Альтернативное отопление дома своими руками
Великий ученый Николо Тесла утверждал, что мы живем в океане бесплатной энергии. Но освоить этот многообещающий ресурс в полной мере оказалось совсем не просто и нам еще только предстоит это сделать. Чаще всего нетрадиционные способы отопления применяются в частных домах.
Альтернативное отопление дома своими руками — это попытка зачерпнуть из того самого океана хоть малую толику его драгоценного содержимого, уменьшив тем самым кабальную нефтегазовую зависимость. Попробуем выяснить, какие альтернативные системы отопления частного дома доступны сегодня идущему в ногу со временем домовладельцу и что ему понадобится для их реализации.
Энергия Солнца Альтернативная энергия частного дома может быть получена от солнца. В свете того факта, что в каких-нибудь 150-ти млн. км от нас находится громадный термоядерный реактор с размерами, в тысячи раз превышающими размеры нашей планеты, энергетические трудности человечества представляются довольно нелепыми.
На сегодняшний день придумано два вида устройств, позволяющих отапливать дом с помощью энергии солнечного излучения: батареи и коллекторы.
Солнечные батареи
Если элемент, состоящий из двух полупроводниковых материалов с различным типом проводимости, вынести на солнце, он начнет генерировать электрический ток. Целая группа таких источников будет вполне в состоянии запитать небольшой конвектор или электрокотел.
Одна беда: КПД современных солнечных батарей составляет 20% — 30%, поэтому в высоких широтах, где наблюдается недостаток солнечного излучения, их применение окажется неоправданным.
Солнечные коллекторы
Гораздо выгоднее использовать солнечное тепло напрямую, без преобразования в электроэнергию и обратно. Гелиоколлектор – это конструкция из множества имеющих черный цвет трубочек, по которым циркулирует теплоноситель – вода, пропиленгликоль (антифриз) или воздух. Последний, погревшись на солнышке, отправляется в систему отопления, где и отдает получено тепло.
Наиболее эффективный вариант – вакуумный гелиоколлектор. Здесь трубки с теплоносителем помещены в прозрачный контейнер, из которого откачивается воздух. Вакуумная оболочка предотвращает утечки накопленного коллектором тепла в окружающую среду. КПД такой конструкции составляет 95% — 98%.
Вакуумный гелиоколлектор представляет собой довольно хрупкую конструкцию, поскольку прозрачные контейнеры, о которых шла речь выше, изготавливаются из стекла. Не стоит размещать такие установки в регионах, где имеют место частые бури и ураганы.
Энергия ветра Бесчисленные гигаватты энергии заключены и в воздушных потоках, постоянно омывающих Землю. Ничего особенного для ее извлечения придумывать не нужно, достаточно собрать всем известную конструкцию из нескольких лопастей, вращающихся на горизонтальной оси. Только в наши дни с помощью такого устройства приводят в движение не жернова, как в старинных мельницах, а ротор электрогенератора.
Изобретателями Савониусом и Дарье были предложены варианты установок с вертикальным расположением оси, но они оказались менее производительными, чем классический ветряк. Ветрогенераторы, как и солнечные батареи, не отличаются стабильностью: то они работают с избыточной производительностью, то вообще прекращают генерировать электроэнергию.
К тому же, ее качество оставляет желать лучшего, ведь сила ветра, как и интенсивность солнечного излучения, из-за погодных условий постоянно меняется. По этой причине такие установки обычно подключают через специальное устройство – контроллер – к аккумулятору.
Здесь лишняя энергия накапливается, затем она через еще одно устройство – инвертор – расходуется на питание электрообогревателей.
Проблема в том, что срок эксплуатации аккумулятора составляет всего 5 лет, а стоимость его замены сводит всю выгоду от применения альтернативного отопления на нет.
Предложено более экономичное решение: ветровой или солнечный генератор подключается параллельно одной из розеток, а на вводе в дом устанавливается механический электросчетчик (их еще называют дисковыми). Особенность этих счетчиков состоит в том, что они, в отличие от современных электронных, могут отматываться при протекании электротока в обратном направлении.
При такой схеме подключения избыточные киловатт-часы от ветрогенератора будут поступать в централизованную электросеть, вызывая тем самым уменьшение показаний счетчика и, соответственно, сумм в счетах от поставщика электроэнергии.
Оптимальным видом солнечных батарей для нашей страны можно считать поликристаллические кремниевые элементы.
Они имеют меньший КПД, чем монокристаллические, зато сохраняют высокий уровень производительности даже в пасмурную погоду.
Геотермальное отопление
Весьма остроумное устройство – тепловой насос – позволяет получить тепло даже от, казалось бы, довольно прохладных (их еще называют низкопотенциальными) источников. Таковыми являются грунт, залегающий на 2-метровой глубине, придонные слои воды в покрытом коркой льда пруду и даже морозный зимний воздух.
Вообще говоря, тепловым насосом пользуется каждый, у кого есть холодильник или кондиционер, но мало кто задумывался о возможности применения этого изобретения для бесплатного отопления дома. В тепловом насосе циркулирует специальный газ – хладагент.
При расширении он, как и все газы, охлаждается и начинает вбирать тепло от одного из вышеуказанных источников. Затем газ сжимается, что сопровождается его нагревом до температуры в 50 – 70 градусов. Теперь он сам становится источником тепла для рабочей среды, циркулирующей в системе отопления.
Отдав часть своей внутренней энергии, хладагент снова охлаждается в расширительной камере и весь цикл повторяется сначала. Конечно, для работы теплового насоса необходима электроэнергия (главным ее потребителем является компрессор), но зато на каждый ее кВт приходится 3 – 5 кВт полученного тепла.
Самый недорогой, но и наименее производительный тепловой насос представляет собой сплит-систему, у которой испаритель и теплообменник поменяли местами. Более продуктивно работают системы, «перекачивающие» тепло грунта или водоема.
Их неотъемлемая часть – наружный контур значительных размеров. Из-за высокой стоимости его монтажа и самого насоса у нас этот вариант альтернативного отопления пока не получил массового распространения.
Инфракрасное (ИК) отопление
По способу передачи тепла ИК-обогреватели значительно отличаются от привычных нам конвекторов и радиаторов, поэтому их также часто причисляют к альтернативным видам отопления. Тепловая энергия, вырабатываемая традиционными отопительными приборами, попадает к человеку очень сложным путем: сначала нагревается контактирующий с радиатором или ТЭНом воздух, затем он устремляется под потолок и только потом, постепенно остывая, медленно опускается вниз, где и отдает нам, людям, свое тепло.
Разумеется, этот процесс сопровождается теплопотерями, которые имеют место даже при хорошо утепленных ограждающих строительных конструкциях. ИК-отопление данного недостатка полностью лишено.
Приборы этой группы основную часть тепловой энергии излучают в пространство в виде электромагнитных волн, свободно проникающих сквозь воздушную среду и «оседают» непосредственно на объекте – человеке, растении или животном, — который и нужно согреть. За счет направленной передачи тепла удается сэкономить до 50% электроэнергии. Стоят ИК-обогреватели совсем недорого, поэтому их можно считать наиболее доступной и простой в установке формой альтернативного отопления.
Если вас смущает недостаток места в помещении, сделайте выбор в пользу пленочного ИК-нагревателя. Это изделие имеет вид тонкого полотна, которое можно закрепить на потолке, стене, или расстелить на полу. Комната при этом останется абсолютно свободной, а о присутствии отопительного прибора можно будет догадаться только по приятному теплу.
Заключение
Желающих воспользоваться возобновляемыми источниками энергии для организации системы отопления дома останавливает только одно обстоятельство: солнечные батареи, коллекторы, ветрогенераторы и сопутствующие им компоненты стоят пока очень дорого. Надежду вселяет тот факт, что технологии производства этих устройств постоянно совершенствуются, поэтому со временем они будут становиться все более доступными.