Альтернативное отопление частного дома
Использование природного газа является наиболее экономичным способом обогрева деревянного коттеджа. Топливо это среди всех иных альтернатив отличается дешевизной, а котлы на нем – предельной простотой эксплуатации.
Но как организовать отопление частного дома без газа, ведь не везде есть магистральные газопроводы.
Какие существуют альтернативы этому горючему, какой из вариантов наиболее выгоден?
Основные методы отопления дома без газа
Если вы задумались о том, как лучше отопить дом без газа, то рекомендуем прибегнуть к электричеству, которое выступает в качестве самого простого в плане организации отопления.
Если говорить о выгодности, то электричество стоит на самом последнем месте рейтинга. В качестве топлива для таких приборов можно использовать дизельное, которое тоже является достаточно дорогим удовольствием. Таким образом, 1 Гкал тепла обойдется в 3500 рублей. При этом вам придется столкнуться с неприятным запахом, который будет образовываться вблизи отопительного агрегата. Несмотря на недостатки, солярка становится для многих потребителей альтернативным доступным видом топлива.
Можно также обогреть дом с помощью угля, который является дешевой разновидностью топлива. С ним отопление будет стоить в четыре раза дешевле по сравнению с вышеописанной методикой. Таким образом, за 1 Гкал тепла придется заплатить одну тысячу рублей.
Если перед вами стоит вопрос, как отопить дом зимой без газа, то можно использовать торф, который поставляется в виде брикетов. Он будет стоить примерно в полтора раза дороже по сравнению с углем.
Наиболее распространенным вариантом для отопления дома является использование дров, которые стоят мало, однако применять их не всегда удобно, а вот прогорят они намного быстрее угля.
Для приборов, которые установлены в доме, можно использовать пеллеты, они представляют собой гранулы, созданные на базе отходов древесины. Получить 1 Гкал тепла можно, заплатив 1500 рублей. При этом данный вид топлива очень удобно использовать для котлов, в которых топливо есть возможность подавать автоматически.
Котлы длительного горения
Котлы длительного горения или КДГ — альтернатива морально устаревшим печам, которыми раньше отапливались дома. Агрегаты этого типа имеют сходную с печью конструкцию: есть топка или два топливных отсека, и рабочая камера для сбора или сжигания золы. Во время горения топливного сырья тепловая энергия нагревает теплообменник.
Этот элемент конструкции передаёт тепло теплоносителю (в бытовых моделях воде), который позволяет обогреть дом посредством труб и батарей. У некоторых моделей предусмотрено два контура. Один отвечает за обогрев помещений, второй нагревает воду для бытовых нужд.
Основные достоинства:
К недостаткам относят:
Отопительные Котлы
Обычные отопительные агрегаты могут работать на разном сырье: угле, торфе, поленьях, древесных отходах, нефтепродуктах. Различают универсальные модели и устройства, рассчитанные только на один вид топлива — древесину. У таких котлов рабочие камеры оборудованы жаростойкими вставками, обеспечивающими продолжительный срок службы агрегата.
В среднем один рабочий цикл составляет от 4 до 6 часов. При загрузке углём сгорание топлива происходит медленнее. Между рабочими циклами требуется очистка устройства от продуктов горения. Ценовая политика на такие котлы достаточно демократична, купить их можно за доступную сумму от 500 долларов.
Пиролизные котлы
Пиролизные или газогенераторные модели имеют две рабочие камеры, одна из которых предназначена для сжигания газа, выделившегося во время тления топлива. В результате горения остаётся минимальное количество сажи и золы. Средний рабочий цикл от 5-6 до 12 часов. При влажном древесном топливе такие устройства теряют свою эффективность — резко снижается КПД из-за дополнительного просушивания древесины.
Есть модели с верхней и нижней камерой сжигания газов. Верхняя камера подразумевает независимость от электричества — газ сжигается при естественной тяге. У агрегатов с нижним дожигом газа подача воздуха регулируется с помощью вентиляторов. Цена на пиролизные котлы высока (от 750 долларов), но оправдана дальнейшей экономией на топливе и и высокой эффективностью отопления.
Котлы на пеллетах
Пеллетные модели — устройства пиролизного типа, предназначенные исключительно для сжигания прессованных древесных отходов. Это инновационное отопительное оборудование, крайне популярное в европейских странах. Отличается большим интервалом между загрузками топливного сырья.
Обычно к котлу присоединяется дополнительный бункер, обеспечивающий загрузку в автоматическом режиме. Такое оборудование способно работать без участия хозяев дома от двух дней до нескольких недель! Следует учитывать высокую цену специализированных пеллетных котлов относительно остальных видов котлов.
Пеллеты считаются одним из лучших видов твёрдого топлива. Из килограмма этого возобновляемого в природе сырья можно получить столько же тепловой энергии, сколько отдаст 1,5 килограмма поленьев или 0,5 литра солярки. При этом прессованные отходы древесины отличаются невысокой и стабильной ценой, легко хранятся, а во время сгорания образуют малое количество золы (0,5-3% от исходной массы).
Котлы на биотопливе
Отопительные устройства на биотопливе — достаточно популярный выбор ввиду дешевизны требующегося для загрузки топливного сырья. Агрегаты нового поколения работают в автоматическом режиме. В их бункер можно загрузить: солому и любые сухие растительные остатки, фруктовые косточки, древесные отходы. Это устройства пиролизного типа, обеспечивающие полное и безопасное для экологии разложение топливного сырья.
Жидкотопливные котлы
Агрегаты на жидком топливе отличаются полной автономностью. Топливо поступает в горелку (форсунку) без участия человека. По комфорту использования такие котлы можно сравнить с традиционными газовыми агрегатами. В зависимости от модели в качестве сырья может быть использована: солярка, отработанное масло, керосин, мазут.
По конструкции агрегаты бывают с одной ступенью – температуру нельзя регулировать во время горения, и с двумя ступенями, позволяющими постепенно увеличивать мощность во время работы. Ёмкость бака от 50 до 1 000 литров. Устройства полностью зависят от электропитания.
Окупаемость агрегатов длительного горения в среднем составляет 1,5-2 года. Самые дорогие по цене но и самые эффективные — пиролизные модели на древесных пеллетах.
Водяная система обогрева жилья
Наиболее часто встречающейся в отечественных загородных домах автономной системой обогрева жилища является водяная. В качестве теплоносителя в ней используется вода, нагреваемая в котле или печи. После подогрева она при помощи батарей и труб отдает тепло помещениям, создавая в них комфортные условия.
Системы отопления в зависимости от схемы подсоединения отопительных приборов делятся на:
Оба вида отопительных систем бывают с верхним и нижним типом разводки. Первый вариант предусматривает прокладку подающей трубы выше расположения принимающих теплоноситель приборов, второй, соответственно, ниже.
Расположение труб относительно приборов отопления может быть вертикальным и горизонтальным, на основании чего отопительная система принимает одноименный технический термин. Первый вид применяется преимущественно в многоэтажных строениях или в одноэтажных коттеджах с чердаком, в пределах которого возможна установка расширительного бачка и прокладка трубопровода для поставки теплоносителя по отдельной ветке в каждый прибор.
Горизонтальный отопительный контур сооружают в небольших по площади частных постройках. Причина в недостаточной производительности и ограничениях по протяженности — сеть не может по длине быть больше 30 погонных метров.
Присоединение стояков к радиаторам выполняется по односторонней или двухсторонней схеме,
т.е. с подключением труб с одной или двух сторон. Если в вертикальной однотрубной системе подключение батарей производится с одной стороны, то ее называют контуром с опрокинутой циркуляцией. Последняя разновидность не рекомендуется для систем со стальными или чугунными приборами.
Основными элементами типовой системы отопления в частном загородном доме являются: нагревательный котел, радиаторы и трубопроводы подачи теплоносителя
По типу циркуляции воды в трубах отопительные системы бывают двух видов:
Первый вариант проще второго в проектировании и монтаже. Но подача тепла в естественной системе не поддается автоматическому регулированию, теплоноситель в ней перемещается по трубам за счет гравитации и разности плотностей холодной и нагретой воды. Зато в отличие от принудительного варианта она энергонезависима.
При отключении электроснабжения отопительная система с естественной циркуляцией воды продолжит исправно функционировать, если основным ее агрегатом будет энергонезависимый котел. Насоса, которому требуется питание от розетки, в ней тоже нет.
Однако гравитационное давление имеет свои пределы. Мощности отопления с естественной циркуляцией просто не хватает для поставки теплоносителя в разветвленные контуры. Иногда ее недостаточно для подачи нагретой воды с требующейся для отопления температурой при расстоянии между радиатором и котлом 25 м, если трубопровод выполнен из материала с высоким гидравлическим сопротивлением: стали или чугуна.
Если деревянный дом имеет небольшую площадь, то для него вполне хватает естественной системы. Однако большой в два-три этажа коттедж требует более мощного варианта с насосом, который будет прокачивать горячую воду до всех удаленных от котла комнат на всех этажах.
Помимо использования газа теплоноситель может быть нагрет за счет электричества либо сжигания иных видов топлива. Также автономное отопление в частном доме, где нет подключения к магистрали с газом, нередко организовывается с помощью конвекторов, инфракрасных обогревателей и тепловых насосов.
Выбор конкретного способа устройства отопительной системы зависит от множества факторов. Здесь важен климат региона проживания, качество утепления жилища, а также доступность того или иного типа горючего.
Тепловой насос
Очень дорог в использовании. Но снизить его себестоимость можно путем правильного монтажа и грамотной эксплуатации. Принцип его действия возможно представить, сравнив его с работой холодильника — это испарение хладагента при невысокой температуре. Так называемая «трасса» для насоса состоит из трубок, прокладываемых на дне пруда или в почве земли.
При грамотном расчете глубины залегания этих трубок, они не будут замерзать. Двигаясь к вашему загородному дому, хладагент будет отдавать все тепло, добытое им из земли, вашей отопительной системе. Компрессор, управляющий этим движением, работает на электричестве. Для производства 1 кВт тепла нужно затратить 300 Вт. И 1 Гкал тепла будет стоить около 900 рублей.
Сравните эти цифры и убедитесь сами, что наиболее приемлемым по цене методом отопления дома без газа является твердотопливный котел и современный тепловой насос.
Использование солнечной энергии
Оборудовать солнечное отопление своими руками можно даже начинающему мастеру, но работа с разными типами устройств имеет некоторые отличия. Речь идет о солнечных батареях и солнечном коллекторе.
Солнечные батареи позволяют аккумулировать энергию, а затем использовать ее и для обогрева, и для подогрева теплоносителей, и для питания электрических приборов. Фотоэлементы, которые являются основой батарей, сделать самостоятельно трудно. Поэтому их покупают, соединяют в цепь и фиксируют в отдельном корпусе, правильно устанавливая все элементы.
Солнечными коллекторами (гелиосистемами) обогревают частные дома, организуя дополнительно и горячее водоснабжение. Фотоэлементы для коллектора не требуются. Отзывы свидетельствуют, что организовать солнечное отопление из подручных материалов под силу и начинающему мастеру.
Плоские гелиосистемы представляют собой остекленные и утепленные короба с теплоносителем внутри. Основным элементом вакуумных коллекторов являются трубки, в которых преобразуется энергия.
Итак, отличие состоит в том, что с помощью батареи можно производить электроэнергию, а с помощью коллектора нагревать воду.
Экономическая эффективность использования солнечного генератора энергии
Солнечные батареи для отопления генерируют электрическую энергию в результате фотоэлектрических реакций. В среднем один модуль имеет мощность от 50 до 300 Вт при коэффициенте полезного действия до 30%, что является невысоким показателем. Экономическая выгода кроется в другом — эффективном — производстве энергии, что позволяет окупить затраты уже за 3 года эксплуатации системы.
Один раз обустроив отопление на солнечных батареях, можно забыть о проблеме на 25 лет, поскольку именно такой срок устанавливают производители для работы оборудования.
К выгодным параметрам такого вида отопления можно отнести экономию внутреннего полезного пространства, что достигается установкой батареи для отопления на крыше здания. При этом следует придерживаться определенных правил:
1. Оборудование, обеспечивающее солнечное отопление, устанавливается на южной стороне, поскольку именно здесь сосредоточено наибольшее количество тепла.
2. Крыша должна быть не горизонтальная, а под наклоном — ориентировочно 45°.
3. Солнечные батареи довольно тяжелые, поэтому стропильная система крыши дома должна быть прочной. Угроза обрушения наиболее вероятна в зимнее время, когда на крыше скапливается снег.
4. Во дворе, на стороне дома, где располагаются батареи, не должно быть деревьев или зданий, создающих тень.
Расчет площади необходимого для батарей пространства производится индивидуально, но можно сориентироваться, учитывая такие параметры: для средней полосы для отопления дома, площадь которого составляет 100 кв.м, понадобится около 30 кв.м батарей.
Следует учесть необходимость изолированного места в доме, в котором будет установлено оборудование, использующееся в пасмурную погоду или в темноте.
Принципы действия основных систем отопления
Для обеспечения отопления и водоснабжения горячей водой в доме используют две системы, использующие разные теплоносители — воду и воздух. Обустройство таких систем несколько отличается, как и эффективность.
Водяное солнечное отопление может состоять из следующих элементов:
Такое солнечное отопление дома работает по принципу отдачи тепла от нагретой предварительно воды, проходящей по трубопроводам и отопительным приборам. Расчет подтверждает экономичность расхода материала, используемого для отопления, что достигается за счет теплоемкости воды. Считается, что при нагреве до одного уровня температуры вода в 4000 раз более теплоемкая, чем воздух.
Отзывы потребителей свидетельствуют о трудоемкости установки и эксплуатации водного солнечного оборудования, необходимости постоянного контроля работы генератора. При низких температурах вода, наполняющая трубопровод, замерзает и расширяется, вызывая разрушение всей системы. Установить оборудование можно только в процессе постройки дома или его капитального ремонта.
Воздушное солнечное отопление и горячее водоснабжение обеспечивается теплым воздухом, нагнетаемым специальными вентиляторами. Отличие этой системы состоит в использовании не насосов, а мощных вентиляторов.
Воздушное солнечное отопление имеет высокий уровень КПД, поскольку в его схеме отсутствуют передаточные элементы. Отопительная система объединяется с климатической, что позволяет создавать и поддерживать комфортный микроклимат помещения. Вследствие малой инерционности помещение обогревается очень быстро. Воздушное солнечное отопление доказало свою эффективность, а цена на него формируется в зависимости от объемов обогреваемых помещений, среднегодовых погодных условий и некоторых других факторов.
Перед закупкой необходимого оборудования и его установкой требуется произвести расчет:
1. Мощности нагревателя воздуха с учетом того, что помещение должно получить достаточный обогрев, а тепловые потери должны быть компенсированы.
2. Скорости подачи воздуха, который нагревается.
3. Неизбежных потерь тепла, которые осуществляются через стены помещения, окна, двери, вследствие сквозняков или иных причин.
Диаметра воздуховода с учетом аэродинамических характеристик всей системы, что позволит определить объем потерь воздушного напора.
Если расчет оказался неправильным, возможны перегревы тепловых нагревателей, возникновение вибрации, дополнительных шумов, что создает дискомфорт, а впоследствии приводит к выходу системы из строя.
Нагреваем воду солнечной энергией
Солнечные водонагреватели можно приобрести в магазинах или создать своими руками. Цена на оборудование зависит от объема бака и количества и типа трубок. В среднем эти показатели составляют от 26 и до 80 тысяч (можно нагреть от 127 до 340 л воды).
Можно найти сотни конструкций такого оборудования, но наибольшим спросом пользуются переносные солнечные водонагреватели, которые в случае необходимости можно отвезти на дачу или взять с собой в поход. Отзывы подтверждают, что возможность иметь горячую воду сутки напролет — серьезный аргумент в пользу создания удобного коллектора.
Самой трудоемкой частью будущего водонагревателя является бак. Для его изготовления понадобится лист оцинкованного железа, из которого вырезается основа бака с припусками по 2-2,5 см. После придания формы стыки тщательно пропаиваются. Тщательный расчет позволит сделать работу из одного листа, но в случае неудачи можно создать конструкцию из двух оцинкованных листов.
Для змеевика используются тонкостенные медные или стальные трубки диаметром до 18 мм, которые припаиваются к коллектору по всей длине. Таким образом можно достичь более высоких показателей теплопроводности.
Далее схема работы та же, что и для создания воздушного солнечного коллектора. Из многослойной фанеры сбивается короб-кожух, дно которого теплоизолируется. Внутрь короба устанавливаются коллектор, бак, трубки и укрепляются с помощью металлических уголков.
После этого конструкция остекляется, крепятся опорные элементы. Чтобы система работала эффективно, необходимо ее установить таким образом, чтобы солнечные лучи падали на поверхность под прямым углом.
Простой вариант воздушного обогрева дома
Наиболее простой вариант — это создать воздушно солнечное отопление своими руками из металлического профнастила. Расчет материала таков: для создания короба размерами 180х120х15 см понадобится влагостойкая фанера толщиной 1,2 см на боковые стенки и 0,7 см — на заднюю стенку.
По периметру готового короба к задней стенке прикрепляется брус 4х4 см, на который укладывается минеральная вата слоем толщиной 4 см. Полученная после утепления поверхность зашивается профнастилом и окрашивается черной матовой краской с термостойкими характеристиками.
В середине короба прибиваются планки, размер которых соответствует расстоянию от стенки до стекла, которое будет затем установлено. Планки прибиваются в виде лабиринта, чтобы создавалась необходимая циркуляция воздуха. В нижней части боковой стенки прорезается прямоугольное отверстие, через которое осуществляется подача воздуха. Отверстие защищается сеткой или воздушным фильтром. Остекление солнечного коллектора дополняется тщательной герметизацией всех стыков.
С противоположной к отверстию подачи воздуха стороны прорезается еще одно отверстие, в котором устанавливается вентилятор. Когда лучи солнца попадут на профнастил, образуется тепло. Оно затем и будет нагнетаться для отопления помещения. Солнечное отопление своими руками позволяет при температуре +10°С получать около 60°C на выходном отверстии.
Используем водосточные трубы для обогрева
Воздушно солнечное отопление своими руками из профнастила позволяет экономить на дорогостоящих энергоносителях в весенне-осенний период при условии отопления небольших площадей. Более внушительные размеры и отдачу имеет воздушное солнечное отопление, созданное из теплопроводных алюминиевых труб преимущественно прямоугольного сечения.
Коллектор состоит из большого короба, длина которого равна длине дома. На создание прочного каркаса идут доски толщиной 3-4 см и влагостойкая фанера от 0,8 до 1 см. Принцип создания коллектора такой же, как и в случае с профнастилом: задняя стенка сбитого короба утепляется минеральной ватой, боковые — пенопластом. Слой минеральной ваты покрывается алюминиевым листом, к которому с помощью хомутов прикрепляются трубы.
Коллектор из алюминиевых труб, обеспечивающий воздушное солнечное отопление, имеет особенность: входное и выходное отверстия для воздуха располагается в одной его части и разделяются деревянными перегородками. Далее производится остекление (можно использовать прозрачный шифер), покраска и установка вентиляторов на вход и выход.
Готовый коллектор устанавливается под углом к дому, а к нему по утепленной пенопластом траншее подводятся воздуховоды.
Воздушно-солнечное отопление своими руками, созданное по описанной технологии, в зимнее время до 15.00 включительно при минусовой температуре не ниже 10°С позволяет получать на выходе воздух температурой 65°С. Расчет объемов тепла, которые можно получить в летнее время, дает еще более внушительные показатели, поэтому рекомендуется во избежание перегрева затенять оборудование.
Сравнение популярных методов отопления дома в цифрах
Итак, очень коротко, без глубокого анализа, мы рассмотрим основные виды отопления загородного дома без газа. Какую альтернативу выбрать для себя?
Предлагаю поступить просто, т.е. посчитать. Чтобы сосчитать количество тепла выведено 2 единицы измерения — Гкал/час и кВт/час. А в регионах чаще используется такая единица, как килоджоуль (кДж).
Мы будем рассчитывать теплоэнергию в гигакалориях и установим, сколько бы стоил 1 Гкал/час для вашего дома. Например, чтобы обеспечить теплом помещение площадью 150 м2, нужно потратить 16 Гкал за один сезон отопления, т.е. где-то 2,5 Гкал в месяц.
Чтобы узнать цену 1 Гкал воспользуемся методом сравнения. Это позволит вам просчитать целесообразность приобретения того или иного средства отопления для вашего дома при отсутствии газа. С него и начнем, чтобы удобно было сравнивать.
1. Природный газ
Недорогой вид топлива, стоимость 1 м2 = 4 рубля. Удельная теплота 1 м3 газовой смеси (из нее и состоит газ) примерно 7,5 -9,6 тыс. Ккал. КПД котла, работающего на газу около 90 %. 1 Гкал тепла будет стоить 700 р. Заметим, что баллонный газ стоит в несколько раз дороже природного.
2. Жидкое топливо
КПД такого котла 90%. Цена за литр дизельного топлива примерно 35-40 рублей, а 1 Гкал стоит 3500 рублей. Это дорого, с учетом того, что цены на солярку не снижаются, а только растут.
3. Уголь
Цена достаточно низкая, КПД порядка 80%, 1 тонна угля стоит 6000 рублей. Удельная теплота в районе 5300-5800 Гкал/час, т.е. 1 Гкал обойдется около 1300 рублей.
4. Торф
Стоит дороже, чем уголь, имея теплоту сгорания 4000 Гкал/час, стоимость 1 Гкал около 1400 р.
5. Электроэнергия
Стопроцентный КПД, 1 Гкал — это 1163 кВт/ч. Принимая стоимость электричества в частном секторе по 2 руб/кВт 1 Гкал обойдутся в 1600 рублей.
