Mūsdienu termins "alternatīva" ir aizgūts no latīņu valodas ( alternatus– cits) par nepieciešamību izvēlēties no vairākām iespējām vai norādīt katru no šīm apsvērtajām iespējām.
Enerģijas avoti apkurei
Tradicionālais veids
Tradicionālās dzīvokļa vai privātmājas apkures metodes prasa apkures sistēmas sakārtošanu, kas ietver:
- siltuma avots, kas kurināmā sadegšanas enerģiju vai tīkla elektroenerģijas enerģiju pārvērš siltumenerģijā;
- siltummainis siltumenerģijas pārnešanai no enerģijas nesēja uz siltumnesēju, turpmākai siltuma sadalei uz siltuma patēriņa punktiem;
- slēgta cauruļvada ķēde, pa kuru dabiskā vai piespiedu veidā tiek stimulēta dzesēšanas šķidruma kustība;
- sildīšanas ierīces, kas sadala siltumu no dzesēšanas šķidruma uz telpas vidi.
Zemāk redzamajā attēlā ir parādīta apkures sistēmas struktūra ar apkures katlu kā siltuma avotu un siltuma patēriņa punkti radiatoru un grīdas apsildes veidā.
Privātmājas tradicionālās apkures sistēmas uzbūve Trūkumi
Lielākajai daļai apkures sistēmu veidu apkures katli ir siltumenerģijas avoti. Tajos tiek sadedzināta gāze, šķidrais vai cietais kurināmais, lai izmantotu degvielas sadegšanas siltumu dzesēšanas šķidruma sildīšanai (tā sauktie gāzes, šķidrā kurināmā un cietā kurināmā katli).
Vēl viena iespēja dzesēšanas šķidruma sildīšanai apkures katla siltummainī ir izmantot tīkla elektrības enerģiju (elektriskie apkures katli).
Katram apkures katla tipam un atbilstošajam enerģijas nesējam ir noteiktas negatīvas īpašības, kas ietekmē tā lietošanas efektivitāti:
- Gāzes apkures katli ir plaši izplatīti gāzes pieejamības dēļ.
Negatīvie faktori, kas pavada gāzes izmantošanu apkurei, ir:
- pieslēgšanas gāzesvadam organizatoriskā un tehniskā sarežģītība;
- aizdegšanās vai sprādziena draudi, ja tiek pārkāpti gāzes apkures iekārtu ekspluatācijas noteikumi vai nepareiza uzstādīšana ar savām rokām;
- pieaugošās gāzes resursu cenas.
- Elektriskie apkures katli ir visvieglāk uzstādīt un uzturēt ar savām rokām. Būtiskākie trūkumi ir:
- iekārtu nepastāvība - kad strāvas padeve tiek izslēgta, siltuma plūsma apkures sistēmā apstājas;
- augsti elektroenerģijas tarifi.
- Šķidrā kurināmā katli kā siltumenerģijas avoti ir diezgan grūti darbināmi. No negatīvā mēs atzīmējam šādus faktorus:
- šķidrās degvielas augstās izmaksas, tās piegādes un drošas uzglabāšanas sarežģītība;
- troksnis darbā
- nepatīkamas smakas, sadedzinot degvielu.
Mājas katlu telpa ar eļļas katlu - Cietā kurināmā katli uz oglēm, kūdras, malkas vai granulām pārsteidz ar kurināmā resursu lētumu un enerģētisko neatkarību darbībā, taču tiem ir savi trūkumi:
- degviela, kas ar savām rokām iekrauta katla krāsnī, ātri izdeg;
- degvielas iekraušanas procesa automatizācijas trūkums;
- nepieciešamība pastāvīgi vizuāli uzraudzīt katla darbību.
Visām iepriekšminētajām apkures sistēmām ir divi kopīgi trūkumi:
- tie darbojas ar neatjaunojamiem siltumenerģijas avotiem - kurināmais tiek pilnībā sadedzināts bez jebkādas reģenerācijas iespējas;
- iekārtu ekspluatācijai, kas dedzina dabas resursus vai izmanto centralizēti piegādāto elektroenerģiju, tiek veikta pastāvīga samaksa par izlietotās enerģijas apjomu un pakalpojumu sniedzējiem par tās nodrošināšanu.
Zemāk redzamajā attēlā parādīta sašķidrinātās gāzes piegāde gāzes apkurei mājās.
Sašķidrinātās gāzes piegāde privātmājai Nianses, kurām jāpievērš uzmanība:
- Tik ērta un pazīstama privātmājas apkure, dedzinot neatjaunojamos organiskos resursus, noved pie katastrofālas dabas kurināmā rezervju samazināšanās par naudu no mūsu pašu kabatas! Protams, fosilā kurināmā cenas pastāvīgi pieaugs.
- Degvielas sadegšanu pavada oglekļa dioksīda un gaistošo toksisko sadegšanas produktu emisijas, kā arī izkrīt darva un sodrēji.
- Katrs organiskās degvielas patērētājs ir spiests aprīkot papildu telpas:
- degvielas uzglabāšanai;
- tā sadedzināšanai ar sadegšanas produktu izdalīšanos atmosfērā.
Alternatīvās apkures koncepcija
Apsverot alternatīvas mājas apkures iespējas, jums ir jāizlemj par pašu koncepciju.
Alternatīvi privātmājas siltuma avoti ietver divus būtiski atšķirīgus aprīkojuma veidus:
- Ierīces, kas darbojas papildus pašu uzstādītam elektriskajam vai gāzes katlam. Nez kāpēc apkures katls, kas darbojas ar gāzi vai elektrību, nenodrošina pilnu siltumu visas ēkas apkures sistēmai.
Galveno apkures jaudu nodrošina katls, un maksimālās slodzes laikā vai ārpus sezonas tā darbību atbalsta alternatīvi avoti. Šajā gadījumā alternatīva apkure būs, piemēram, granulu katls, ko dari pats, vai atkritumu sadedzināšanas iekārta un pat infrasarkanie sildītāji.
- Ierīces, kas pilnībā aizstāj katlu ar gāzi, elektrību vai citu tradicionālu enerģijas avotu. To siltuma jauda ir pietiekama, lai nodrošinātu alternatīvu mājas apkuri.
Izplatītākās alternatīvas mājokļu apkurei, nededzinot gāzi un citu fosilo kurināmo, ir tehnoloģijas, kurās tiek izmantota dabas resursu enerģija – siltums no zemes dzīlēm, geizeri, saules gaisma un klimatiskie procesi – vējš, okeāna paisums.
Māja aprīkota ar saules paneļiem Mūsdienīgas apkures metodes
Projektu praktiskā īstenošana par dabas resursu un parādību enerģijas izmantošanu kā alternatīvu siltuma avotu mājokļa apkurei visplašāk skar:
- saules gaismas enerģija (saules siltuma sistēmas);
- vēja enerģija (vēja enerģija);
- siltās zemes iekštelpu enerģija (ģeotermālie sūkņi).
Tiek atzīmētas divas iespējas dabas enerģijas praktiskai pielietošanai privātmājas alternatīvās apkures vajadzībām:
- dabas parādības enerģijas pārveidošana elektroenerģijā, kas pēc tam tiks izmantota autonomai apkurei, tas ir, mājas apkurei no sava iekšējā elektroenerģijas avota;
- apkures sistēmas darba dzesēšanas šķidruma tieša sildīšana.
Saules sistēma
Sakārtojot saules apkures sistēmas ar savām rokām, tiek izmantotas abas saules starojuma iespējas:
- Saules gaismas enerģijas pārvēršana elektroenerģijā, izmantojot saules paneļus.
Saules baterijas ir pieņemts saukt par pusvadītāju fotoelektronisko pārveidotāju grupu, kas apvienota vienā kopējā modulī, lai ražotu elektroenerģiju. Vairāki saules moduļi veido ķēdi, lai nodrošinātu privātmāju ar noteiktu elektroenerģijas daudzumu.
Katra saules moduļa jauda var būt no 50 līdz 300 vatiem. Zemāk redzamajā attēlā parādīts saules paneļu izmantošanas princips alternatīvai ēkas autonomai apkurei.
Mājas apkures shēma, izmantojot saules paneļus Saules sistēmas darbības princips:
- no saules moduļa pārveidotā gaismas plūsma nonāk akumulatora blokā;
- akumulatori rada līdzstrāvu, kas tiek nosūtīta uz invertoru;
- inverterī līdzstrāva tiek pārveidota par maiņstrāvu, ko izmanto apkures sistēmas sildelementu sildīšanai.
Saules paneļi var ražot tikai elektroenerģiju. Tie nerada siltumenerģiju, nepārveidojas un neuzkrājas. Tie darbojas vienlīdz efektīvi salnā dienā vai pie pozitīvas apkārtējās vides temperatūras, jo tiem ir svarīga krītošās saules plūsmas intensitāte.
- Saules kolektoru izmantošana tiešai ūdens sildīšanai.
Privātmāju celtniecībā populārāka ir saules kolektoru uzstādīšana alternatīvai apkurei, nevis saules paneļu uzstādīšana. Kolektori pārvērš saules gaismas plūsmas tieši siltumenerģijā, apejot elektrības veidošanos.
Apkures kolektoriem, ko dari pats, ir plašs dizains, ko var iedalīt divos veidos:
- plakanie kolektori, kas sastāv no absorbētājiem - elementiem, kas absorbē saules gaismu (vienkāršākajā gadījumā - metāla plāksnes vai melnas loksnes), kas savienotas ar cauruļvadu sistēmu;
- cauruļu kolektori, kas samontēti no stikla caurulēm, kuru iekšpusē ir ievietots tērauda absorbētājs.
Zemāk esošajā attēlā ir parādīta viena no iespējām, kā "dari pats" izgatavot saules kolektoru ar vara caurulēm, kas ievietotas absorbētājā dzesēšanas šķidruma sildīšanai.
Caurulēs tiek iesūknēts dzesēšanas šķidrums ar minimālu kristalizācijas slieksni. Krievijas vidienē ieteicams lietot 60% propilēnglikola ūdens šķīdumu ar kristalizācijas sākuma temperatūru -39 0 C.
Vara caurules saules kolektors Abu veidu kolektoru sistēmas tiek montētas uz mājas jumta slīpās daļas. Zemāk redzamajā attēlā parādīts ēkas apkures princips, izmantojot kolektoru.
Saules kolektorā uzkarsētais dzesēšanas šķidrums (sarkanā līnija) nonāk bufertvertnē, kas darbojas kā siltuma akumulators un automatizēta temperatūras uzturēšanas sistēma apkures un karstā ūdens kontūros.
Ja mākoņainās dienās pietrūkst ienākošā siltuma, ūdens bufertvertnē tiek uzsildīts ar citu pieejamu siltuma avotu, piemēram, ūdeni no gāzes katla, kas ir galvenais apkures sistēmas siltuma avots.
Pateicoties automatizācijai, temperatūra apkures sistēmā tiek pastāvīgi uzraudzīta. Naktīs saules siltuma trūkums tiek kompensēts, pievienojot sildelementu, lai uzturētu komfortablu temperatūras līmeni.
Apkures sistēmas darbības princips no saules kolektora mājas vēja enerģija
Gaisa plūsmu kinētiskās enerģijas izmantošana privātmājas apkures vajadzībām tiek veikta divos virzienos:
- Vēja kinētiskās enerģijas pārvēršana elektroenerģijā, rotējot īpašu vēja ģeneratoru rotoru.
Iegūtā elektroenerģija tiek uzkrāta akumulatoros un pēc vajadzības caur invertoriem (līdzīgi saules apkures tehnoloģijai) tiek izmantota ūdens sildīšanai apkures sistēmā. Klusā laikā apkures ierīces pieslēgtas vispārējam elektrotīklam.
- Vēja turbīnas rotējošā rotora enerģijas pārvēršana siltumenerģijā dzesēšanas šķidruma tiešai sildīšanai, izmantojot VTG virpuļsiltuma ģeneratorus.
Privātmāju būvniecībā dominējošā metode ir tādu ierīču izgatavošana un uzstādīšana, kas sastāv no vējdzirnavām, ģeneratora un akumulatora, lai paši ražotu elektroenerģiju. Dizains valdzina ar savu vienkāršību un pašmontēšanas iespēju.
Vēja ģeneratori viens no otra atšķiras pēc šādiem rādītājiem:
- rotācijas ass atrašanās vieta - vertikāla vai horizontāla;
- dzenskrūves lāpstiņu skaits;
- skrūves solis.
Zemāk redzamajā attēlā redzama māja, kas aprīkota ar vēja turbīnām ar horizontālu rotācijas asi.
Vēja turbīnas privātmājas elektroapgādei Ģeotermālie (siltumsūkņi).
Ierīces, kas spēj izmantot zemes iekštelpu ģeotermālo enerģiju, ļauj privātmāju īpašniekiem ievērojami ietaupīt uz gāzi vai cita veida kurināmo, apsildot māju. Siltumenerģija tiek iegūta tieši no zemes dzīlēm vai no rezervuāra dibena, izmantojot ierīci, ko sauc par siltumsūkni.
Siltumsūkņa darbības princips ir līdzīgs saldēšanas iekārtas darbībai, izmantojot freonu:
- kad šķidrais freons ievērojamā dziļumā iet caur caurulēm rezervuārā vai urbtā akā, kurā pat ziemā tiek uzturēta pozitīva temperatūra, freons sāk iztvaikot, pārvēršoties gāzveida stāvoklī;
- freona gāzveida fāze paceļas uz augšu un nonāk kompresorā, kas to spēcīgi saspiež;
- saspiežot gāzi ierobežotā tilpumā, tā tiek uzkarsēta līdz 80 grādiem C;
- freons tiek atdzesēts siltummainī;
- droseļvārsta kamerā temperatūras un spiediena pazemināšanās dēļ freons atkal pārvēršas šķidrumā;
- cikls tiek atkārtots.
Siltumsūkņi ir energoatkarīgi agregāti, tomēr elektroenerģijas patēriņš iekārtas darbībai ir nesamērīgi mazāks, nekā tas būtu nepieciešams dzesēšanas šķidruma tiešai elektriskai uzsildīšanai.
Dzesēšanas šķidruma temperatūra apkures sistēmā ar ģeotermālajām ierīcēm nepārsniedz 50 grādus, kas radiatoru apkurei ir par maz, bet “siltajām grīdām” pilnīgi pietiek.
Siltumsūkņi strukturāli atšķiras ar freona sildīšanas tehnoloģiju, līdz tas pāriet gāzveida stāvoklī. Atkarībā no "zema līmeņa siltuma" avota izdala:
- ūdens iekārtas siltuma iegūšanai no virszemes rezervuāriem vai pazemes gruntsūdeņiem;
- māla, "atņemot" siltumu no zemes;
- gaiss.
Klasificējot ģeotermālās ierīces, tiek ņemts vērā arī dzesēšanas šķidruma veids apkures sistēmā - ūdens vai gaiss. Attiecīgi ierīces saņem apzīmējumus "augsne - ūdens", "augsne - gaiss", "ūdens - ūdens" utt.
Video par apkuri
Kā ar savām rokām organizēt ekonomisku apkuri mājās, ir aprakstīts tālāk esošajā videoklipā.
Loģika, pārejot uz alternatīvo apkuri, ir ne tikai ietaupīt naudu, pērkot gāzi vai apmaksājot elektrības rēķinus.
Protams, neatjaunojamās enerģijas cenas kāpj debesīs. Bet kā gan lai neatceras D. Mendeļejeva vārdus, kurš teica: “Eļļu dedzināt ir tas pats, kas sildīt plīti ar banknotēm”?
Nav saprātīgi dedzināt tonnas ogļu vai desmitiem kubikmetru malkas, lai apsildītu pieticīgu telpu un vienlaikus radīt neatgriezenisku kaitējumu apkārtējās ekoloģijas tīrībai.
Daudzās valstīs alternatīvi apkures un energoapgādes veidi atsevišķai dzīvojamai ēkai ir pieprasītāki par tradicionālajām apkures metodēm. Apkures iekārtu tirgus ir piepildīts ar inovatīvām alternatīvām apkures ierīcēm, kuru klāsts nepārtraukti paplašinās.
Gaiss-ūdens siltumsūknis Saskarsmē ar
