Съвременният термин "алтернатива" е заимстван от латински език ( alternatus– друго) за необходимостта да се избере от няколко възможности или да се посочи всяка от тези разглеждани възможности.
Източници на енергия за отопление
Традиционният начин
Традиционните методи за отопление на апартамент или частна къща изискват подреждане на отоплителна система, която включва:
- източник на топлина, който преобразува енергията от изгаряне на гориво или енергията на мрежовото електричество в топлинна енергия;
- топлообменник за пренос на топлинна енергия от енергиен носител към топлоносител, за последващо разпределение на топлината до точките на потребление на топлина;
- затворена тръбопроводна верига, през която движението на охлаждащата течност се стимулира по естествен или принудителен начин;
- отоплителни устройства, които разпределят топлината от охлаждащата течност към околната среда на помещението.
Фигурата по-долу показва структурата на отоплителна система с котел като източник на топлина и точки на потребление на топлина под формата на радиатори и подово отопление.
Структурата на традиционната отоплителна система на частна къща Недостатъци
За повечето видове отоплителни системи отоплителните котли са източници на топлинна енергия. В тях се изгарят газ, течни или твърди горива, за да се използва топлината от изгаряне на горивото за загряване на охлаждащата течност (т.нар. котли на газ, течно гориво и твърдо гориво).
Друг вариант за нагряване на охлаждащата течност в топлообменника на отоплителния котел е използването на енергията на електрическата мрежа (електрически котли за отопление).
Всеки тип котел и съответния енергиен носител има определени отрицателни характеристики, които влияят върху ефективността на използването му:
- Газовите котли са широко разпространени поради наличието на газ.
Отрицателните фактори, съпътстващи използването на газ за отопление, са:
- организационна и техническа сложност на присъединяването към газопровода;
- заплахата от запалване или експлозия в случай на нарушаване на правилата за експлоатация на газово отоплително оборудване или неправилна инсталация от собствени ръце;
- повишаване на цените на газовите ресурси.
- Електрическите котли са най-лесните за инсталиране и поддръжка със собствените си ръце. Най-съществените недостатъци са:
- нестабилност на оборудването - когато захранването е изключено, потокът на топлина в отоплителната система спира;
- високи тарифи за електроенергия.
- Котлите на течно гориво като източници на топлинна енергия са доста трудни за експлоатация. От негативното отбелязваме следните фактори:
- високата цена на течното гориво, сложността на доставката и безопасното му съхранение;
- шум по време на работа
- неприятни миризми при изгаряне на гориво.
Домашно котелно с нафтов котел - Котлите на твърдо гориво на въглища, торф, дърва или пелети впечатляват с евтиността на горивните ресурси и енергийната независимост при работа, но те имат своите недостатъци:
- горивото, заредено със собствените си ръце в пещта на котела, бързо изгаря;
- липса на автоматизация на процеса на зареждане с гориво;
- необходимостта от постоянно визуално наблюдение на работата на котела.
Всички горепосочени отоплителни системи имат два общи недостатъка:
- работят на невъзобновяеми източници на топлинна енергия - горивото изгаря напълно без възможност за възстановяване;
- експлоатацията на оборудване, което изгаря природни ресурси или използва централно доставяна електроенергия, е придружено от постоянно плащане за обема на изразходваната енергия и доставчиците на услуги за нейното предоставяне.
Фигурата по-долу показва доставката на втечнен газ за отопление на газ у дома.
Доставка на втечнен газ до частна къща Нюанси, които изискват внимание:
- Такова удобно и познато отопление на частна къща чрез изгаряне на невъзобновяеми органични ресурси води до катастрофално намаляване на запасите от естествено гориво за пари от собствения ни джоб! Естествено, цените на изкопаемите горива непрекъснато ще се покачват.
- Изгарянето на горивото е придружено от емисии на въглероден диоксид и летливи токсични продукти на горенето, а катран и сажди изпадат.
- Всеки потребител на биологично гориво е принуден да оборудва допълнителни помещения:
- за съхранение на гориво;
- за неговото изгаряне с отделяне на продукти от горенето в атмосферата.
Алтернативна концепция за отопление
Когато обмисляте алтернативни опции за отопление на дома, трябва да вземете решение за самата концепция.
Алтернативните източници на топлина за частна къща включват два фундаментално различни вида оборудване:
- Устройства, които работят в допълнение към самостоятелно инсталиран електрически или газов котел. По някаква причина котел, работещ на газ или електричество, не осигурява пълна топлина за отоплителната система на цялата сграда.
Основната отоплителна мощност се осигурява от котела, а през периода на пикови натоварвания или извън сезона, алтернативни източници поддържат неговата работа. В този случай алтернативното отопление ще бъде например котел на пелети „направи си сам“ или агрегат за изгаряне на отпадъци и дори инфрачервени нагреватели.
- Устройства, които напълно заместват котела на газ, електричество или друг традиционен енергиен източник. Топлинната им мощност е достатъчна за осигуряване на алтернативно отопление на дома.
Най-често срещаните алтернативи за отопление на жилища без изгаряне на газ и други изкопаеми горива са технологии, които използват енергията на природните ресурси – топлина от земните недра, гейзери, слънчева светлина и климатични процеси – вятър, океански прилив.
Къща оборудвана със слънчеви панели Съвременни методи за отопление
Практическото изпълнение на проекти за използване на енергията на природните ресурси и явления като алтернативен източник на топлина за отопление на жилище засяга най-широко:
- енергия на слънчевата светлина (слънчеви топлинни системи);
- вятърна енергия (вятърна енергия);
- енергия на топли земни вътрешности (геотермални помпи).
Отбелязват се два варианта за практическо приложение на естествената енергия за нуждите на алтернативно отопление на частна къща:
- преобразуване на енергията на природен феномен в електрическа енергия, която след това ще се използва за автономно отопление, тоест отопление на къщата от собствен вътрешен източник на електричество;
- директно нагряване на работната охлаждаща течност на отоплителната система.
Слънчева система
При подреждането на слънчеви отоплителни системи със собствените си ръце се използват и двете опции за слънчево излъчване:
- Преобразуване на енергията на слънчевата светлина в електрическа енергия с помощта на слънчеви панели.
Прието е слънчевите батерии да се наричат група от полупроводникови фотоелектронни преобразуватели, комбинирани в един общ модул за генериране на електричество. Няколко соларни модула създават верига за осигуряване на частна къща с определено количество електроенергия.
Мощността на всеки соларен модул може да бъде от 50 до 300 вата. Фигурата по-долу показва принципа на използване на слънчеви панели за алтернативно автономно отопление на сграда.
Схема за отопление на къща със слънчеви панели Принципът на действие на слънчевата система:
- от соларния модул преобразуваният светлинен поток влиза в батерията;
- батериите генерират постоянен ток, който се изпраща към инвертора;
- в инвертора постоянният ток се преобразува в променлив ток, който се използва за нагряване на нагревателните елементи в отоплителната система.
Слънчевите панели могат да генерират само електричество. Те не създават топлинна енергия, не се трансформират и не се натрупват. Те работят еднакво ефективно в мразовит ден или при положителна температура на околната среда, тъй като интензитетът на падащия слънчев поток е важен за тях.
- Използване на слънчеви колектори за директно загряване на вода.
В частното жилищно строителство монтажът на слънчеви колектори за алтернативно отопление е по-популярен от инсталирането на слънчеви панели. Колекторите преобразуват слънчевите светлинни потоци директно в топлинна енергия, заобикаляйки образуването на електричество.
Колекторите за отопление "Направи си сам" имат голямо разнообразие от дизайни, които могат да бъдат разделени на два вида:
- плоски колектори, състоящи се от абсорбатори - елементи, които абсорбират слънчева светлина (в най-простия случай - метални плочи или черни листове), свързани към тръбна система;
- тръбни колектори, сглобени от стъклени тръби, вътре в които е вмъкнат стоманен абсорбатор.
Фигурата по-долу показва един от вариантите на слънчеви колектори "направи си сам" с медни тръби, поставени в абсорбера за нагряване на охлаждащата течност.
В тръбите се изпомпва охлаждаща течност с минимален праг на кристализация. В централна Русия се препоръчва за употреба 60% воден разтвор на пропилей гликол с температура на начало на кристализация -39 0 C.
Меден тръбен слънчев колектор И двата вида колекторни системи се монтират върху наклонената част на покрива на къщата. Фигурата по-долу показва принципа на отопление на сграда с помощта на колектор.
Охлаждащата течност, загрята в слънчевия колектор (червена линия) постъпва в буферния резервоар, който изпълнява ролята на акумулатор на топлина и автоматизирана система за поддържане на температурата в кръговете за отопление и топла вода.
При липса на входяща топлина в облачни дни, водата в буферния резервоар се загрява от друг наличен източник на топлина, например вода от газов котел, който е основният източник на топлина на отоплителната система.
Благодарение на автоматизацията температурата в отоплителната система се следи постоянно. През нощта липсата на слънчева топлина се компенсира чрез свързване на нагревателен елемент за поддържане на комфортно ниво на температурата.
Принципът на работа на отоплителната система от слънчевия колектор домашна вятърна енергия
Използването на кинетичната енергия на въздушните потоци за нуждите на отоплението на частна къща се извършва в две посоки:
- Преобразуване на кинетичната енергия на вятъра в електрическа чрез завъртане на ротора на специални вятърни генератори.
Полученото електричество се съхранява в батерии и при необходимост чрез инвертори (подобно на слънчевата технология за отопление) се използва за загряване на водата в отоплителната система. При тихо време отоплителните уреди са свързани към общата електрическа мрежа.
- Преобразуване на енергията на въртящия се ротор на вятърна турбина в топлинна енергия за директно нагряване на охлаждащата течност с помощта на VTG вихрови топлинни генератори.
Доминиращият метод в частното жилищно строителство е производството и монтажа на устройства, състоящи се от вятърна мелница, генератор и батерия за генериране на собствена електроенергия. Дизайнът завладява със своята простота и възможност за самостоятелно сглобяване.
Вятърните генератори се различават един от друг според следните показатели:
- местоположението на оста на въртене - вертикално или хоризонтално;
- брой перки на витлото;
- стъпка на винта.
Фигурата по-долу показва къща, оборудвана с вятърни турбини с хоризонтална ос на въртене.
Вятърни турбини за захранване на частна къща Геотермални (термични) помпи
Устройствата, които могат да използват геотермалната енергия на вътрешността на земята, позволяват на собствениците на частни къщи значително да спестят газ или други видове гориво при отопление на домовете си. Топлинната енергия се извлича директно от дълбините на земята или от дъното на резервоар с помощта на устройство, наречено термопомпа.
Принципът на работа на термопомпата е подобен на работата на хладилен агрегат, използващ фреон:
- когато течен фреон преминава през тръби на значителна дълбочина в резервоар или в пробит кладенец, в който се поддържа положителна температура дори през зимата, фреонът започва да се изпарява, превръщайки се в газообразно състояние;
- газовата фаза на фреона се издига нагоре и влиза в компресора, който го компресира силно;
- когато газът се компресира в ограничен обем, той се нагрява до 80 градуса С;
- фреонът се охлажда в топлообменника;
- в дроселната камера, поради намаляване на температурата и налягането, фреонът отново се превръща в течност;
- цикълът се повтаря.
Термопомпите са енергозависими агрегати, но консумацията на енергия за работа на устройството е непропорционално по-ниска, отколкото би била необходима за директно електрическо нагряване на охлаждащата течност.
Температурата на охлаждащата течност в отоплителната система с геотермални устройства не надвишава 50 градуса, което не е достатъчно за радиаторно отопление, но за „топли подове“ е напълно достатъчно.
Термопомпите се различават конструктивно по технологията на нагряване на фреон до преминаването му в газообразно състояние. В зависимост от източника на отделяне на "ниско ниво на топлина":
- водни инсталации за получаване на топлина от повърхностни резервоари или подземни подземни води;
- пръстен, "отнемащ" топлина от земята;
- въздух.
При класифицирането на геотермалните устройства се взема предвид и вида на охлаждащата течност в отоплителната система - вода или въздух. Съответно устройствата получават обозначенията "почва - вода", "почва - въздух", "вода - вода" и т.н.
Видео за отопление
Как да организирате икономично отопление у дома със собствените си ръце, е описано във видеото по-долу.
Логиката на преминаване към алтернативно отопление не е само за спестяване на пари за закупуване на газ или плащане на сметки за ток.
Разбира се, цените на невъзобновяемата енергия се покачват до небесата. Но как да не си припомним думите на Д. Менделеев, който каза: „Горенето на олио е същото като нагряване на печката с банкноти“?
Неразумно е да се изгарят тонове въглища или десетки кубически метра дърва за отопление на скромно помещение и в същото време да се нанасят непоправими щети на чистотата на околната среда.
В много страни алтернативните видове отопление и енергоснабдяване за индивидуална жилищна сграда са по-добри по търсене от традиционните методи за отопление. Пазарът на отоплително оборудване е изпълнен с иновативни алтернативни отоплителни уреди, чийто обхват непрекъснато се разширява.
Термопомпа въздух-вода Във връзка с
