Współczesny termin „alternatywa” jest zapożyczony z języka łacińskiego ( alternatus– inne) ze względu na konieczność wybrania spośród kilku możliwości lub wskazania każdej z rozważanych możliwości.
Źródła energii do ogrzewania
Tradycyjny sposób
Tradycyjne metody ogrzewania mieszkania lub domu prywatnego wymagają zaaranżowania systemu grzewczego, w skład którego wchodzą:
- źródło ciepła, które zamienia energię spalania paliwa lub energię elektryczną sieci na energię cieplną;
- wymiennik ciepła do przenoszenia energii cieplnej z nośnika energii na nośnik ciepła, w celu późniejszego rozprowadzenia ciepła do punktów poboru ciepła;
- zamknięty obwód rurociągu, przez który ruch chłodziwa jest stymulowany w sposób naturalny lub wymuszony;
- urządzenia grzewcze, które rozprowadzają ciepło z chłodziwa do otoczenia pomieszczenia.
Poniższy rysunek przedstawia budowę instalacji grzewczej z kotłem jako źródłem ciepła oraz punktami poboru ciepła w postaci grzejników oraz ogrzewania podłogowego.
Struktura tradycyjnego systemu ogrzewania domu prywatnego Wady
Dla większości typów systemów grzewczych źródłami energii cieplnej są kotły grzewcze. W nich spalane są paliwa gazowe, płynne lub stałe w celu wykorzystania ciepła spalania paliwa do podgrzania chłodziwa (tzw. kotły gazowe, na paliwo płynne i na paliwo stałe).
Inną opcją podgrzewania chłodziwa w wymienniku ciepła kotła grzewczego jest wykorzystanie energii elektrycznej z sieci (elektryczne kotły grzewcze).
Każdy rodzaj kotła i odpowiadający mu nośnik energii ma pewne negatywne cechy, które wpływają na efektywność jego użytkowania:
- Kotły gazowe są szeroko rozpowszechnione ze względu na dostępność gazu.
Negatywne czynniki towarzyszące wykorzystaniu gazu do ogrzewania to:
- złożoność organizacyjno-techniczna przyłączenia do gazociągu;
- zagrożenie zapłonem lub wybuchem w przypadku naruszenia zasad działania urządzeń do ogrzewania gazowego lub niewłaściwej instalacji własnymi rękami;
- rosnące ceny surowców gazowych.
- Kotły elektryczne są najłatwiejsze w instalacji i konserwacji własnymi rękami. Najważniejsze wady to:
- niestabilność sprzętu - po wyłączeniu zasilania przepływ ciepła do systemu grzewczego zatrzymuje się;
- wysokie taryfy za energię elektryczną.
- Kotły na paliwo ciekłe jako źródła energii cieplnej są dość trudne w obsłudze. Z negatywu zwracamy uwagę na następujące czynniki:
- wysoki koszt paliwa płynnego, złożoność jego dostawy i bezpieczne przechowywanie;
- hałas w pracy
- nieprzyjemne zapachy podczas spalania paliwa.
Kotłownia domowa z kotłem olejowym - Kotły na paliwo stałe na węgiel, torf, drewno czy pelety imponują taniością surowców paliwowych i niezależnością energetyczną w działaniu, ale mają swoje wady:
- paliwo załadowane własnymi rękami do paleniska kotła szybko się wypala;
- brak automatyzacji procesu załadunku paliwa;
- konieczność stałego wizualnego monitorowania pracy kotła.
Wszystkie powyższe systemy grzewcze mają dwie wspólne wady:
- pracują na nieodnawialnych źródłach energii cieplnej – paliwo jest spalane w całości bez możliwości jakiegokolwiek odzysku;
- eksploatacji urządzeń spalających zasoby naturalne lub wykorzystujących energię elektryczną dostarczaną centralnie towarzyszy stała opłata za ilość zużytej energii i usługodawców za jej dostarczanie.
Poniższy rysunek przedstawia dostawę skroplonego gazu do ogrzewania gazowego w domu.
Dostawa skroplonego gazu do prywatnego domu Niuanse, które wymagają uwagi:
- Tak wygodne i znajome ogrzewanie prywatnego domu poprzez spalanie nieodnawialnych zasobów organicznych prowadzi do katastrofalnego zmniejszenia rezerw paliw naturalnych za pieniądze z własnej kieszeni! Oczywiście ceny paliw kopalnych będą stale rosły.
- Spaleniu paliwa towarzyszy emisja dwutlenku węgla i lotnych toksycznych produktów spalania oraz wytrąca się smoła i sadza.
- Każdy konsument paliwa organicznego jest zmuszony do wyposażenia dodatkowych pomieszczeń:
- do przechowywania paliwa;
- do jego spalania z uwolnieniem produktów spalania do atmosfery.
Alternatywna koncepcja ogrzewania
Rozważając alternatywne opcje ogrzewania domu, musisz zdecydować się na samą koncepcję.
Alternatywne źródła ciepła dla prywatnego domu obejmują dwa zasadniczo różne rodzaje sprzętu:
- Urządzenia, które działają dodatkowo z samodzielnie instalowanym kotłem elektrycznym lub gazowym. Z jakiegoś powodu kocioł na gaz lub energię elektryczną nie zapewnia pełnego ogrzewania systemu grzewczego całego budynku.
Główną moc grzewczą zapewnia kocioł, a w okresie szczytowych obciążeń lub poza sezonem jego pracę wspomagają alternatywne źródła. W takim przypadku alternatywnym ogrzewaniem będzie na przykład kocioł na pelet „zrób to sam” lub urządzenie do spalania odpadów, a nawet promienniki podczerwieni.
- Urządzenia, które całkowicie zastępują kocioł na gaz, prąd lub inne tradycyjne źródło energii. Ich moc grzewcza jest wystarczająca, aby zapewnić alternatywne ogrzewanie domu.
Najpopularniejszymi alternatywami ogrzewania mieszkań bez spalania gazu i innych paliw kopalnych są technologie wykorzystujące energię zasobów naturalnych – ciepło z wnętrzności ziemi, gejzery, światło słoneczne oraz procesy klimatyczne – wiatr, przypływy oceaniczne.
Dom wyposażony w panele słoneczne Nowoczesne metody ogrzewania
Praktyczna realizacja projektów dotyczących wykorzystania energii zasobów naturalnych i zjawisk jako alternatywnego źródła ciepła do ogrzewania domu ma najszerszy wpływ na:
- energia światła słonecznego (słoneczne systemy cieplne);
- energia wiatru (energia wiatru);
- energia ciepłych wnętrz ziemi (pompy geotermalne).
Odnotowano dwie opcje praktycznego wykorzystania energii naturalnej na potrzeby alternatywnego ogrzewania domu prywatnego:
- przekształcenie energii naturalnego zjawiska w energię elektryczną, która będzie następnie wykorzystywana do samodzielnego ogrzewania, czyli ogrzewania domu z własnego wewnętrznego źródła energii elektrycznej;
- bezpośrednie ogrzewanie roboczego chłodziwa systemu grzewczego.
Układ Słoneczny
Podczas układania systemów ogrzewania słonecznego własnymi rękami stosuje się obie opcje promieniowania słonecznego:
- Przetwarzanie energii słonecznej na energię elektryczną za pomocą paneli słonecznych.
Zwyczajowo nazywa się baterie słoneczne grupą półprzewodnikowych przetworników fotoelektronicznych połączonych w jeden wspólny moduł do generowania energii elektrycznej. Kilka modułów słonecznych tworzy obwód, aby zapewnić prywatnemu domowi określoną ilość energii elektrycznej.
Moc każdego modułu słonecznego może wynosić od 50 do 300 watów. Poniższy rysunek przedstawia zasadę wykorzystania paneli słonecznych do alternatywnego autonomicznego ogrzewania budynku.
Schemat ogrzewania domu panelami słonecznymi Zasada działania układu słonecznego:
- z modułu słonecznego przetworzony strumień świetlny dostaje się do akumulatora;
- baterie generują prąd stały, który jest przesyłany do falownika;
- w falowniku prąd stały zamieniany jest na prąd przemienny, który służy do ogrzewania elementów grzejnych w systemie grzewczym.
Panele słoneczne mogą wytwarzać tylko energię elektryczną. Nie wytwarzają energii cieplnej, nie przekształcają się i nie akumulują. Działają równie skutecznie w mroźny dzień, jak i przy dodatniej temperaturze otoczenia, ponieważ ważna jest dla nich intensywność padającego strumienia słonecznego.
- Wykorzystanie kolektorów słonecznych do bezpośredniego podgrzewania wody.
W budownictwie prywatnym montaż kolektorów słonecznych do alternatywnego ogrzewania we własnym zakresie jest bardziej popularny niż montaż paneli słonecznych. Kolektory przetwarzają strumień światła słonecznego bezpośrednio na energię cieplną, z pominięciem powstawania elektryczności.
Kolektory do samodzielnego ogrzewania mają szeroką gamę wzorów, które można podzielić na dwa typy:
- kolektory płaskie, składające się z absorberów - elementów pochłaniających światło słoneczne (w najprostszym przypadku - blach lub czarnych blach) połączonych systemem rur;
- kolektory rurowe złożone ze szklanych rurek, wewnątrz których włożony jest stalowy absorber.
Poniższy rysunek przedstawia jedną z możliwości samodzielnego wykonania kolektora słonecznego z miedzianymi rurkami umieszczonymi w absorberze w celu podgrzania chłodziwa.
Do rurek wpompowywany jest płyn chłodzący o minimalnym progu krystalizacji. W centralnej Rosji zaleca się stosowanie 60% wodnego roztworu glikolu propylenowego o temperaturze początku krystalizacji -39 0 C.
Kolektor słoneczny z rurą miedzianą Oba typy systemów kolektorów są montowane na pochyłej części dachu domu. Poniższy rysunek przedstawia zasadę ogrzewania budynku kolektorem.
Ogrzany w kolektorze słonecznym czynnik chłodzący (linia czerwona) wpływa do zbiornika buforowego, który pełni rolę akumulatora ciepła i zautomatyzowanego systemu utrzymywania temperatury w obiegach grzewczych i ciepłej wody.
W przypadku braku dopływu ciepła w pochmurne dni woda w zbiorniku buforowym jest podgrzewana innym dostępnym źródłem ciepła np. woda z kotła gazowego, który jest głównym źródłem ciepła systemu grzewczego.
Dzięki automatyzacji temperatura w systemie grzewczym jest stale monitorowana. W nocy brak ciepła słonecznego jest kompensowany przez podłączenie elementu grzejnego w celu utrzymania komfortowego poziomu temperatury.
Zasada działania instalacji grzewczej z kolektora słonecznego domowa energia wiatrowa
Wykorzystanie energii kinetycznej przepływów powietrza na potrzeby ogrzewania domu prywatnego odbywa się w dwóch kierunkach:
- Zamiana energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną poprzez obracanie wirnika specjalnych generatorów wiatrowych.
Powstała w ten sposób energia elektryczna jest magazynowana w bateriach iw razie potrzeby za pomocą falowników (podobnie jak w słonecznej technologii grzewczej) jest wykorzystywana do podgrzewania wody w systemie grzewczym. Przy bezwietrznej pogodzie urządzenia grzewcze są podłączone do ogólnej sieci elektrycznej.
- Zamiana energii wirującego wirnika turbiny wiatrowej na energię cieplną do bezpośredniego podgrzewania chłodziwa za pomocą wirowych generatorów ciepła VTG.
Dominującą metodą w budownictwie mieszkaniowym jest produkcja i montaż urządzeń składających się z wiatraka, generatora i baterii do wytwarzania własnej energii elektrycznej. Projekt urzeka prostotą i możliwością samodzielnego montażu.
Generatory wiatrowe różnią się między sobą według następujących wskaźników:
- położenie osi obrotu - pionowe lub poziome;
- liczba łopat śmigła;
- skok śruby.
Poniższy rysunek przedstawia dom wyposażony w turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu.
Turbiny wiatrowe do zasilania prywatnego domu Pompy geotermalne (ciepła)
Urządzenia, które mogą wykorzystywać energię geotermalną wnętrza ziemi, pozwalają właścicielom prywatnych domów znacznie zaoszczędzić na gazie lub innym paliwie podczas ogrzewania domów. Energia cieplna jest pozyskiwana bezpośrednio z głębi ziemi lub z dna zbiornika za pomocą urządzenia zwanego pompą ciepła.
Zasada działania pompy ciepła jest zbliżona do działania agregatu chłodniczego wykorzystującego freon:
- gdy ciekły freon przechodzi przez rury na znacznej głębokości w zbiorniku lub w wywierconej studni, w której nawet zimą utrzymuje się dodatnia temperatura, freon zaczyna parować, przechodząc w stan gazowy;
- faza gazowa freonu unosi się i wchodzi do sprężarki, która silnie ją spręża;
- gdy gaz jest sprężony w ograniczonej objętości, jest podgrzewany do 80 stopni C;
- freon jest chłodzony w wymienniku ciepła;
- w komorze dławiącej, ze względu na spadek temperatury i ciśnienia, freon ponownie zamienia się w ciecz;
- cykl się powtarza.
Pompy ciepła są jednostkami energetycznie zależnymi, jednak pobór mocy do pracy urządzenia jest niewspółmiernie niższy niż byłoby to wymagane przy bezpośrednim ogrzewaniu elektrycznym chłodziwa.
Temperatura chłodziwa w systemie grzewczym z urządzeniami geotermalnymi nie przekracza 50 stopni, co nie wystarcza do ogrzewania grzejnika, ale dla „ciepłych podłóg” wystarczy.
Pompy ciepła różnią się strukturalnie technologią podgrzewania freonu do momentu przejścia w stan gazowy. W zależności od źródła „ciepła niskopoziomowego” emitują:
- instalacje wodne do pozyskiwania ciepła ze zbiorników powierzchniowych lub podziemnych;
- gliniane, „zabierające” ciepło z ziemi;
- powietrze.
Przy klasyfikowaniu urządzeń geotermalnych bierze się również pod uwagę rodzaj chłodziwa w systemie grzewczym - wodę lub powietrze. W związku z tym urządzenia otrzymują oznaczenia „gleba – woda”, „gleba – powietrze”, „woda – woda” itp.
Film o ogrzewaniu
Jak zorganizować ekonomiczne ogrzewanie w domu własnymi rękami, opisano na poniższym filmie.
Logika przejścia na alternatywne ogrzewanie polega nie tylko na zaoszczędzeniu pieniędzy na kupowaniu gazu czy opłacaniu rachunków za prąd.
Oczywiście ceny energii nieodnawialnej idą w zawrotnym tempie. Ale jak nie przypomnieć sobie słów D. Mendelejewa, który powiedział: „Spalanie oleju to to samo, co rozpalanie pieca banknotami”?
Nierozsądne jest spalanie ton węgla czy dziesiątek metrów sześciennych drewna w celu ogrzania skromnego pomieszczenia, a jednocześnie spowodować nieodwracalne szkody w czystości otaczającej nas ekologii.
W wielu krajach alternatywne rodzaje ogrzewania i zaopatrzenia w energię dla indywidualnego budynku mieszkalnego są bardziej pożądane niż tradycyjne metody ogrzewania. Rynek urządzeń grzewczych wypełniony jest innowacyjnymi alternatywnymi urządzeniami grzewczymi, których oferta stale się poszerza.
Pompa ciepła powietrze-woda W kontakcie z
