Газовое отопление очень популярно в нашей стране - простые и эффективные системы, современные безопасные и экономичные котлы, относительно недорогой ресурс. Но для населенных пунктов без возможности подключения к магистральному газопроводу данный способ обогрева жилья недоступен. Электрическое отопление при всех его неоспоримых достоинствах - очень дорогое, причем цены на энергоносители постоянно растут.
Самый простой и доступный, проверенный временем вид обогрева - печное, или отопление твердотопливными (жидкотопливными) котлами. При сжигании в печке твердого топлива - дров или угля, происходит нагрев водяного бака, установленного над печью или сбоку печи. Циркуляцию обеспечивает насосное оборудование, и горячая вода поступает по трубопроводам в отопительные приборы. Процесс непрерывный, циклический и регулируемый. Сегодня рынок представляет огромную линейку котлов. Наиболее современными и проверенными на практике считают разновидность котлов, называемых пиролизными. Данные котлы можно условно разделить на газогенераторные и классические. Безопасность отопления котлами обеспечивается встроенными системами, согласно действующих стандартов. Котлы экономичны и технологичны, и совершенствуются постоянно. Внешний вид котлов эстетичен, и устанавливают системы котельного оборудования не только на даче, а также и в индивидуальных домах для постоянного проживания, и в коттеджах. По дизайну современные отопительные котлы безупречны, некоторые модификации служат дополнительным штрихом к интерьеру, а обогрев по качеству нисколько не уступает уровню традиционной системы отопления. Один из главных плюсов домашних котельных - это полная автономность жилища, от состояния магистрального трубопровода и энергетических пиковых перегрузок, вызывающих скачки напряжения в бытовой электросети дом не зависит.
Отопление при помощи теплового насоса
О геотермальном отоплении задумываются многие владельцы частных домов. О горячих источниках и вулканическом тепле вблизи от дома речь не идет, подобные мнения давно стали архаизмом - современные домовладельцы прекрасно разбираются в новых методах обогрева жилья. Компактные современные электрические тепловые насосы преобразовывают тепловую энергию даже при относительно небольших разницах температур, и вполне применимы для районов с умеренным климатом. Камнем преткновения может стать высокая первоначальная стоимость системы, материалов и монтажа. Простота принципа действия и эффективный обогрев данного метода уже доказан практикой.
Кратко о принципе действия - посредством установленного в жилище теплового насоса используется грунтовое тепло и энергия воды, находящихся ниже, чем уровень промерзания. В пробуренных скважинах и котлованах устанавливают теплообменники, подающие энергию в горячие водные резервуары, находящиеся в подвале дома. От накопителей тепло идет в низкотемпературное нагревательное оборудование, смонтированное под полом, возможно в настенные радиаторы. Таким образом, работа главного элемента обогревающей системы - теплового насоса, проходит одновременно по двум контурам. Один из контуров - внутренний, и является отопительной системой дома, потребление в высокой точке: это радиаторы, соединенные трубопроводами, и система горячего водоснабжения. Возможно и отопление системой теплого плинтуса и теплого водяного пола. Посредством второго контура - внешнего, размещенного в грунте под участком или в близко расположенном водоеме, и осуществляется забор тепла из земли и воды: источник тепла низкого уровня, или грунтовой зонд.
Геотермальные зонды используют электроэнергию, из расчета одного кВт на преобразование тепла недр в тепловую энергию мощностью не менее 4 кВт. По сути тепловой насос - это электрический двигатель, и конструкция предусматривает возможность реверсирования. Результат - возможность не только обогревать дом в холодное время года, но и кондиционировать в жаркие летние месяцы.
Главным минусом данного метода обогрева считают немалую стоимость установки оборудования системы. Первое время окупаются расходы, а экономический эффект заметен не сразу. Но срок службы подобных систем, причем без эксплуатационных затрат на обслуживание - более четверти века. Срок значительный, и этот плюс перевешивает трудности от крупных финансовых вложений при установке системы. По окупаемости системы можно провести аналогию с кондиционированием современный эффективный отопительный кондиционер, имеющий КПД более 97% дает тепловой энергии примерно 0,98 кВт на 1 кВт затраченной электрической энергии. Расчет получается в пользу геотермального метода, эффективность которого выше более, чем в четыре раза.
О монтаже системы
Выполнение работ своими силами возможно, но по трудоемкости этот процесс крайне тяжелый, поскольку потребуется производство земляных работ в значительном объеме. Начинают с проекта, и расчет глубины и ширины котлована всегда индивидуален, в зависимости от климатических условий данной местности, типов грунтов, слагающих участок строительства, строения пластов грунта, высоты подземных вод, которая будет влиять и на работы. Часто требуется водопонижение. По расчету площади здания. Которое требуется обогреть, назначают и габарит котлована. О глубине невозможно говорить вне привязки к конкретному объекту, это могут быть и 25 метров, и более ста метров.
Монтировать отопительную систему трубопроводов начинают после готовности котлована. На дно котлована укладывают трубопроводы, назначение которых забирать тепловую энергию у земли и передавать ее тепловому насосу, а оттуда в отопительные системы здания. Масса труб значительна, и работать нужно бригадой, минимум - нужны два человека. Начальные капиталовложения всегда очень значительны, и окупаемость наступить не сразу. Учитывая то, что и жилище и геотермальная отопительная система строится не на один десяток лет, а мировая ситуация с ценами на газ, электричество и твердое топливо четко свидетельствует, что повышаться затраты будут постоянно, практически четыре раза в год - ежеквартально, об экономичности установленной минимум на 25 лет системы говорить не приходится. Повышение цен на энергоносители будет влиять на расходы владельцев геотермальной отопительной системы крайне незначительно.
В самом здании, которое будет отапливаться, вид отопительной системы не удивит новыми технологиями и оборудованием. Все точно так же - отопительные батареи, трубопроводы к ним, и прибор для генерации тепла, для регулирования температуры и давления в отопительных радиаторах. Главная, действующая установка находится под участком, глубоко в грунте. Отопительная система складывается из скважин, смонтированных в скважинах теплообменников, как вариант - имеется дополнение в виде резервуара с фреоном. При необходимости экономить жилое пространство дома генераторы отопительной системы устанавливают в подвалах, возможна и отдельная установка - в отдельно стоящей подсобной постройке.
Теплообменники возможны грунтовые горизонтальные, грунтовые вертикальные и подводные.
Самые распространенные - это горизонтальные теплообменники. При их устройстве трубопроводы монтируют в отрытые системы траншей, причем глубина укладки должна превышать глубину зимнего промерзания грунтов. Один из существенных минусов горизонтальной прокладки трубопровода теплообменного контура - необходимость в значительной площади для его размещения. Нарушать систему будет нельзя, все растущие зеленые насаждения придется ограничить - деревьев на площадке быть не должно, поскольку корни могут повредить трубопроводы. Все насаждения ограничивают полутора метрами расстояния от зоны размещения коллектора.
Вертикальные теплообменники устанавливают отвесно, габарит получается малым, но стоимость земляных работ, монтажа и трудозатраты резко возрастают по сравнению с горизонтальной прокладкой. Площадь участка не потребуется много, но без бурильной техники работать будет невозможно, поскольку глубина скважин немалая - от полусотни и более двухсот метров. Данный метод считается самым дорогим, но практика показывает, что работа данной установки может быть очень долгой - более 40 лет. Метод подходит для загородных коттеджей с собственным участком, причем за ландшафтный дизайн можно не беспокоиться, система настолько малогабаритна, что практически не затрагивает благоустройство.
Три варианта применения геотермальной отопительной системы
- Наиболее дорогостоящий способ. Глубина котлована требуется минимально 80 метров, дополнительное оборудование, устанавливаемое в котлован и подключенное к трубопроводу - хладагент (антифриз) в резервуаре. При нагреве антифриза жидкость будет подниматься по трубопроводу к геотермальному насосу, отдавать тепловую энергию теплообменнику и возвращаться к резервуару.
- Вторая вариация применима, если под участком или в непосредственной близости имеется грунтовая вода на доступном уровне. Температура подземных вод может быть довольно высокой, и при подъеме грунтовой воды посредством оборудования теплового насоса и охлаждения воды в теплообменном контуре отопительная система здания получает необходимую тепловую энергию.
- Наиболее экономный метод. Отрывка котлована не нужна, но необходимо иметь рядом с участком воду - реку, озеро. На дне водоемов прокладывают зондовые трубопроводы, располагая их вертикально, и получают контур обогрева. Теплообменник в данном случае преобразует тепло воды, поднятой с донных участков водоема. Подводное расположение теплообменного контура возможно, как спиральная прокладка трубопровода, но максимальной глубиной укладки специалисты называют три метра под водой, а площади водоема требуется не меньше, чем двести квадратов.
В странах Европы и США отопление домов энергией земных недр распространено значительно больше, чем в нашей стране. Но альтернативой отоплению газом, электроэнергией, твердотопливными котлами и печами геотермальное отопление на сегодняшний день признано.
Основные плюсы геотермальных отопительных систем:
- Малый расход электроэнергии на обогрев дома.
- Простота конструкции системы, возможность самостоятельной установки.
- Безопасность и абсолютная экологичность системы обогрева. Нет ни загрязнений окружающей среды, ни вредоносных выбросов.
- Дополнительные химические средства, реактивы, топливные ресурсы любого типа не нужны. Требуется только электроэнергия.
- Возгорание, задымление, взрывы с установкой геотермальной системы - больше не фактор риска. Электронасос - единственное оборудование, которое можно классифицировать как сложное и требующее соблюдения мер безопасности.
- Энергоэффективность значительная, а расходы на получение тепловой энергии минимальны.
- При условии качественного монтажа и материалов системы могут работать без ревизий, ремонтов и замен деталей тридцать и более лет.
Отопление солнечным коллектором
При данном способе также не нужно топлива, сжигания, дымоотведения и т. Далее. Принцип работы - преобразование энергии солнечного тепла в бытовую тепловую энергию, при полностью экологичном и безопасном процессе. Для небольших дачных домиков солнечные коллекторы проверены и используются десятки лет, хотя кпд небольших установок невелик. В качестве генераторов электроэнергии солнечные батареи - более современный вариант.
Преимущества обогрева солнечным коллектором для небольшого домика:
- Эксплуатационные затраты на обогрев близки к нулевым, а тепла получается более, чем достаточно. Систему в полной мере можно назвать энергоэффективной.
- В окружающую среду ничего не выбрасывается, полная экологическая безопасность.
- Установка, настойка, эксплуатация и уход за солнечными батареями и коллекторной системой несложная.
- Ни фасад, ни крышу дома солнечные батареи не портят. Вид современный и эстетичный.
Для того, чтобы отапливать дом, используя солнечный коллектор, требуется солнечное местоположение - это условие основное. Работа коллектора зависит также и от климата местности, ландшафта, затенения крыши здания рядом стоящими постройками, видом крыши и многими другими факторами. Несмотря на сложности, владельцы частных домов не только устанавливают у себя на крышах солнечные батареи, но и изготавливают данные аппараты своими руками. Для сборки солнечных коллекторов не требуются ни запредельно дорогостоящие, ни экзотические детали и материалы.
О принципе работы гелиоустановок
Модели, предлагаемые современным рынком, имеют конструктивные различия, но принцип работы у всех солнечных коллекторов одинаков - сбор энергии солнечных лучей и трансформация этой энергии в тепловую. Производительность данных приборов удивляет - за половину суток, или солнечный день коллектор берет столько энергии, что на выдаче может составить более полутора тысяч кВт - это отличная производительность. Причем сбор энергии идет и в дождик, и в облачную погоду, и отопление загородного дома возможно обеспечить на высоком уровне. По КПД солнечных установок - всего 60-65%, это связано с особенностями установок, обуславливающими потери тепла. Основа солнечных уловителей - особый поверхностный слой, улавливающий лучевую энергию и аккумулирующий тепло после трансформации этой энергии. Европейские страны, даже северные, где мало солнца, служат доказательством эффективности солнечных установок, поскольку солнечные коллекторы считают там обычным, постоянным явлением, а отнюдь не новшеством или экзотикой. К коллекторам подсоединяют даже дровяные камины, чем снимают проблемы получения горячей воды для частного дома. Для более эффективной работы системы обогрева в нее включают насос. Потребление электроэнергии для насосов не так значительно - годовое значение примерно 350-500 кВт/час.
Несколько видов солнечных уловителей
Воздушные. Принцип концентрации энергии - парниковый эффект. Поверхностный слой из стекла, или пленочного покрытия, или поликарбоната. При прохождении ультрафиолета через этот слой происходит его поглощение окрашенным в черное теплоприемником. От теплоприемной детали нагревается воздух снизу пленочного слоя, и это тепло поступает для обогрева помещений.
Подвижный. Солнечные лучи распространяются не всегда равномерно по всем сторонам света, и для полноценной «ловли» солнышка разработаны системы с датчиками освещения. Эти встроенные датчики работают на максимальный сбор энергии, поворачивая поверхности аккумуляторов за ходом солнечных лучей. Способ ориентации коллекторов может быть технически различным - поворачиваться может и зеркало, и сам коллектор, и зеркало вместе с нагревателем. Весьма эффективная система и оборудование, но и стоимость по сравнению с плоскими и воздушными коллекторами в несколько раз больше.
Плоский. Можно охарактеризовать данное оборудование как ящик, неподвижный и довольно компактный, а цвет - черный. Поверхности стеклянные. При солнечном дне работа коллектора составит не менее восьми часов. По причине недорогой цены плоский коллектор довольно популярен. Под защитным стеклом находиться система из медных трубок, встроенных в слой поглотителя высокой степени абсорбции, а снизу - теплоизолирующий слой. Рамная конструкция оконтурена алюминиевыми профилями.
Трубчатый. Черная трубка заполнена жидкостью-теплоносителем, и суммарный метраж этих труб очень значительный, поскольку они уложены в ряды с небольшим интервалом. Имеется различие температуры на входе и выходе, что и вызывает циркуляцию теплоносителя. Площадь поверхности, имеющая поглощающие энергию солнечных лучей свойства, также значительна.
Вакуумный. Ничем не отличается от приборов с трубчатым строением, но сами трубки устроены более эффективно. «Трубопровод» коаксильный, одна трубочка в другой, причем внутренняя медная трубка, которая и снимает тепло с абсорбера, имеющего высокоселективное покрытие, имеет U - образное строение. Между вакуумированной ударопрочной трубкой из бромосиликатного стекла имеется вакуум, как видно из названия.
Концентратор. Техническое устройство данных систем сложное. Это расчетная комбинация большого числа установок-рефлекторов, часть из них является зеркалами, часть - рефлекторами. Происходит сбор солнечных лучей с поверхностей крупных элементов и последующая передача на поглотительные элементы. Система поворотная, мобильная и следует за солнцем, для чего оснащается датчиками и механизмом движения.
Распределительный. Необходим для отопления системами теплых полов. Для коллектора разработаны вертикальные вставки, дающие возможность выполнять гидравлические настройки системы. Имеется автономная система - концевые заглушки, шаровые краны, термометр. Главное преимущество данного распределителя - перепады давления в системе регулируются.
О простейший моделях и ручной сборке гелиоуловителей
Ручная сборка коллекторов отопления возможна, и народные умельцы-домовладельцы доказывают это, причем применяя поражающие воображение материалы. В ход идут не только оцинковка и стальные бочки большого объема - от 150 литров, но не больше, чем 200 литров: такой домашний коллектор устанавливается на солнечной крыше и дает горячую воду для душа целый солнечный летний день. Эти простейшие, но очень эффективные летом устройства знакомы всем и заслужили всенародную любовь. Дешево и сердито, что называется. Причем принцип тот же - сбор и аккумулирование солнечной энергии. но что действительно поражает - неплохо работают домашние гелиоколлекторы, собранные из старых холодильников. главная деталь - змеевик, кроме него нужна фольга, трубопроводы, корпус из бочки и фольга.
Безопасные для окружающей среды и эффективные гелиоустановки - это отопительные системы будущего, причем уже сейчас возможно самостоятельное устройство простейшей рабочей модели, и неплохая экономия ресурсов при посезонном отоплении.
