Алтернативни източници на отопление за селска къща: сравнителен преглед на еко-системите

Една от основните статии на разход на семейния бюджет – плащане за комунално отопление или закупуване на гориво за отопление на дома. Всеки разумен стопанин със сигурност се замисля за реални и ефективни начини за намаляване на тези раходи. А всъщност те могат да бъдат намалени до минимум, като се използват алтернативни енергийни източници. Какво представляват те и как се използват? Съгласете се, това си струва да знаете.

Всичко за това как да устроите алтернативно отопление на частна къща ще научите от представената от нас статия. С наша помощ ще определите най-подходящия за вас вариант без затруднение. Подробното описание на принципите на действие на схемите на “зелената енергетика” ще даде възможност да решите кой технологичен начин е най-добре да използвате за получаване на топлина.

В статията са описани подробно видовете източници на безплатна енергия, представени са методи за генериране на топлина за битови цели. В помощ на самостоятелните домашни майстори и икономичните собственици на селски имоти са приложени фотоселекции, схеми и много полезни видеоинструкции.

Плюсове и минуси на алтернативната енергетика

Може да се откажем от традиционните източници на топлина, използвани в продължение на много години за отопление. Колкото и изненадващо да звучи, това е напълно осъщетвимо. Много яростни противници твърдят, че е невъзможно да се заменят природните ресурси с екологочно чисти аналози.

Алтернатива става енергията на слънцето, силата на вятъра, топлината, скрита в недрата на земята, отпадъците от производството и човешката дейност. Такива варианти са актуални в съвременния свят, като се има предвид цялостното замърсяване на околната среда.

Алтернативните източници са способни да осигурят селска къща с електричество и топлинна енергия

Още едно съществено предимство – осезаема икономия при използване на екологични източници на самовъзобновяема енергия. На пръв поглед изглежда, че това е неоправдано скъпо и едва ли ще се изплати.

Като се запознаем по-подробно с особеностите на всеки метод, може да видим, че екопроектът се изплаща за 4-7 години, а след това остават само текущите разходи за поддържане на използваните механизми в работно състояние.

Възможността за пълноценна замяна на обичайното гориво с алтернативно е доказана от не един реален пример. Собственици на къщи в различни страни по света прибягват до екологични варианти за отопление. При нас само малцина се решават да сменят коренно обичайното гориво, което поскъпва всяка година.

Основният проблем при прилагането на еко гориво са значителните капиталовложения в началния етап. Нали първо трябва подробно да се изчисли необходимото количество енергия за определен дом или вила. След това да се установи кой тип еко ресурси е най-изгоден в конкретната местност.

Следва да се състави план за разположение на оборудването, което генерира енергия, да се купи всичко необходимо и да се инсталира.

Ако всички тези въпроси се занимават от съответни специалисти, то крайната цена на еко отоплението ще бъде много висока. За да се спести, може да се опита да се мине със собствени сили.

За това предстои да се потопите с главата в темата за алтернативните източници на енергия, за да се откажете от привличането на външна помощ. В този случай цената на проекта ще се окаже многократно по-евтина.

Именно втория вариант избират много собственици на частни къщи. Тяхната практика доказва, че да станат енергийно независими е напълно реално. Може напълно или частично да се замени традиционното гориво – всичко зависи от размерите на имота, финансовите възможности в началния етап и избрания вариант на отопление.

Сферата на приложение на “зелената енергия” ще демонстрира фото-подборка:

Видове възобновяеми източници за отопление

За отопление на дома може успешно да се използва енергията на вятъра, слънцето и земята, както и биогориво. Нека разгледаме по-подробно как точно да го направим и какво ще е необходимо за това.

Вид #1 – силата на вятъра

Много успешно като алтернативен източник за отопление на къща извън града може да се използва енергията на вятъра. Този ресурс не може да бъде изчерпан. Той има свойството да се възобновява. За да се използва силата на вятъра, ще е необходимо специално устройство, наречено ветрогенератор.

Принцип на използване на енергията на вятъра

За преобразуване на силата на вятъра в алтернативен източник на отопление ще е необходим ветрогенератор. Те биват вертикални и хоризонтални в зависимост от оста на въртене. Съществуват много производители, предлагащи своите модели на клиентите.

Вятърните енергийни инсталации биват с хоризонтална и вертикална ос на въртене. По-голяма производителност имат хоризонтално ориентираните.

Цената зависи от материала, размера на самата инсталация и мощността. Също така може да се изгради вятърен генератор със собствени сили, като се използват подръчни материали.

Всеки ветрогенератор се състои от следните компоненти:

• лопатки;
• мачта;
• флюгер за улавяне на посоката на вятъра;
• генератор;
• контролер;
• акумулаторни батерии;
• инвертор.

Принципът на работа на вятърната енергийна инсталация се основава на силата на вятъра, който завърта лопатките на ветрогенератора. Лопатките, закрепени на мачтата, се намират високо над земята. Колкото по-високо, толкова по-голяма е производителността. Така например за захранване на един дом е достатъчна височина от 25 м.

Въртящите се лопатки задвижват ротора на генератора. Той започва да генерира трифазен променлив ток, който изисква допълнителна промяна. Този ток постъпва в контролера, където се преобразува в постоянен. Той се използва за зареждане на акумулаторни батерии.

След преминаване през батериите, токът се изравнява и постъпва в инвертора, където се преобразува в еднофазен променлив ток с честота 50 Hz и напрежение 220 V. Сега той може да се използва за битови нужди в системата за електрическо отопление.

Особености на разположението на вятърните генератори.

Вятърните инсталации са способни да работят при определени условия. Първо, ветрогенераторът – доста обемисто съоръжение, изискващо внушителна площ за поставянето му. Малкото устройство не е в състояние да задоволи нуждите от енергия.

Неговата височина трябва да надвишава с минимум 10 метра околните къщи, дървета и други сгради, а електропроводите и другите обекти трябва да се намират на 100 метра от ветрогенератора. Това изискване не винаги е изпълнимо – не всички собственици на частни къщи разполагат с прилежащи поземлени имоти с достатъчна площ.

Най-добре е вятърните генератори да се разполагат на възвишение, хълм, далеч от дървета и сгради – на минимум 100 метра разстояние.

Второ, добре е, когато разглежданата местност притежава добър ветропотенциал – възвишение или степна зона. За пускане на генератора ще е необходима скорост на вятъра от 2 m/s.

Много модели вятърни системи, предназначени за използване от частни домакинства, са способни напълно да покрият нуждите от електроенергия.

Така, ветрогенератор с мощност 1,5 kW може на месец да генерира, в зависимост от сезона, 100-200 kWh. Ако височината на мачтата се увеличи, производителността ще стане 2 пъти по-голяма.

Но това ще изисква допълнителни разходи за монтаж и консумативи. Срокът на експлоатация на вятърните електроцентрали е средно 20 години.

Също така на сайта ни има и други материали относно устройството, разновидностите на ветрогенератора, изчисляването и изработването със собствени ръце, както и относно инсталирането.

Предлагаме ви да се запознаете с тях:

• Кинетичен ветрогенератор: устройство, принцип на работа, приложение
• Ветрогенератор за частен дом: видове и особености на агрегатите, тънкости при избора, изчисления на изплащане + най-добри предложения.
• Как да направите изчисление на ветрогенератор: формули + практически пример за изчисление
• Ветрогенератор със собствени ръце от пералня: инструкция за сглобяване на вятърна турбина
• Как да направите перки за ветрогенератор със собствени ръце: примери за самостоятелно изработване на перки за вятърна турбина

Вид #2 – енергията на Земята

Една от алтернативните системи за отопление е геотермалната. В основата ѝ стои използването на енергията на Земята. Това е топлината на земята, подземните води, околния въздух, преобразувана от топлинни помпи (ТП). Важно е температурата на средата, използвана от инсталацията, да бъде над нулата.

Устройство и принцип на работа на топлинна помпа

За работата на геотермалната система е нужна електрическа енергия, използвана за пренос на получената топлина. Топлинната помпа, консумирайки 1 kW, дава от 2 до 6 kW топлина.

Основният принцип на работа на ТП се състои в събирането на топлина, нейното преобразуване и по-нататъшното предаване към отоплителния кръг. Това се реализира благодарение на устройството на самия апарат.

Най-евтино е да се инсталира топлинна помпа «въздух-въздух». Ако я изградим със собствени ръце, ще са необходими минимални финансови вложения.

ТП се състои от 3 затворени контура, участващи в процеса на получаване на топлина за отопление на частна къща:

• външен – предназначен за добиване на топлина от източниците. По контура циркулира антифриз или солен разтвор;
• вътрешен – запълнен с хладилен агент, обикновено фреон;
• отоплителен контур, запълнен с топлоносител.

Фреонът, който запълва вътрешния контур, се нагрява от топлината, дошла от външния контур. Имайки ниска температура на кипене, той се превръща в газ в първия топлообменник – изпарителя.

След това постъпва в компресора, където се компресира, в резултат на което се отделя много топлина, а температурата на самия газ многократно се повишава – до 65 градуса.

След това газообразният фреон попада в следващия топлообменник, наречен кондензатор, където оставя своята топлина. Фреонът, след като се раздели с по-голямата част от топлината, попада под налягане на изпускателния клапан. Тук рязко пада налягането, хладилният агент се охлажда и, приемайки течно състояние, отново постъпва в изпарителя.

Топлината, оставена от фреона в кондензатора, нагрява течността, циркулираща в отоплителната система на домакинството. Ако в тази система е предвидено устройство на подово отопление, то е възможно да се постигне най-ефективно отопление при минимални разходи.

Да се направи най-простият вариант на топлинна помпа не е сложно със собствени ръце. За това ще са необходими практически изхвърлени части, евтино закупено оборудване и, разбира се, търпение. Представяме схема на топлинна система с вземане на топлинна енергия от сондаж, задълбочен в доломит.

В конструктивното устройство на топлинните помпи има много общо. Традиционни компоненти: 1 – компресор; 2 – кондензатор; 3 – изпарител; 4 – ТРВ, т.е. терморегулиращ вентил

Изпарителят на разглежданата в примера система е свързан към сондажа, който извлича енергия от почвата.

Спецификата на устройството на топлинната помпа за системата за подово отопление е представена от фото-галерия:

Целесъобразност от използването на ТП

Топлинните помпи – ТП, които извличат топлина от околната среда, биват различни. Всичко зависи от вида на околната среда, използвана като източник за извличане на топлина и вида на използвания топлоносител.

Съответно, се разграничават следните видове ТП:

• въздух-въздух;
• вода-въздух;
• вода-вода;
• почва-вода.

Първите два вида помпи се прилагат в системи за въздушно отопление, а вторите два вида – в системи с течен топлоносител.

Вертикалният вариант на топлинната помпа е най-ефективен за получаване на енергия от земята, но е най-скъп.

Най-изгодно от икономическа гледна точка е използването на топлинна помпа «вода-вода». Този вариант е целесъобразен, ако близо до къщата има незамръзващ водоем, в който се полагат тръби за извличане на топлина.

Топлинната помпа позволява получаването на 30 W топлина от 1 m тръбопровод. В зависимост от площта на частното жилище и нуждите от енергия ще е необходимо да се постави съответният брой тръби.

Помпите, използващи въздух, няма да заменят традиционното отопление в региони с суров климат. Що се отнася до топлината, черпена от почвата, това е много скъпоструващ проект. Използват хоризонтално устройство на геотермалното поле, вертикално и клъстърно сондиране.

При хоризонталния вариант предстои да се изгради геотермално поле на дълбочина, по-голяма от нивото на замръзване. Това е около 1,5-2 м. Площта на такова поле става внушителна – от 200 м².

Топлинните помпи са способни да заменят обичайното гориво в отоплителната система, осигурявайки пълна енергийна независимост на извънградската къща.

За реализацията на вертикалния и клъстърния проект ще е необходимо сондиране на значителна дълбочина с прилагане на сондажни инсталации.

Това е много скъпа услуга. Оборудването от този вид топлинни помпи е целесъобразно за собственици на вили, които не се притесняват за цената на работите. Отоплението, използващо топлина от недрата на земята, е способно напълно да замени твърдогоривното или газовото.

Геотермалното отопление е най-изгодно да се използва в тандем с устройството на воден «топъл под». То позволява да се получи най-оптималният резултат.

От съществените недостатъци – голямата дължина на тръбопровода за събиране на топлина, скъпоструващи земни работи по инсталиране на системата, нужда от голяма площ за обустройване на геотермалното поле.

Вид #3 – слънчевата енергия

Слънчевата енергия, излъчвана от небесното тяло цяла година, е способна дори в люти студове да стане алтернативен вид за отопление на извънградското жилище. Важно е да се научим правилно да я събираме и използваме в отоплителната система.

За събиране и преобразуване на слънчевата енергия се използват слънчеви батерии на фотоелектрически преобразуватели и колектори, представляващи система от тръбички, напълнени с топлоносител.

Слънчевите инсталации притежават висок коефициент на полезно действие. Много пестеливи собственици самостоятелно оборудват домовете си с такива системи.

Принципната разлика на тези преобразуватели се състои в това, че батериите произвеждат ток, който може да се използва при електрическо отопление на извънградската къща. Колекторите пък се използват в системата за водно и въздушно отопление. Най-ефективният вариант е оборудване в помещенията на системата за топли подове.

Мнението, че слънцето не е способно да се справи с отоплението на дома, е справедливо само в случай на неправилна инсталация и грешни изчисления на необходимото количество енергия и топлина. Оптимално подбраната хелиоинсталация е напълно способна да осигури автономно отопление.

Друг въпрос е, че за това ще е необходимо да се вложат пари в покупката на оборудване, неговия монтаж и интегриране в съществуващата отоплителна система.

Слънчевата система на фотоелектрически преобразуватели поглъща слънчевата енергия, а силициевите фотоелементи веднага я преобразуват в постоянен електрически ток. 1 м² от инсталацията може да произвежда 120 W.

Освен панелите, които улавят слънчевото излъчване и го преобразуват, за слънчевата отоплителна система предстои да се монтират контролер за зареждане, преобразувател на постоянен ток в променлив и да се погрижим за безопасността – да се поставят предпазители.

Преди да се реши да се монтират слънчеви инсталации, е необходимо да се разбере тяхното устройство и принцип на работа.

Предимството на панелите е възможността да се свързват акумулаторни батерии, които натрупват излишъци от енергия, която може да се използва през нощта. Съществен недостатък при използване на слънчеви батерии е най-голямата им ефективност в южните региони. В суров климат е икономически нецелесъобразно да се монтират за използване като основен вид отопление.

Слънчевите инсталации, оборудвани със система от тръби, са по-подходящи за региони със студени зими и отрицателна температура. В зависимост от структурата на панела и материалите се различават вакуумни колектори, плоски и концентратори.

Най-скъпите сред тях са с вакуумни тръби. Но те са най-ефективни по всяко време на годината и във всяко време, тъй като умеят да поглъщат широк спектър от слънчево излъчване. Още едно тяхно предимство е, че вакуумните панели функционират успешно при отрицателна температура до -35 °C.

Можете да инсталирате слънчевите колектори сами, без да използвате услугите на фирми, специализирани в това. Такава работа ще изисква помощник, но ще спести от семейния бюджет.

Принципът на работа на колектора се състои в това, че той улавя слънчевото излъчване, което във вакуумните тръби се преобразува в топлина. След това тя се предава на топлоносителя, който я доставя до топлообменния резервоар. След това топлоносителят постъпва в отоплителната система.

По-подробно най-добрите конструкции за слънчево отопление на дома разгледахме в друга наша статия.

Вид #4 – биологично чисто гориво

Един от ефективните и достъпни начини за отопление на селска къща е котел, работещ на биологично чисто гориво.

Този вид алтернативно отопление използва за работата си производствени отпадъци – люспи от селскостопански култури, стърготини, дървесни стърготини и други странични продукти от дървообработващата промишленост.

Котли, работещи на пелети, съществуват много. Има възможност да се автоматизира процесът на подаване на гориво, така че всичко да става без участието на собственика.

От различни отпадъци се правят плътни пресовани гранули с малък размер – пелети, които се изгарят в котли. В сравнение с обикновените дърва, такова гориво гори по-дълго и позволява да се получи повече топлина.

Също така се правят големи плътни брикети от различен вид отпадъци от растителен произход. Такова пресовано гориво позволява да се получи 2-4 пъти повече топлинна енергия. Неговата топлотворна способност е до 5,0 kWh/kg.

Пелетите, за разлика от брикетите, имат значително по-малък размер. Те се прилагат в автоматизирана отоплителна система. Брикетите обаче са по-ефективни, но са с по-голям размер.

За газов котел може да се използва биогаз. Той не е трудно да се получи в процеса на гниене на органични отпадъци. За това ще е необходимо да се изгради достатъчно голям резервоар, да се поставят отпадъците в него, да се предвиди инсталация за тяхното разбъркване.

Под въздействието на въздух и бактерии ще протича процес на гниене и отделяне на газ. Предстои да се инсталира тръбопровод за изхвърляне на отработения материал. Също така, за събирането на газа в специални резервоари, неговото почистване и преместване в отоплителната система, трябва да се използват подходящи устройства.

Екологично чист начин на отопление, използващ алтернативен източник на получаване на топлина – водороден котел.

В основата на неговата работа стои реакция на взаимодействие на водородни молекули с кислород, в процеса на която се отделя огромно количество топлина. Този вид отопление изисква спазване на правилата за експлоатация и техниката на безопасност.

Принципът на работа на водородния котел се основава на химическото разлагане на водата на водород и кислород, в резултат на което се отделя много топлина и никакви вредни вещества. Но трябва да се спазват правилата за безопасност.

Основният недостатък е високата цена на фабричното оборудване. Изход от създалата се ситуация е оборудването на водородна отоплителна система със собствени сили.

За нейната работа ще е необходимо постоянно свързване към източници на електроенергия и вода, водородна горелка, водороден генератор, катализатори и самият котел. Топлината, получена в резултат на химична реакция, постъпва в топлообменника, а като отпадъци – обикновена вода.

За да научите повече за биогоривото, препоръчваме да се запознаете с други наши статии по тази тема:

• Биогазова инсталация за частен дом със собствените си ръце: препоръки за устройство и пример за изграждане на самоделка
• Как да получите биогаз от оборски тор: технология и устройство на инсталация за производство
• Водороден котел за отопление: устройство + принцип на работа + критерии за избор
• Как да направите водороден генератор за дома със собствените си ръце: практически съвети за изработка и монтаж

Как да спестим от внедряването на “зелена енергетика”?

След анализ на финансовата съставка на алтернативните видове отопление може да се стигне до неутешителен извод – ще са необходими значителни средства на началния етап.

Ето, след 3-7 години, в зависимост от избрания начин на отопление, ще стане забележима съществена икономия благодарение на енергонезависимата система.

Изгодно и удобно е да се използват комбинирани източници на алтернативно отопление. За целта може да се подбере най-оптималната комбинация за своя дом.

Може да се спести от използването и инсталирането на алтернативни уредби за производство на топлина. Много домашни майстори с голям ентусиазъм подхождат към създаването със собствени ръце на аналози на фабричните уреди за преобразуване на алтернативна енергия.

Така, доста лесно и евтино може да се сглоби слънчева инсталация от маркуч, която ще послужи като допълнителен източник за загряване на вода.

Успешно се сглобяват в домашни условия малки ветрогенератори от подръчни средства. Също така образовани фермери, живеещи в селски райони, изграждат инсталации за преобразуване на биологични отпадъци от растителен и животински произход в биогаз.

Самоделните ветрогенератори са напълно работоспособни. Но за сглобяването им ще са необходими предварителни изчисления, закупуване на консумативи и време.

Впоследствие той се използва за нуждите на домакинството. В зависимост от размера на резервоара за ферментация на отпадъци и площта на частния дом, е възможно напълно да се осигури домакинството с биогаз за задоволяване на всички нужди.

Изводи и полезно видео по темата

Видео за комбиниране на алтернативни източници за получаване на електричество в малка селска къща:

Клипът за изработката на ветрогенератор със собствени ръце ще помогне лесно да се разбере принципите на устройството:

Кратко видео за използването на термопомпа:

Видеоклип за получаване на биогаз:

Да се откажете от традиционните източници на отопление е напълно реалистично. За това е необходимо внимателно да изберете алтернатива или да комбинирате няколко, като се съобразите с особеностите на местността, площта на вашата селска къща и прилежащата територия.

Енергията на слънцето, земята, силата на вятъра, оползотворяването на битови отпадъци от растителен и животински произход са напълно способни да станат достойна замяна на газа, въглищата, дървата и платеното електричество.

Вие използвате ли един от алтернативните източници на енергия за домашни цели? Споделете, на каква сума ви излезе сглобяването на инсталацията и колко бързо се изплати.

Или може би някой от вашите познати е оборудвал своята селска къща с възобновяеми източници? Използвайки система от слънчеви панели или термопомпа като независим източник за получаване на топлина, топла вода и електроенергия?

Разкажете за този опит в коментарите под статията – нагледен пример ще бъде полезен за собствениците на жилища, които все още се съмняват в реалността на алтернативната енергетика.