимо дешевле, чем возведение капитального кирпичного строения, требующего устройства фундамента. Поставить современную стальную или чугунную буржуйку проще, да и выглядит она замечательно, особенно со встроенным огнеупорным стеклом. Некоторые модели снабжаются змеевиками для нагрева воды, что подключаются к небольшой отопительной сети.

Котлы на твердом топливе

Оптимальное автономное отопление загородного дома без газа и электричества – это установка твердотопливного котла. Самые простые модели агрегатов производятся в энергонезависимом исполнении, где потоком воздуха для горения управляет механический термостат с цепным приводом. Но в этом случае надо выполнить ряд рекомендаций:

нужно обеспечить хорошую естественную тягу дымохода;
при монтаже котла надо проследить, чтобы патрубок для присоединения обратной магистрали находился не выше уровня приходящей трубы. При необходимости агрегат ставится в небольшой приямок;
система отопления должна быть гравитационной (самотечной) и сообщаться с атмосферой посредством открытого расширительного бака, находящегося в самой верхней точке;
чтобы автономное отопление с твердотопливным теплогенератором функционировало надежно и безаварийно, необходимо верно рассчитать и подобрать все диаметры труб, соблюсти все уклоны. При этом стараться не делать слишком длинные тупиковые ветви;
котел обязательно оборудовать группой безопасности.

Важно! В гравитационных сетях теплоноситель движется медленно, дровяной отопительный агрегат более подвержен вскипанию, чем в насосных системах. Вот почему так важно выдержать все расчетные параметры. Настоятельно рекомендуется задействовать в схеме бак – теплоаккумулятор достаточной вместительности.

Рассмотрев все виды отопления с использованием биомассы можно отметить, что по эффективности котел на твердом топливе уверенно займет первое место, его КПД достигает 75%, в то время как самая лучшая печь даст не более 60—65%. Вариант с котлом и самотечной схемой применим даже в двухэтажных домах, где отопление будет работать не хуже полноценной системы. Оно лишь потребует больше вашего времени и внимания.

Возобновляемые источники тепловой энергии

Прежде чем начать рассматривать альтернативные варианты отопления загородного дома без газа, сделаем оговорку, что в отличие от печей и твердотопливных котлов, ни одна из высокотехнологичных установок не может работать без электроэнергии. В процессе рассмотрения вы поймете почему. Отсюда вывод: начать нужно с генерации электричества.

Для этого есть 2 пути: ветровые генераторы электроэнергии и солнечные батареи. Ветряная электростанция – отличное решение, но недешевое. Один из вариантов решения проблемы – приобрести большой ветряк сообща, на несколько домов сразу. Более доступный способ – купить солнечную батарею и аккумуляторы для темного времени суток. Для совместной работы с источниками постоянного тока, коими являются и солнечные генераторы, в продаже имеются специальные циркуляционные насосы. Когда есть электричество, перейдем непосредственно к устройствам, что могут обеспечить отопление без газа и электричества:

солнечные коллекторы;
тепловые насосы.

Солнечные коллекторы

Если не вдаваясь в конструктивные подробности, то солнечный коллектор – это устройство, состоящее из множества трубок, соединенных между собой, по которым протекает вода. Ее нагрев происходит прямо от инфракрасного излучения солнца, после чего воду используют для отопления или на нужды ГВС. Но для того чтобы могла работать система отопления без газа, теплоноситель по ней надо перемещать с помощью насоса, а ему нужно электричество.

Недостатков у прибора всего два, но оба – существенные. Коллектор не может работать в темное время суток, и не в состоянии аккумулировать много тепла. Самые мощные модели имеют накопительную емкость 200—300 л, чего хватит для ГВС, но мало на отопление. Из-за этого нужно ставить много аппаратов либо использовать данный источник тепла как вспомогательный, дающий возможность экономить энергоносители.

Тепловые насосы

Верх эффективности и экологичности – это тепловой насос. Принцип его действия такой же, как у кондиционера. Агрегат не производит теплоту, он ее извлекает в одном месте и перемещает в другое – в ваш дом. Теоретически, любое вещество, чья температура выше абсолютного нуля, обладает тепловой энергией. Тепловые насосы могут отбирать ее у воздуха, земли, грунтовых и наземных вод. Для извлечения и передачи 10 кВт теплоты в дом агрегат потребляет порядка 3 кВт электроэнергии, традиционным источникам очень далеко до таких показателей.

Вместе с тем эти 3 кВт электричества нужно где-то взять. Если для этой цели применить солнечные батареи или ветряную электростанцию, то к значительной стоимости насоса прибавится немалая цена генераторов. То есть, ставить тепловой насос есть смысл в электрифицированном доме. Теперь понятно, почему данные технологии все еще малодоступны широкому кругу пользователей.

Итак, если нет газа, то можно отопить дом дровами или углем. В такой ситуации первое место однозначно занимает твердотопливный котел, а следом за ним – дровяные печи. Высокотехнологичный тепловой насос не пользуется таким спросом из-за своей высокой стоимости.

cotlix.com

Подземная и подводная тепловая энергия для отопления дома

The underground and submerged thermal energy for house heating

Альтернативная энергетика - энергоснабжению индивидуального дома

Подземная тепловая энергия для отопления дома

< к началуследующая статья:Схема комплексного использования альтернативных источников энергии

Использование для отопления дома зимой температуру теплого (+5 градусов Цельсия) грунта на глубине 5-10 метров при температуре воздуха ниже +5 градусов на первый взгляд выглядит привлекательно. Этот альтернативный источник энергии используется как источник тепла для популярных сейчас тепловых насосов. Но эффективность работы теплового насоса с подземным теплообменником очень сильно зависит от свойств грунта, особенно от влажности грунта.

Часто теплообменники изготавливают в виде подземных бетонных свай (underground concrete pillars), являющихся одновременно элементом фундамента здания (building fundament). Внутри бетонных свай заложены трубы с циркулирующим теплоносителем. Через бетон осуществляется теплообмен (heat exchange) между трубами и грунтом.

Но теплопроводность* (thermal conductivity) бетона есть всего 0,8 - 1,28 Ватт/(метр * Кельвин), теплопроводность грунта еще меньше: 0,17 - 1,13 Ватт/(метр * Кельвин). Для примера: теплопроводность дерева есть 0,04 – 0,4 Ватт/(метр * Кельвин)! А дерево считается материалом для теплоизоляции.

Если тепловой насос излишне интенсивно отбирает тепло у грунта, то вокруг бетонных свай-теплообменников (колонн-теплообменников) может образоваться оболочка замерзшего грунта. Для фундамента здания замерзание грунта около него - очень плохо. Грунт при замерзании расширяется и дробится, при оттаивании объем грунта уменьшается, грунт разрыхляется. Фундамент при замерзании грунта выталкивается наверх, при таянии грунта фундамент проваливается в "болото".

Чтобы не происходило замораживание грунта вокруг бетонных колонн, их площадь должна быть достаточно большой, соразмерна мощности теплового насоса. Точнее, должен быть достаточен объем грунта, из которого тепловой насос берет термальную энергию.

Таким образом, для увеличения эффективности теплообмена теплового насосас грунтом нельзя уменьшать температуру теплоносителя в трубах, заложенных в фундамент, а чтобы тепловой насос работал эффективно, нужен хороший теплообмен. Иными словами, для хорошего теплообмена нужно большое количество и длина фундаментных свай-теплообменников.

Для семейного сельского дома, построенного из легких и эффективных материалов, излишние фундаментные колонны принесут только дополнительные расходы на строительство. У нас довольно крепкий камень-известняк вперемежку с глиной и известняково-песчаным грунтом начинается с глубины 1,5 метра. (Экскаватором копать трудно, бурильная машина - медленно, но бурит.) В результате геотермальный тепловой насос принесет не экономию, а убыток.

Информация для размышления:теплопроводность водяного льда* 1.6 - 2.2 Ватт/(метр * Кельвин). То есть, не многим хуже, чем у тяжелого бетона со стальными теплопроводящими элементами.

Поэтому не проще ли вместо дорогих и ненужных для легкого дома бетонных свай не использовать просто скважину трубой-теплообменником, заполненную замороженной водой?

Мы не планируем использовать указанный здесь способ теплообмена теплового насоса и грунта, потому что у нас есть возможность устройства маленького искусственного водоема достаточной глубины, из которого можно черпать термальную энергию для теплового насоса. Конвекционный теплообмен с жидкой водой намного эффективнее, чем с твердой.

* см. Список теплопроводностей в Википидия - List of thermal conductivities

Преобразование термальной энергии воды в открытом искусственном озере для отопления дома

Принцип действия водяного теплового насоса точно такой же, как и воздушного теплового насоса. Различны только теплообменники-радиаторы. Обычно теплообменник для воды представляет собой просто трубу длиной в несколько метров, обычно не больше 20 метров.

Опасность намерзания льда на трубчатом теплообменнике - минимальная, так как холодная вода (холоднее +3...+4 degrees C) не опускается на дно, а наоборот, поднимается к поверхности. А от дна соответственно нагнетается более теплая вода, нагретая от грунта. Существует возможность заморозить искусственное озеро до дна, целиком.

Масса воды в нашем маленьком искусственном озере планируется около 50 тонн - диаметр около 5 метров, глубина чуть больше 2 метров. Если мощность теплового потока от грунта к жидкой воде в нашем озере будет недостаточной, то для увеличения теплообмена придется на дне озера рыть (to excavate) колодец. Но самым большим поставщиком тепла у нас будет проточная вода из колодца, в который вода попадает из-под крутого склона плато высотой около 30 метров.

Для уменьшения теплообмена искусственного озера-бассейна с холодным зимним воздухом и уменьшения радиационного охлаждения можно натянуть прозрачный или полупрозрачный тент - как на теплице (green-house). Или включить это озеро-бассейн в зимний сад-теплицу. Таким образом, для нагрева воды в бассейне может быть использована и солнечная энергия.

Для увеличения потока солнечного излучения, падающего на бассейн, с северной стороны бассейна можно устроить отражатель из ткани для тентов с алюминиевой фольгой. Для площади искусственного озера-бассейна и прилегающей земли в 50 кв.метров, зимой в солнечный полдень поток солнечной энергии может имет мощность 25 киловатт.

Механическая энергия, необходимая для работы теплового насоса может быть взята из энергии ветра - см. статью Проблемы использования энергии ветра, проблемы ветротурбин.

Таким образом, уютный зимний сад с декоративным мини-озером, баром (закуска - свежая зелень, корнеплоды и рыба), может является мощным поставщиком горячей воды для автономного сельского дома.

2006-2007

следующая статья:Схема комплексного использования альтернативных источников энергии

постоянный интернет-адрес этой статьи"Подземная и подводная тепловая энергия для отопления дома"http://camru.org/articles/underground_thermal_energy_for_house_heating.html

camru.org