kino-critic.ru
Современные тенденции повышения цен на энергоносители ставят их потребление на совершенно новый уровень, который определяется критериями жесткой экономии. Поэтому каждый потребитель старается найти способы, которые помогли бы создать необходимый температурный режим внутри помещений без выплат больших сумм за новые тарифы. Казалось бы, новые подходы в извлечение тепла из альтернативных источников требуют новых технологий и нового подхода к созданию технической базы. Все это на самом деле так и есть. Но такие технологии существуют, и их давно уже используют. Альтернативное отопление – это не миф. Это реальность, скажем прямо, недешевая, но она существует, и популярность ее год от года растет.
Что же такое альтернативная отопительная система дома? Это отопление, работающее на источниках, которые не добываются в качестве полезных ископаемых. Сюда можно отнести энергию солнца, ветра, недр земли, энергию на возобновляемых источниках. Как видите, вариантов предостаточно. К тому же все они — так называемые бесплатные природные источники.
Альтернативное отопление на биотопливе
Этот вид отопительной системы работает по традиционному принципу, где в качестве топлива для газовых котлов используется газ, выработанный под действием гниения органических отходов. Каких именно? Берите любые отходы – навоз, растения, пищевые отходы, сточные воды и прочее. Все это в процессе гниения выделяет газ, который прекрасно горит и отдает большое количество тепловой энергии. Для процесса гниения ничего не надо, кроме самих отходов, воздуха и бактерий.
Конечно, отапливать таким способом большие дома или целые поселки просто невозможно, но небольшое фермерское хозяйство с компактным домиком и несколькими служебными пристройками вполне возможно. Правда, для этого придется соорудить достаточно большую емкость (металл или бетон), в которой будут перегнивать органические отходы. В фермерских хозяйствах такие отходы девать некуда. Добавим, что улавливать выработанный таким способом газ не так просто. Поэтому оборудование комплектуется специальными установками и приспособлениями, которые это топливо собирают, очищают и подают на отопительные котлы.
Если сравнивать такую отопительную систему с традиционной (в фермерских хозяйствах это, в основном, твердотопливные котлы), то преимуществ у нее намного больше. Хотя бы по способу обслуживания — она чисто автоматическая, как и в случае с магистральным газом.
Отопление солнечными коллекторами
Этот тип отопления частных домов используется в настоящее время редко и только в регионах, где солнечных дней в году много. Принцип его работы основан на сборе солнечной энергии и ее аккумулировании в панелях, где проходит теплоноситель. То есть в этом случае идет прямое нагревание воды. Такие панели устанавливаются обычно на крыше.
Невысокая популярность теплоаккумулирующих солнечных батарей объясняется тем, что в ночное время суток и в пасмурную погоду они просто не работают. Поэтому для организации отопления их никогда не применяют. Так для чего же они нужны? В основном, для организации горячего водоснабжения для бытовых нужд жильцов дома. Так как контакт солнечной энергии с водой идет напрямую, то, соответственно, нагрев воды происходит именно внутри панелей, поэтому их конструкция должна быть полой.
В настоящее время рынок предлагает два вида солнечных коллекторов:
- Плоские.
- Трубные.
Второй вариант работает по принципу вакуумной трубы, отсюда и более высокая эффективность в плане выработки тепловой энергии. Если плоские панели могут нагреть воду до +65С, то трубные до +85С. Как видите, разница существенная. Поэтому многие специалисты поговаривают, что вакуумные трубные панели можно использовать в качестве альтернативного варианта для отопления дома.
Кстати, если говорить о такой категории, как альтернативное отопление своими руками, то это именно такой вариант. Изготовить солнечные коллекторы проще простого, здесь нет сложных материалов или сложных способов монтажа. Оптимальный вариант — труба из нержавеющей стали и сварка.
Солнечные батареи
В настоящее время солнечные батареи из дорогого удовольствия постепенно перемещаются в категорию доступных способов отопления частных домов. Не будем уверять, что это уж совсем доступный вариант, но их популярность и востребованность все же растет. И в этом плане нельзя говорить только об отоплении. Ведь принцип, на котором основана их работа, связан с выработкой электрической энергии. А значит, котел для отопления будет тоже электрический.
Принцип работы таких батарей основан на фотогальваническом эффекте, при котором происходит аккумулирование солнечной энергии с переводом ее в электричество. Этот закон физики известен давно, а вот стал использоваться совсем недавно. Все дело в технологиях, которые до недавнего времени не были достаточно разработаны. Да и производство фотоэлементов – дело не из дешевых.
Самое удивительное, что такой способ получения электричества считается самым простым, потому что является одноступенчатым. Аналогов нет, и только дороговизна в процессах изготовления фотоэлементов не позволяет снизить цены на сами солнечные панели. Если сравнивать данную систему с получением электроэнергии с помощью вращающихся турбин, то большое количество энергии уходит на переходные процессы.
Судите сами. Вода с помощью солнечных лучей нагревается, далее происходит переходный процесс из воды в пар, далее с помощью пара производится вращение турбины, и последний этап – от вращения получается электричество. Столько этапов перехода и столько же потерь энергии. Да и сложно все это.
Кстати, батареи представляют собой сборную панель из фотоэлементов, которые соединены между собой как последовательно, так и параллельно. Сам корпус панели состоит из каркаса, изготовленного из непроводящих материалов. Такая конфигурация батареи позволяет собирать устройство необходимой мощности, а точнее, силы тока и напряжения.
Внимание! У каждого материала есть свой срок эксплуатации. Это в полной мере относится и к фотоэлементам. Вышедшие из строя элементы или целые участки можно легко заменить на новые.
Устройство фотоэлементов
Говорить сейчас о том, как происходит фотогальванический процесс, не будем — это не так просто. Отметим лишь, что фотоэлемент состоит из двух слоев, у каждого из которых своя проводимость. Первый слой имеет электронную проводимость — за счет фотоэффекта возникает движение электронов. Второй слой имеет дырочную проводимость, где размещены атомы без электронов. Движение электронов от одного слоя к другому создает эффект диода — образуется разность потенциалов на стыке двух слоев. Подсоединяя к каждому слою провод, можно создать электрическую цепь. Это и есть принцип работы фотоэлементов в упрощенном виде.
В современных условиях фотоэлементы изготавливают из кремния. Это достаточно распространенный минерал, который не является проблемным в плане его добычи и переработки. Запасы его на Земле просто огромны. Но в чистом виде кремний в природе не встречается, а необходим именно такой материал. А вот процессы очистки требуют больших энергетических и механических затрат, отсюда и высокая стоимость.
К сожалению, новые технологии очистки минерала еще не разработаны. В настоящее время ученые ищут материалы, которые могли бы заменить кремний. Сегодня считаются перспективными направления, связанные с соединениями индия, селена, меди. Группа ученых предложила органические фотоэлементы.
Тепловые насосы
В отношении тепловых насосов нужно сказать следующее. Для их работы потребуется электроэнергия, потому что в их комплект входят компрессоры и насосы. Но чтобы выработать необходимое количество тепловой энергии, вам не потребуются природные богатства. Для этого необходима только температура любого материала чуть выше нуля. В этом случае можно использовать и грунт, и воду, и воздух.
Все, что связано с грунтом, на сегодняшний день является оптимальным вариантом. Почему? Дело в том, что даже в самые лютые морозы на определенной глубине (ниже уровня промерзания) всегда положительная температура. И ее, как показывает практика, предостаточно, чтобы выработать необходимую температуру, достаточную для отопления дома. И чем южнее регион, тем меньше глубина для добывания тепла, а, соответственно, меньше расходы на монтаж оборудования. Добавим только, что такая отопительная система не зависит от человеческого фактора и от капризов природы. Нет необходимости тянуть трубопроводы, нет необходимости в сложных обслуживающих процессах.
Есть еще два варианта – это теплообразование от воды и от воздуха. С водой понятно — тепло будет генерироваться от водной массы, которая зимой не замерзает. Это глубокие водоемы в виде больших рек и озер. Здесь важно правильно распределить трубопровод, по которому движется хладагент. Для этого потребуется горизонтальное размещение труб по дну водоема с креплением их ко дну.
С воздушной системой все намного сложнее. Такой тепловой насос будет работать только в том случае, если температура воздуха на улице не минусовая. А так как под это требование подходят только южные регионы, то использовать эту группу можно только там. Но, как показала жизнь, в нашей стране этот вид тепловых насосов не прижился.
Ветряки
Удивительно то, что ветер как источник энергии стали использовать достаточно давно. Но вот для выработки электрического тока применяют данный принцип лет сто, не больше. В США этот вид альтернативной энергии широко распространен. Американцы умело используют данный способ получения электрического тока. Постепенно с развитием альтернативных видов энергии ветряной аналог переходит и в наши регионы. Благо ветреных районов у нас хоть отбавляй.
Принцип действия ветряков достаточно прост. Для этого необходимо заставить крутиться генератор, который вырабатывает электричество. На его ротор насаживается крыльчатка, которая под действием силы ветра вращает вал. Все очень просто. Единственный момент – достаточно ли будет выработано электроэнергии, чтобы заставить работать электрический котел для отопления на полную мощность. Это будет зависеть от размеров статора генератора. И чем он больше, тем больше тока вырабатывается. Для сравнения можно привести такой пример – чтобы отопить средний по величине дом и при этом использовать электроэнергию для других бытовых нужд, вам потребуется ветряк с размерами крыльчатки не меньше десяти метров в диаметре.
Есть международная статистика, которая говорит о том, что от всей выработанной энергии на земле два процента приходится на ветровую. В принципе, это достаточно неплохой показатель.
Котлы на отработанных маслах
Этот вид отопительных котлов можно с натягом отнести к альтернативным. Но если учесть тот момент, что отработанные масла и нефтепродукты подлежат дорогостоящей утилизации, то, сжигая их в отопительных котлах, можно решить сразу две проблемы — утилизации и отопления. Многие компании, чтобы не нести большие убытки, связанные с утилизацией, стараются предложить отработку по низкой цене. Чем стали пользоваться компании по производству мультитопливных котлов. Преимуществ от этого масса. Во-первых, практически дармовое топливо. Во-вторых, эффективное сгорание с выделением высокой тепловой энергией.
Правда, у такого варианта отопления дома есть и минусы. Для хранения отработанных масел вам потребуются достаточно вместительные емкости. Требования к хранению очень жесткие. Необходимо приобрести современный котел, который будет соответствовать процентному выбросу продуктов сгорания.
Заключение по теме
Сегодня все чаще среди профессионалов, ученых и простых обывателей встают вопросы, связанные с альтернативными источниками добычи тепловой энергии. Это веяние времени и экономики. С каждым годом традиционные теплоносители будут только повышаться в цене. И выиграет тот, кто первый оценит достоинства альтернативных способов отопления наших домов.
Читайте далее:
