Альтернативное отопление частного дома – выбор достаточно большой

Тепловые насосы

Самое универсальное альтернативное отопление частного дома – установка тепловых насосов. Они работают по известному всем принципу холодильника, отбирая тепло у более холодного тела и отдавая в отопительной системе.

Состоит сложная на первый взгляд схема из трех устройств: испаритель, теплообменник и компрессор. Вариантов реализации тепловых насосов огромное множество, но наиболее востребованными считаются:

Воздух-воздух
Воздух-вода
Вода-вода
Грунт-вода

Воздух-воздух

Самый дешевый вариант реализации – «воздух-воздух». По сути он напоминает классическую сплит-систему, однако электроэнергия затрачивается лишь на перекачивание тепла с улицы в дом, а не на обогрев воздушных масс. Это способствует экономии средств, при этом прекрасно обогревая дом на протяжении всего года.

КПД систем очень высок. На 1 кВт электроэнергии можно получить до 6-7 кВт тепла. Современные инверторы прекрасно работают даже при температурах -25 градусов и ниже.

Воздух-вода

«Воздух-вода» – одна из распространенных реализаций теплового насоса, у которой роль теплообменника играет змеевик большой площади, установленный на открытой местности. Дополнительно он может обдуваться вентилятором, заставляя остывать воду внутри.

Такие установки характеризуются более демократичной стоимостью и простым монтажом. Но они способны работать с высоким КПД исключительно при температурах от +7 до +15 градусов. Когда столбик опускается до отрицательной отметки, эффективность падает.

Грунт-вода

Самой универсальной реализацией теплового насоса является «грунт-вода». Она не зависит от климатической зоны, так как непромерзающий на протяжении всего года слой почвы имеется повсюду.

В данной схеме трубы погружаются в землю на глубину, где на протяжении всего года температура удерживается на уровне 7-10 градусов. Коллекторы могут располагаться вертикально и горизонтально. В 1-ом случае предстоит бурить несколько очень глубоких скважин, во втором – укладывать змеевик на определенной глубине.

Недостаток очевиден: сложные монтажные работы, которые потребуют высоких финансовых вложений. Прежде чем решаться на подобный шаг, следует посчитать экономическую выгоду. В районах с непродолжительными теплыми зимами стоит подумать и других вариантах альтернативного отопления частных домов. Еще одно ограничение – необходимо большая свободная площадь – до нескольких десятков кв. м.

Вода-вода

Реализация теплового насоса «вода-вода» практически ничем не отличается от предшествующей, однако трубы коллектора прокладываются в грунтовых водах, незамерзающих на протяжении года, или близлежащем водоеме. Она обходится дешевле за счет следующих преимуществ:

Максимальная глубина бурения скважины – 15 м
Можно обойтись 1-2 погружными насосами

Котлы, работающие на биологическом топливе

Если нет желания и возможности обустраивать сложную систему, состоящую из труб в земле, солнечных модулей на крыше, можно заменить классический котел моделью, которая работает на биологическом топливе. Для них необходимы:

Биогаз
Гранулы из соломы
Гранулы торфа
Щепа и т. д.

Подобные установки рекомендуется устанавливать совместно с рассмотренными ранее альтернативными источниками. В ситуациях, когда один из отопительных приборов не работает, можно будет воспользоваться вторым.

Основные достоинства

Принимая решение об установке и последующей эксплуатации альтернативных источников получения тепловой энергии, необходимо ответить на вопрос: как быстро они окупятся? Безусловно, рассмотренные системы обладают преимуществами, среди которых:

Стоимость получаемой энергии меньше, чем при использовании традиционных источников
Высокий КПД

Однако следует помнить о высоких первоначальных материальных затратах, которые могут достигать десятка тысяч долларов. Монтаж подобных установок назвать простым нельзя, поэтому проведение работ доверяется исключительно профессиональной бригаде, которая способна предоставить гарантию на результат.

Подводим итоги

Востребованность приобретает альтернативное отопление частного дома, которое становится более выгодным на фоне дорожающих традиционных источников тепловой энергии. Однако прежде чем начинать переоборудовать текущую отопительную систему, необходимо все рассчитать, рассмотрев каждый из предлагаемых вариантов.

Отказываться от традиционного котла также не рекомендуется. Его необходимо оставить и в определенных ситуациях, когда альтернативное отопление не выполняет своих функций, останется возможность согреть свой дом и не замерзнуть

Виды воздушного отопления

По типу теплогенератора существует:

газовое;
на твёрдом топливе;
работающее на электричестве воздушное отопление.

Использование газа имеет преимущество благодаря низкой стоимости топлива и возможности полной автоматизации системы. Однако не все частные дома в России газифицированы. В этом случае имеет смысл рассмотреть установку на участке газгольдера — хранилища газа, заполняемого один-два раза в год. Весомые первичные затраты позволят экономить на отоплении долгие годы.

Твердотопливный котёл позволит организовать более бюджетное отопление при его оборудовании.

А вот установка полностью электрифицированных систем воздушного отопления в частных домах в РФ затруднена небольшими выделяемыми на такие домовладения мощностями, которых часто недостаточно для работы электрических теплогенераторов.

К тому же это более затратно в эксплуатации, чем система на газе.

По варианту циркуляции воздуха выделяют:

Прямоточное

Это известная сотни лет схема обогрева, при которой нагрев воздуха производился в нижнем помещении постройки путём сжигания твёрдого топлива, далее по каналам в полах и стенах горячий воздух доходил до верха здания и выходил наружу через отверстия вверху.

Особенности

В этом случае в большей степени прогреваются стены и полы здания. Значительны теплопотери, так как весь объем нагретого воздуха выходит наружу.

Принципы работы

Движение воздуха происходит из-за того, что его нагретые массы естественным образом поднимаются вверх.

Как сделать

Изначально, согласно приводимым в интернете схемам, сжигание топлива в данной системе обогрева производилось непосредственно в помещении без использования какого-либо оборудования.

При этом температуры нагрева воздуха, очевидно, предполагали строительство здания только из негорючих материалов. Это самая простая схема воздушного обогрева, но реализуют её редко, так как она затратна, а параметры отопления слабо контролируемы.

Рециркуляционные системы

Эта схема предполагает не потерю нагретого воздуха, как в прямоточных системах, а его циркуляцию внутри здания, что значительно более экономично.

Использование таких систем стало возможно с началом обогрева природным газом. С этим более экологически чистым топливом и с помощью специального оборудования подавать нагретый воздух начали непосредственно в обогреваемые помещения.

Принцип работы

Воздух, которым обогревалось помещение, не выводится наружу, а через каналы вентиляции возвращается обратно к теплогенератору. Так он многократно циркулирует внутри здания, что экономически выгодно, но негигиенично. В помещениях скапливается СО2 и пыль. Есть два варианта подобных систем:

естественной циркуляции (воздушные массы перемещаются в зависимости от своей температуры: тёплые вверх, холодные вниз, другое название — гравитационная);
принудительной циркуляции с использованием приточно-вытяжной вентиляции.

Второй вариант создаёт более комфортную среду, позволяя равномернее прогреть помещения на разной высоте от пола. В целом полностью рециркуляционные системы более пригодны для обогрева нежилых помещений, так как они не обеспечивают чистого свежего воздуха внутри зданий.

Как сделать

Внизу здания устанавливается теплогенератор, к нему делается разводка воздуховодов во все помещения здания, на которых устанавливаются вентиляционные решётки под потолком. Тёплый воздух из них выходит в комнаты.

Другая система воздуховодов устанавливается под полом, в её вентиляционные решётки поступает более холодный воздух, который скапливается внизу под действием силы тяжести. По этим воздуховодам воздушные массы снова поступают к теплогенератору и начинается новый цикл. Наличие вентиляторов для принудительного перемещения воздуха помогает оптимизировать температурный режим.

С частичной рециркуляцией

Этот подвид наиболее пригоден для жилых домов. Часть нагретого воздуха циркулирует внутри здания, а часть заменяется на свежий воздух.

Особенности

В такой вариант отопления включают различное оборудование для полного контроля за климатом: датчики температуры и влажности, кондиционеры, увлажнители, осушители, вентиляторы.

Принцип работы

Основное отличие от рециркуляционных систем — наличие внешних воздухозаборов, а также выводящих воздух отверстий. Плюс, в схему встраивается дополнительное оборудование для контроля за перемещением воздуха и его характеристиками.

Как сделать

Это наиболее сложные системы, для проектирования которых имеет смысл приглашать профессионалов. Самостоятельно некоторые домовладельцы осуществляют частичный монтаж.

Внимание! Обязательно привлечение профильных специалистов при установке газового оборудования

2 Разновидности нестандартных систем

При подборе нестандартного отопления для частного дома следует детально ознакомиться со всеми тонкостями и нюансами этого вопроса

Особое внимание следует уделить источникам энергии и оборудованию, которое будет преобразовывать энергию в тепло:

1. Котлы на биотопливе. Признаются наиболее популярными среди потребителей источников энергии, идеально подходят для частного дома. Отличаются высоким качеством изготовления, долгим сроком службы. Считаются отличными заменителями газового отопления, такой вариант альтернативного источника тепла для дома своими руками можно выполнить и реализовать лишь при наличии должного опыта. Такие котлы могут использоваться для обеспечения горячего водоснабжения и теплоснабжения помещений.
2. Система тепловых насосов. Входит в число наиболее экономичных способов отопления. Такое оборудование функционирует от электрической сети, преобразовывая тем самым природную энергию в тепло, предназначенное для обогрева дома. Альтернативное отопление такого типа пользуется большим успехом, поскольку может стать полноценным заменителем газового котла.
3. Кроме того, для частного дома в качестве альтернативы газу подходят и воздушные тепловые насосы, стоимость которых в разы дешевле, к тому же они выделяются своей простотой при установке. Воздушные тепловые насосы могут полностью заменить газовое отопление, но здесь есть один нюанс — если за окном минусовая температура, то их КПД начинает сильно падать.
4. Солнечные коллекторы. Этот вариант альтернативного обогрева тоже пользуется большой популярностью, поскольку позволяет сэкономить деньги на газ.
5. Воздушные камины. По сравнению с обычными каминами, воздушный вариант, характеризуется меньшей стоимостью и простотой в установке. Для нормального функционирования источника тепла необходимо тщательно проработать схему альтернативного источника отопления, чтобы в результате обогревался весь дом. Эти действия можно выполнить как собственными руками, так и с помощью специалистов.

Для реализации такой задумки в обязательном порядке нужно будет приобрести ветряк. Чтобы преобразовать силу ветра в желаемый источник отопления, не обойтись без ветрогенератора, который может быть вертикальным или горизонтальным, здесь все зависит строго от оси вращения.

Тепловые насосы

Тепловой насос – устройство, которое способно получать энергию для теплоснабжения от любых источников: земли, воды, воздуха.

Принцип работы теплового насоса основан на теплообменном цикле Карно (такой же, который использует холодильник).

Устройство теплового насоса включает два основных элемента — конденсатор и испаритель, связанных в общий контур.

В контуре под воздействием компрессора циркулирует теплоноситель.

Для эффективного использования низкотемпературных источников таких, как грунтовые воды (описание водоносных горизонтов речных пойм изучите здесь), он имеет низкую температуру кипения.

Рабочий цикл

Теплоноситель, под давлением, попадает в камеру испарителя, где испаряется и расширяется, забирая тепло стенок камеры и окружающей среды.

Компрессор сжимает теплоноситель, за счёт чего, его температура повышается и нагнетается в камере конденсатора.

Здесь теплоноситель переходит в жидкое состояние и отдает тепло, которое, затем, передается в отопительный контур.

Сам же он охлаждается и снова поступает в камеру испарителя. В дальнейшем, процесс повторяется.

Для нужд отопления частных домов использует тепловые насосы, работающие по схемам теплообмена:

Вода-грунт, вода-вода (вода-рассол).
В этом случае источником тепла служит грунтовые воды, или капилляры искусственного происхождения, заполненные рассолом, или массивы грунта.
Для стабильной работы теплового насоса такого типа потребуется одна или несколько скважин глубиной не менее 50 метров (как осуществляется прокладка наружных инженерных сетей и коммуникаций прочитайте на этой странице).
На этой глубине грунтовые воды и имеют стабильную температуру, порядка 10 градусов.
Источником тепла может служить и природный водоем достаточной глубины (не промерзающий до дна, в этом случае температура нижних слоев воды также стабильна и составляет 4 градуса).
Воздух-вода, в этом случае источником тепла служит наружная атмосфера.
Вне зависимости от температуры воздуха, тепловой насос отберет энергию у воздушных масс и передаст ее в отопительный контур.
Естественно, эффективность работы тем выше, чем выше температура воздуха в точке размещения испарителя.
К сведению!
Этот же принцип используют вентиляционные установки с рекуперацией тепла, которые отбирают энергию отводимого из помещения воздуха, используя ее для нагрева воздуха в приточном контуре.

Тепловой насос не может функционировать без электроснабжения, необходимого для работы компрессора.

Однако, потребление электроэнергии гораздо ниже чем на нагрев (коэффициент преобразования тепла, КПТ – не хуже 4.5).

К примеру, для обеспечения мощности отопления в 10 кВт, компрессору теплового насоса необходима электрическая мощность1.5-2 кВт.

Еще одна особенность работы такого устройства – эффективность его тем выше, чем меньше разница температур между испарителем и нагрузочным тепловым контуром.

Поэтому тепловые насосы используют для низкотемпературных систем отопления, таких как «теплый пол».

Основные преимущества тепловых насосов:

Применение в любых регионах при любых погодных условиях;
Экономичность;
Автономность — тепловой насос может быть использован в качестве основного источника тепла для отопления.

Кроме того, тепловой насос — реверсивная тепловая машина, которая работает и на нагрев, и на охлаждение. Главный недостаток этого устройства — его высокая стоимость.

Посмотрите работу теплового насоса, установленного в сельской школе Волгоградской области. Дешево и сердито.

https://youtube.com/watch?v=0DFzoKqiSEc