Тепловые насосы отопления дома
Схема теплового насоса
Если же нужны более эффективные источники тепловой энергии – рекомендуется рассмотреть вариант установки теплового насоса. Он менее зависим от внешних погодных условий, но имеет большую стоимость, а изготовление данного альтернативного источника отопления своими руками связано с большими трудностями.
Основой для работы теплового насоса служит изменение температуры хладагента при его сжатии. Такой же принцип используется в простых бытовых холодильниках. Однако для практической реализации подобной системы альтернативного источника отопления частного дома следует определить источник тепловой энергии. Зачастую им сослужит эффект повышения температуры грунта по мере заглубления в него.
Конструкция теплового насоса состоит из 3-х контуров – внешний, теплообменный и соединенный с системой отопления дома. Внешний трубопровод располагается в глубинных скважинах (система земля-земля) или в водоеме (вода-земля). Там теплоноситель прогревается до минимальной температуры 7-9°С. Далее полученная из этого источника энергия для отопления передается хладагенту, который находится в газообразном состоянии. После его сжатия компрессором происходит повышение температуры до 65-70°С. С помощью теплообменника она нагревает теплоноситель в основном контуре.
Схемы монтажа теплового насоса
Основным недостатком подобного альтернативного источника нагрева воды в трубах является первоначально высокая стоимость оборудования. Заводская установка для отопления частного дома площадью может стоить до 700 тыс. рублей. Самостоятельное изготовление теплового насоса проблематично, так как в нем нужно учитывать множество факторов. Но, несмотря на это можно выделить основные преимущества использования энергии земли и воды в качестве альтернативного источника нагрева воздуха в загородном доме:
- Независимость от температуры на улице;
- Высокий показатель КПД. На 1 кВт затраченной электрической энергии получается в среднем 10 кВт тепловой;
- Тепловую энергию от земли можно получать от вертикальных шахт. Они же займут минимум места на приусадебном участке.
Такой источник не подходит для альтернативного отопления квартиры, так как на практике невозможно обустроить внешний тепловой контур. Поэтому в этом случае остается единственный вариант – монтаж солнечного коллектора на стене или крыше дома.
Стоит ли устанавливать источники отопления дома и квартиры в качестве альтернативных. Автономные системы в большинстве случаев не способны выполнять эту функцию полностью. Поэтому предварительно нужно рассчитать тепловые потери здания и сверить их с мощностью того или иного источника энергии для системы отопления. Она должна компенсировать потери при максимально низкой температуре воздуха в зимний период.
Чтобы понять разницу между самодельной конструкцией альтернативного источника отопления частного дома и заводской рекомендуется посмотреть видеоматериал об изготовлении солнечных коллекторов компании Valiant:
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.
Солнечные коллекторы
Несмотря на то, что отопление загородного дома солнечными панелями практически невозможно в суровом климате, не рассмотреть этот вид альтернативного источника энергии и тепла невозможно.
Наибольшей эффективности можно достичь лишь при интенсивном солнечном излучении – только в этом случае температура в помещениях будет максимально комфортной.
Разновидности
Солнечные системы нагрева теплоносителя (в нашем случае это раствор «вода-гликоль») условно можно разделить на пассивные и активные.
Первые объединены в один так называемый «водонагреватель», который располагается на кровле. Резервуар с теплоносителем находится выше отметки коллектора, а холодная вода в бак подается снизу.
Схема работы плоского солнечного коллектора. Нажмите для увеличения.
Вторые же имеют конструктивное отличие от пассивных солнечных систем обогрева: сами солнечные коллекторы размещаются на кровле дома, а резервуар для теплоносителя – в доме.
Теплоноситель – вода, циркулирует в системе отопления с помощью насоса.
Чаще всего солнечные коллекторы применяются для хозяйственно-бытовых нужд – нагрева воды в баках-резервуарах.
Но в этом случае в зимнее время придется сливать всю воду из бака во избежание перемерзания.
Существуют два разных типа солнечных коллекторов: плоский и вакуумный (трубный).
Плоский коллектор представляет собой поглотитель солнечных лучей с остеклением по верху, имеющий слой фольгированной с внутренней стороны теплоизоляции.
Схема работы трубного коллектора. Нажмите для увеличения.
Поглотителем выступает плоский лист металла, соединенный с системой трубопроводов.
Он «собирает» солнечное тепло, передавая его теплоносителю. Стекло не должно отражать бликов – для достижения максимального эффекта от световой энергии.
Трубный коллектор отличается от плоского только наличием вакуумных стеклянных труб, собранных в один пучок.
В каждую трубку вставляется поглотитель из листа стали – его можно вращать внутри, чтобы выровнять попадание солнечных лучей.
Трубные солнечные коллекторы дороже в монтаже и обслуживании, однако они дают больший эффект, нежели плоские за счет более длительного удержания солнечного тепла.
И те, и другие виды систем обогрева монтируются на кровле дома – в наклонной части.
В последнее время производители предлагают так называемые «солнечные» крыши, в которые уже вмонтированы солнечные панели, однако широкого распространения данный вариант не получил из-за нарушения герметичности кровельного покрытия.
Солнце и ветер, как альтернативные виды энергии
Альтернатива получения, как тепла, так и электричества, для многих людей является актуальной Малая солнечная энергетика – это использование солнечных батарей на основе кремния, количество получаемой энергии зависит от количества батарей, широты местонахождения дома или иного помещения.
Интересна технология получения энергии с помощью генераторов, достаточно к генератору подключить контроллер заряда, и соединить всю схему с аккумуляторами, так можно получить достаточное количество энергии.
Актуально использование специальных термоэлектрических преобразователей энергии тепла в электричество, проще говоря, использование термопары из полупроводников. Одна часть пары нагревается, вторая охлаждается, в результате этого возникает свободная электроэнергия, которую можно использовать в быту. Можно использовать в качестве выработки энергии детей, достаточно соединить на детской площадке качели с динамо-машиной с тем, чтобы получать небольшой процент электроэнергии, который может использоваться для освещения детской площадки.
Промежуточный подсчет
Если в абсолютном исчислении все более или менее понятно, то следует выяснить, какое же топливо на самом деле является наиболее дешевым.
При отсутствии сетевого газа самым экономичным вариантом является тепловой насос. Промежуточным вариантом являются различные виды твердого топлива. Самое дорогое отопление частного дома без газа будет при использовании пропан-бутана, электричества и дизельного топлива.
В абсолютном исчислении все в общем-то понятно. В отсутствие сетевого газа самый недорогой вариант — это тепловой насос. Среднее положение занимают разные виды твердого горючего. А дороже всего выходит отопление пропан-бутаном, электричеством и соляркой. Ну, хорошо, а применительно к обычному дому это сколько?
Для того чтобы более точно уяснить смысл расчета, лучше всего рассмотреть конкретный пример.
На первый взгляд может показаться, что неоспоримым лидером является тепловой насос, а явным аутсайдером – котел на дизельном топливе, но на самом деле это далеко не так. Хотя тепловой насос и дает самую дешевую энергию, но его установка отнюдь не из дешевых. Сам по себе насос стоит недешево, к тому же придется укладывать трубы в грунт, а для этого потребуется перерыть чуть ли не весь участок либо бурить скважину. Для рассматриваемого загородного дома система отопления с тепловым насосом обойдется около 750-850 тыс. рублей.
Наряду с этим хороший твердотопливный котел, оснащенный системой автоматической подачи топлива, будет стоить около 300 тыс. рублей. Даже если для отопления использовать не дешевый уголь, а более дорогие пеллеты, то разница в цене между системой отопления с твердотопливным котлом и тепловым насосом будет окупаться порядка 25 лет. И это при том, что производитель гарантирует работу теплового насоса на период до 20 лет, по истечении которых может потребоваться капитальный ремонт.
Вот и получается, что установка теплового насоса – не очень прибыльная инвестиция. Хотя если рассмотреть вариант установки теплового насоса для устройства отопления многоквартирного дома, то в этом случае «зеленый» вариант выглядит весьма впечатляющим.
Конечно, если есть магистральный газ, то нет никакой необходимости рассматривать другие виды топлива. Однако если газа в поселке нет, то потребуется прокладка газопровода, а в этом случае будет выгоднее воспользоваться именно тепловыми насосами.
Современные технологии отопления
Варианты отопления частного дома:
- Система получения тепла в традиционном варианте. Источник тепла – котел. Тепловая энергия распределяется теплоносителем (вода, воздух). Улучшить можно посредством увеличения теплоотдачи котла.
- Энергосберегающее оборудование, которое применяется в новых технологиях отопления. Для обогрева жилья энергоносителем выступает электричество (гелиосистема, разные типы электрического обогрева и солнечные коллекторы).
Новые технологии в отоплении должны помощь в решении вопросов:
- Уменьшение затрат;
- Бережное отношение к природным ресурсам.
Теплый пол
Инфракрасный пол (ИК) – современная технология обогрева. Основным материалом выступает необычная пленка. Положительные качества – гибкость, повышенная прочность, влагостойкость, огнеустойчивость. Укладывать можно под любой напольный материал. Излучение ИК пола хорошо влияет на самочувствие, идентично действию солнечных лучей на организм человека. Денежные расходы на укладку ИК пола меньше на 30-40% чем при затратах на установку полов с электрическими элементами подогрева. Экономия электроэнергии при использовании пленочного пола 15-20%. Пульт управления регулирует температуру в каждой комнате. Нет шума, запаха, пыли.
При водяном способе подачи тепла в стяжку пола ложится металлопластиковая труба. Температура нагрева ограничивается 40 градусами.
Водяные солнечные коллекторы
Инновационная отопительная технология применяется в местах с большой солнечной активностью. Водяные солнечные коллекторы располагают на открытых для солнца местах. Обычно это крыша здания. От солнечных лучей вода нагревается и направляется внутрь дома.
Отрицательным моментом является невозможность использования коллектора в ночное время. Нет смысла применять в районах северного направления. Большим плюсом использования этого принципа получения тепла будет общедоступность энергии солнца. Не приносит вреда природе. Не занимает полезную площадь во дворе дома.
Гелиосистемы
Применяются тепловые насосы. При общем расходе электроэнергии в 3-5 кВт насосы перекачивают от природных источников в 5-10 раз больше энергии. Источником выступают природные ресурсы. Полученная тепловая энергия поступает в теплоноситель при помощи тепловых насосов.
Инфракрасное отопление
Инфракрасные обогреватели нашли применение в виде основного и дополнительного отопления в любом помещении. При низком потреблении электроэнергии получаем большую теплоотдачу. Воздух в помещении не пересушивается.
Установка легко крепится, не нужны дополнительные разрешения на этот вид обогрева. Секрет экономии – в том, что тепло накапливается в предметах и стенах. Применяют потолочные и настенные системы. У них большой срок службы, более 20 лет.
Плинтусная технология отопления
Схема работы плинтусной технологии обогрева помещения напоминает работу ИК-нагревателей. Нагревается стена. Потом она начинает отдавать тепло. Инфракрасное тепло отлично переносится человеком. Стены не будут подвержены грибку и плесени, поскольку всегда будут сухими.
Легко устанавливается. Регулируется подача тепла в каждой комнате. Летом можно систему использовать для охлаждения стен. Принцип действия, как и при обогреве.
Воздушная система отопления
Отопительная система построена по принципу терморегуляции. Горячий или холодный воздух подается непосредственно в помещение. Основной элемент – печь с газовой горелкой. Сгораемый газ отдает тепло в теплообменник. Оттуда нагретый воздух поступает в помещение. Не требует водопроводных труб, радиаторов. Решает три вопроса – отопление помещения, вентиляция.
Преимущество в том, что отопление можно запустить в работу постепенно. При этом действующее отопление не пострадает.
Теплоаккумуляторы
Теплоноситель нагревается ночью в целях экономии денежных расходов на электроэнергию. Теплоизолированный бак, емкость больших размеров представляет собой аккумулятор. Ночью он нагревается, днём идет отдача тепловой энергии для отопления.
Использование компьютерных модулей и выделяемого ими тепла
Для запуска системы подачи тепла необходимо подключение интернета и электричества. Принцип работы: используется тепло, которое выделяет процессор при работе.
Применяют компактные и недорогие ASIC-чипы. Собирают в одно устройство несколько сотен чипов. По себестоимости эта установка выходит, как обычный компьютер.
Когда может возникнуть необходимость в альтернативном отоплении
- Участок, на котором расположен дом, не подключен к газовой магистрали.
- Газ поставляется с перебоями.
- Владелец дома хочет сэкономить на отоплении.
- Подключение к газовой магистрали невозможно ввиду высокой стоимости.
Отопление дома альтернативными источниками условно можно разделить на два вида:
- Оборудование, которое работает в дополнение к газовому котлу. Оно не способно полноценно обеспечить жилище теплом, поэтому используется для поддержки работы котла в пиковые нагрузки.
- Оборудование, которое заменяет газовый котел. Вырабатывает достаточную отопительную мощность для обогрева здания.
Альтернативные источники энергии для частного дома своими руками
Когда не помогает технический прогресс, человечество начинает задумываться о природных источниках необходимой энергии, благодаря которым можно обогреть и осветить свой дом. Вот основные из них:
Рассмотрим идею создания генератора из биоотходов. Действие его будет аналогично природному газу: отходы помещают в закрытую емкость, в результате их разложения выделяются метан и сероводород с углекислотой. Такие источники энергии используются на животноводческих фермах, и тем, кто желает перенять опыт, необходимо либо иметь собственное хозяйство, либо регулярно получать его отходы, и где-то их хранить. Хозяйством занимаются многие, у кого есть частные дома (например, держат кур), так что попробовать вполне можно.
Для создания генератора нужна емкость, которая будет герметично закрываться. В ней должен быть смонтирован специальный шнек для того, чтобы перемешивать отходы. Также, помимо отверстия для загрузки биоматериала, необходима трубка для отвода газа и штуцер для выемки отработанных отходов. Кстати, их можно использовать для удобрения земли и получения хорошего урожая. Повторюсь, что герметичность емкости крайне обязательна, иначе никакой энергии создать не получится. Если емкость не будет использоваться постоянно, то в ней нужен будет еще и клапан для сброса давления.
Итак, подберите размер емкости в зависимости от того, какое количество биоматериала вы планируете использовать. Выберите место для установки конструкции. Имейте в виду, что 1 тонна отходов ориентировочно дает 100 кубов газа. Дабы процесс развивался более динамично – необходимо организовать подогрев емкости. Для этого вам понадобится либо змеевик, либо установка ТЭНа. Бактерии, содержащиеся в отходах, становятся активными при нагревании.
Когда емкость нагреется до нужной температуры – подогрев должен отключиться автоматически. Газ, который получится при этом, преобразовывается в электричество через газовый генератор.
Чтобы использовать энергию ветра, также понадобится генератор, аккумулятор с контроллером для измерения уровня заряда и преобразователь напряжения. Все схемы ветрогенераторов работают по единому принципу. На собранную раму крепятся поворотный узел, лопасти и генератор на станине. Затем монтируется лопата с пружинной стяжкой. Генератор соединяют с поворотным узлом и устанавливают токосъемник. Далее провода подводят к батарее
При выборе пропеллера обратите внимание на его диаметр: от этой величины зависит, какое количество лопастей будет оптимальным для вашего ветрогенератора, и собственно – какое количество энергии он сможет генерировать
Как вы видите, ничего сложного в монтаже и установке генераторов электроэнергии нет. Необходима, конечно, определенная сноровка, но чего не сделаешь в целях экономии средств! Помните только, что источники энергии (биоотходы и ветер) также должны быть постоянными.
Следующий вид альтернативного источника энергии – тепловой насос. Его устройство сложнее, а монтаж более затратный, поскольку предполагает бурение скважин на участке. Поэтому вряд ли он подойдет неискушенному владельцу загородного дома. Кроме того, будет необходим еще и водоем.
Остановимся лучше кратко на солнечных батареях. Их собрать немного проще, потому, что можно купить готовые фотоэлементы. На них есть отметки о мощности в вольт-амперах, поэтому вы сможете рассчитать, какое количество фотоэлементов вам необходимо.
Чтобы собрать корпус солнечной батареи вам понадобится лист фанеры. К нему вы прибьете деревянные рейки и просверлите отверстия для вентиляции. Внутрь необходимо поместить лист ДВП, на котором будет размещена уже готовая (спаянная) цепь фотоэлементов. Останется только проверить работоспособность цепи и прикрутить оргстекло. Вот, пожалуй, и все.
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
Энергия Земли способна бесплатно обогревать дом
Одной из альтернативных систем отопления является геотермальная. В ее основе лежит использование энергии Земли. Это тепло земли, подземных вод, окружающего воздуха, преобразуемое тепловыми насосами (ТН)
Важно, чтобы температура среды, используемая установкой, была выше нуля
Устройство и принцип работы теплового насоса
Для работы геотермальной системы нужна электроэнергия, используемая на перенос полученного тепла. Тепловой насос, употребляя 1 кВт, выдает от 2-х до 6-ти кВт тепла.
Основной принцип работы ТН состоит в сборе тепла, преобразовании его и дальнейшей передаче в отопительный контур. Это реализуется благодаря устройству самого прибора.
Дешевле всего установить тепловой насос «воздух-воздух». Если соорудить его своими руками, то потребуется минимальные финансовые вложения
ТН состоит из 3-х замкнутых контуров, задействованных в процессе получения тепла для отопления частного дома:
внешнего – предназначенного для забора тепла у источников. По контуру циркулирует антифриз или соляной раствор; внутреннего – заполненного хладагентом, чаще фреоном; отопительного контура, заполненного теплоносителем.
Фреон, заполняющий внутренний контур, нагревается от тепла, пришедшего из внешнего контура. Имея низкую температуру кипения, он превращается в газ в первом теплообменнике – испарителе. Затем поступает в компрессор, где сжимается, в результате чего выделяется много тепла, а температура самого газа многократно повышается – вплоть до 65 градусов.
Далее, газообразный фреон попадает в следующий теплообменник, именуемый конденсатором, где оставляет свое тепло. Фреон, расставшись с большей частью тепла, попадает под давлением на сбросный клапан. Здесь резко падает давление, хладагент охлаждается и, приняв жидкое состояние, снова поступает в испаритель.
Тепло, оставленное фреоном в конденсаторе, нагревает жидкость, циркулирующую в системе отопления домовладения. Если в этой системе предусмотрено устройство теплых полов, то возможно достичь наиболее эффективного обогрева при минимальных затратах.
Целесообразность использования ТН
Тепловые насосы – ТН, забирающие тепло из окружающей среды, бывают разные. Все зависит от типа окружающей среды, используемой в качестве источника забора тепла и типа используемого теплоносителя. Соответственно, выделяют такие виды ТН:
Первые два вида насосов применяют в системах воздушного отопления, а вторые два вида – в системах с жидким теплоносителем.
Вертикальный вариант теплового насоса наиболее эффективный по получению энергии земли, но он наиболее дорогостоящий
Самым выгодным с экономической точки зрения будет использование ТН типа «вода-вода». Этот вариант целесообразно использовать, если рядом с домом располагается незамерзающий водоем, в который укладываются трубы для забора тепла. Тепловой насос позволяет получать 30 Вт тепла с 1 м трубопровода. В зависимости от площади частного домовладения и потребностях в энергии потребуется уложить соответствующее количество труб.
Насосы, использующие воздух, не заменят традиционное отопление в регионах с суровым климатом. Что касается тепла, черпаемого из грунта, то это весьма дорогостоящий проект. Используют горизонтальное устройство геотермального поля, вертикальное и кластерное бурение. При горизонтальном варианте предстоит соорудить геотермальное поле на глубину, большую уровня промерзания. Это около 1,5-2 м. Площадь такого поля получается внушительной – от 200 м 2 .
ТН способны заменить привычное топливо в системе отопления, обеспечив полную энергетическую независимость загородному дому
Для реализации вертикального и кластерного проекта потребуется бурение на значительную глубину с применением бурильных установок. Это весьма дорогостоящая услуга. Оборудование такого вида тепловых насосов целесообразно для владельцев коттеджей, не задумывающихся о стоимости работ. Отопление, использующее тепло из недр земли, способно полностью заменить твердотопливное или газовое.
Геотермальное отопление выгоднее всего использовать в тандеме с устройством водяной «теплый пол». Оно позволяет получить самый оптимальный результат. Из существенных недостатков – большая протяженность трубопровода для сбора тепла, дорогостоящие земляные работы по установке системы, потребность в большой площади для обустройства геотермального поля.
Вариант #1 — изготовление солнечных панелей
Конструкции, способные улавливать и преобразовывать энергию солнца, многочисленны, разнообразны и постоянно улучшаются. Для множества народных умельцев совершенствование этих полезных конструкций превратилось в отличное хобби. На тематических выставках такие энтузиасты охотно демонстрируют множество полезных идей.
Чтобы сделать солнечные батареи, необходимо приобрести монокристаллические или поликристаллические фотоэлементы, поместить их в прозрачный каркас, который фиксируют прочным корпусом
Основа солнечной батареи — специальные кристаллы, которые улавливают энергию. В домашних условиях такие элементы изготовить невозможно, их придется приобретать
Кристаллы очень хрупкие, обращаться с ними нужно осторожно. Чтобы сделать солнечную батарею, необходимо:
- Изготовить каркас для солнечных батарей из прозрачного материала, например, оргстекла.
- Сделать корпус из металлического уголка, фанеры и т. п.
- Аккуратно спаять кристаллические элементы в схему.
- Поместить фотоэлементы в каркас.
- Выполнить монтаж корпуса.
Вообще существует два вида фотоэлементов: монокристаллические и поликристаллические. Первые более долговечны и имеют КПД около 13%, а вторые быстрее выходят из строя, их КПД несколько ниже — менее 9%. Однако монокристаллические фотоэлементы хорошо работают лишь при стабильном потоке солнечной энергии, в облачный день их эффективность становится значительно ниже. А вот поликристаллические элементы переносят капризы погоды гораздо лучше.
В этом видеоматериале отражены основные принципы самостоятельного изготовления солнечной батареи:
Готовые батареи размещают, разумеется, на самой солнечной стороне крыши. При этом следует предусмотреть возможность регулирования наклона панели. Например, во время снегопадов панели следует размещать практически вертикально, иначе слой снега может помешать работе батарей или даже повредить их.
Традиционная энергетика
Это широкий пласт сформировавшихся отраслей тепло- и электроэнергетики, обеспечивающей порядка 95% мировых потребителей энергии. Генерация ресурса происходит на специальных станциях – это объекты ТЭС, ГЭС, АЭС и т. д. Они работают с готовой сырьевой базой, в процессе переработки которой происходит выработка целевой энергии. Выделяют следующие стадии производства энергии:
- Изготовление, подготовка и доставка исходного сырья на объект выработки того или иного вида энергии. Это могут быть процессы добычи и обогащения топлива, сжигание нефтепродуктов и т. д.
- Передача сырья к узлам и агрегатам, непосредственно преобразующим энергию.
- Процессы преобразования энергии из первичной во вторичную. Эти циклы присутствуют не на всех станциях, но, к примеру, для удобства доставки и последующего распределения энергии могут использоваться разные ее формы – в основном тепло и электричество.
- Обслуживание готовой преобразованной энергии, ее передача и распределение.
На завершающем этапе ресурс отправляется конечным потребителям, в качестве которых могут выступать и отрасли народного хозяйства, и рядовые домовладельцы.
4 Солнечное излучение
Когда-то солнечные панели использовались для работы космических кораблей. В основе такого оборудования лежит способность фотонов генерировать электроток. На сегодня придумано множество модификаций солнечных панелей. Их конструкция совершенствуется с каждым годом. Чтобы сделать солнечную батарею своими руками, можно прибегнуть к двум методам.
Согласно первому способу, следует приобрести готовые фотоэлементы, собрать их в виде цепи и расположить сверху прозрачный материал. Эта работа требует предельной аккуратности, так как все составляющие отличаются хрупкостью. На поверхности фотоэлементов имеется обозначение в вольт-амперах. Нет ничего сложного в подсчетах необходимого количества элементов для такой системы.
Для начала надо изготовить корпус. С этой целью берут фанерный лист и прибивают по периметру рейки из древесины. После этого в фанере обустраивают отверстия под вентиляцию. Размещают внутри фрагмент ДВП, на котором присутствует спаянная цепь фотоэлементов. Вслед за этим проверяют то, насколько хорошо работает конструкция. Далее прикручивают оргстекло на деревянные рейки.
Второй способ больше подходит профессионалам. Разбор электроцепи осуществляется из диодов Д223Б. Производится спайка их по рядам. Размещают элементы в корпусе, которые закрыты прозрачным материалом. Выделяют две разновидности фотоэлементов. Это моно- и поликристаллические модификации. У первых КПД составляет 13%. Срок их службы доходит до 25 лет. Они могут работать без сбоев только в солнечную погоду.
После того как батареи будут готовы, укладывают их на солнечную сторону
Важно, чтобы имелась возможность регулировки наклона угла по отношению к лучам солнца. Вертикальная позиция оправдана, если пойдёт снег
Это защитит конструкцию от выхода из строя. Солнечные панели используются как с аккумуляторами, так и без них. Днём батарея будет подпитываться энергией солнца. Ночью же ей потребуется наличие аккумулятора. Также можно подключать систему в тёмное время суток к центральной сети электроснабжения.
