Tepelná čerpadla
Tepelná čerpadla jsou životaschopnou alternativou k tradičním generátorům tepla a kotlům. Princip fungování tohoto energeticky úsporného systému poněkud připomíná klimatizaci, která přenáší teplo z místnosti na ulici.
Tepelné čerpadlo přenáší teplo ze země do vytápěné místnosti a chlad přivádí zpět.
Při provozu tepelného čerpadla se energie nevynakládá na výrobu tepla, ale výhradně na jeho pohyb.
Schéma tepelného čerpadla. Klikni pro zvětšení.
Funkčnost tohoto systému umožňuje získat přibližně 4,5 kW tepelné energie, přičemž na její přepravu se spotřebuje pouze 1 kW elektrické energie.
Tepelná čerpadla jsou vysoce účinná, spolehlivá a ekonomická. Alternativní vytápění popsaného typu má pouze jednu významnou nevýhodu - rozhodnutí o jeho instalaci by mělo padnout až v nulovém stavebním cyklu.
Tento požadavek je dán velkým objemem zemních prací.
Solární kolektory
Navzdory skutečnosti, že vytápění venkovského domu solárními panely je v drsném klimatu téměř nemožné, nelze tento typ alternativního zdroje energie a tepla neuvažovat.
Největší účinnosti lze dosáhnout pouze intenzivním slunečním zářením - pouze v tomto případě bude teplota v místnostech co nejpohodlnější.
Odrůdy
Solární systémy pro ohřev chladicí kapaliny (v našem případě se jedná o roztok voda-glykol) lze podmíněně rozdělit na pasivní a aktivní.
První jsou spojeny do jednoho tzv. „ohřívače vody“, který je umístěn na střeše. Nádrž na chladicí kapalinu je umístěna nad sběrnou značkou a studená voda je do nádrže přiváděna zespodu.
Schéma činnosti plochého solárního kolektoru. Klikni pro zvětšení.
Ty mají konstruktivní rozdíl od pasivních solárních systémů vytápění: samotné solární kolektory jsou umístěny na střeše domu a nádrž na chladicí kapalinu je v domě.
Nosič tepla - voda, cirkuluje v topném systému pomocí čerpadla.
Nejčastěji se solární kolektory využívají pro potřeby domácnosti - ohřev vody v zásobnících.
Ale v tomto případě v zimě budete muset vypustit veškerou vodu z nádrže, aby nedošlo k zamrznutí.
Existují dva různé typy solárních kolektorů: ploché a vakuové (trubkové).
Plochý kolektor je solární absorbér s prosklením nahoře, uvnitř opatřený vrstvou tepelné izolace.
Schéma práce potrubního kolektoru. Klikni pro zvětšení.
Absorbér je plochý plech připojený k potrubnímu systému.
„Shromažďuje“ sluneční teplo a přenáší ho do chladicí kapaliny. Sklo by nemělo odrážet odlesky – pro dosažení maximálního efektu ze světelné energie.
Trubkový kolektor se od plochého liší pouze přítomností vakuových skleněných trubek sestavených do jednoho svazku.
Do každé trubky je vložen absorbér z ocelového plechu - lze jej otáčet uvnitř, aby se vyrovnaly sluneční paprsky.
Trubkové solární kolektory jsou dražší na instalaci a údržbu, ale díky delšímu udržení slunečního tepla poskytují větší efekt než ploché.
Tyto i jiné typy topných systémů se montují na střechu domu - v šikmé části.
Výrobci v poslední době nabízejí tzv. „solární“ střechy, ve kterých jsou již instalovány solární panely, ale tato možnost se nedočkala širokého rozšíření kvůli porušení těsnosti krytiny.
Tepelná čerpadla
V tomto případě mohou být palivové a energetické zdroje páry voda-voda nebo solanka-voda.
"Voda-voda"
Princip fungování takového vytápění je následující: voda odebraná z hliněné studny je čerpána přes tepelné čerpadlo a svou tepelnou energií poskytuje teplo do domu. Vratná voda je svedena do země.
Aby toto schéma fungovalo bezchybně pro dům do 80 m2, majitel domu bude muset vyvrtat alespoň dvě studny pro přívod a odvod vody, jejichž hloubka je 50 m nebo více.
"Solanka-voda"
Principiální schéma vytápění tepelným čerpadlem palivem „solná voda-voda“ je poněkud odlišné: jako tepelná energie paliva působí řešení umístěné v trubkách ve tvaru U.
Schematické schéma tepelného čerpadla. Klikni pro zvětšení.
Potrubí musí být uloženo ve vrtané studně v hloubce minimálně 150 m, nebo by měl být z potrubí uspořádán výměník tepla, který bude umístěn v hloubce 5 m a níže. To bude nutné, aby se snížil teplotní rozdíl v různých ročních obdobích.
Počet vrtů i jejich velikost bude stanovena rychlostí 50 W/mp, tj. z každého délkového metru jedné studny lze získat 50 W tepelné energie. V případě instalace výměníku je výpočet poněkud odlišný - 40 W / m2 plochy výměníku s přihlédnutím k prstencové vzdálenosti až 800 mm.
Lídr z hlediska investic do vytápění soukromého domu tepelným čerpadlem má delší dobu návratnosti, ale náklady na provoz a údržbu zařízení budou ve srovnání s jinými typy topných systémů minimální.
použité oleje
Další odrůdou lze nazvat takové alternativní zdroje energie, jako jsou použité oleje.
A přestože tento druh paliv a energetických zdrojů není obnovitelný a často se likviduje – sbírá, skladuje, přepravuje, zpracovává – mnoho výrobců domácích topných kotlů používá jako palivo (při výrobě vícepalivových kotlů) odpadní oleje.
Proč oleje? Protože jejich obsah kalorií převyšuje obsah kalorií jiných druhů paliv - motorová nafta, uhlí, dřevo. Nevýhody: potřeba speciální skladovací kapacity pro skladování rezervních zásob; alternativní palivo musí být kvalitní.
Výhody použití tepelných čerpadel
Ukládání. Pokud porovnáte náklady na vytápění tepelným čerpadlem s náklady na plynové zařízení, dostanete impozantní částku s rozdílem ve prospěch čerpadel. A to vše proto, že alternativními zdroji v topném systému jsou tepelná energie vody a půdy.
Bezpečná práce. Elektrické tepelné čerpadlo pro vytápění domu je z hlediska nebezpečí výbuchu a požáru plynových topných zařízení zcela nezávadné zařízení! To také zahrnuje snadnost použití zařízení.
Všestrannost aplikace. Tepelné čerpadlo může pracovat jak pro vytápění, tak pro chlazení (něco jako provoz rozdělených systémů v režimech „teplo-chlazení“).
Plná automatizace práce. Na rozdíl od kotlů na tuhá paliva nevyžadují tepelná čerpadla neustálé přikládání paliva, navíc nepotřebují neustálé sledování, kontrolu, čištění.
A tepelné čerpadlo není potřeba napojovat na hlavní plynovod – jde o nezávislé vytápění venkovského domu, které zajišťuje jednoduché připojení k elektrické síti.
Tepelná čerpadla
Nejuniverzálnějším alternativním vytápěním pro soukromý dům je instalace tepelných čerpadel. Fungují na známém principu chladničky, odebírají teplo chladnějšímu tělesu a odevzdávají ho v topném systému.
Skládá se ze zdánlivě složitého schématu tří zařízení: výparníku, výměníku tepla a kompresoru.Možností realizace tepelných čerpadel je celá řada, ale nejoblíbenější jsou:
Nejlevnější variantou realizace je vzduch-vzduch. Ve skutečnosti se podobá klasickému split systému, nicméně elektřina se spotřebuje pouze na čerpání tepla z ulice do domu, nikoli na ohřev vzdušných mas. To pomáhá šetřit peníze a zároveň dokonale vytápí dům po celý rok.
Účinnost systémů je velmi vysoká. Za 1 kW elektřiny tak můžete získat až 6-7 kW tepla. Moderní invertory fungují skvěle i při teplotách -25 stupňů a nižších.
„Vzduch-voda“ je jednou z nejběžnějších implementací tepelného čerpadla, ve kterém roli tepelného výměníku plní velkoplošná spirála instalovaná v otevřeném prostoru. Navíc může být vyfukován ventilátorem, čímž se voda uvnitř ochladí.
Taková zařízení se vyznačují demokratičtějšími náklady a jednoduchou instalací. Ale jsou schopny pracovat s vysokou účinností pouze při teplotách od +7 do +15 stupňů. Když laťka klesne na zápornou značku, účinnost klesá.
Nejuniverzálnější provedení tepelného čerpadla je země-voda. Nezáleží na klimatické zóně, protože vrstva půdy, která po celý rok nezamrzá, je všude.
V tomto schématu jsou trubky ponořeny do země do hloubky, kde je teplota udržována na úrovni 7-10 stupňů po celý rok. Kolektory mohou být umístěny svisle i vodorovně. V prvním případě bude muset být vyvrtáno několik velmi hlubokých vrtů, ve druhém případě bude cívka položena v určité hloubce.
Nevýhoda je zřejmá. složité instalační práce, které budou vyžadovat vysoké finanční investice. Než se pro takový krok rozhodnete, měli byste si spočítat ekonomické přínosy. V oblastech s krátkými teplými zimami stojí za zvážení další možnosti alternativního vytápění soukromých domů. Dalším omezením je potřeba velké volné plochy - až několik desítek metrů čtverečních. m
Realizace tepelného čerpadla voda-voda se od předchozího prakticky neliší, kolektorové trubky jsou však uloženy v celoročně nezamrzající podzemní vodě, případně v blízké nádrži. Je levnější díky následujícím výhodám:
- Maximální hloubka vrtání studny - 15 m
- Vystačíte si s 1-2 ponornými čerpadly
Kotle na biopaliva
Pokud není touha a příležitost vybavit složitý systém sestávající z trubek v zemi, solárních modulů na střeše, můžete nahradit klasický kotel modelem, který běží na biopalivo. Potřebují:
Takové instalace se doporučuje instalovat společně s alternativními zdroji, o kterých jsme uvažovali dříve. V situacích, kdy jeden z ohřívačů nefunguje, bude možné použít druhý.
Při rozhodování o instalaci a následném provozu alternativních zdrojů tepelné energie je třeba si odpovědět na otázku: jak rychle se vyplatí? Uvažované systémy mají nepochybně výhody, mezi které patří:
- Náklady na vyrobenou energii jsou nižší než při použití tradičních zdrojů
- Vysoká účinnost
Je však třeba si uvědomit vysoké počáteční náklady na materiál, které mohou dosáhnout desítek tisíc dolarů. Instalaci takových instalací nelze nazvat jednoduchou, proto je práce svěřena výhradně odbornému týmu, který je schopen poskytnout záruku na výsledek.
Poptávka získává alternativní vytápění pro soukromý dům, které se stává výnosnějším na pozadí rostoucích cen tradičních zdrojů tepelné energie. Než se však pustíte do převybavování stávajícího topného systému, je nutné vše spočítat zvážením každé z navržených možností.
Rovněž se nedoporučuje opustit tradiční kotel.Je třeba ho nechat a v určitých situacích, kdy alternativní vytápění neplní své funkce, zůstane možnost vytopit váš domov a nezamrznout.
Radiátory a topné trubky
Kromě moderních topných kotlů jsou neméně důležitými součástmi potrubí a radiátory. Jsou nezbytné pro efektivní přenos tepelné energie do vzduchu v místnosti. Při návrhu systému je nutné vyřešit dva problémy - snížit tepelné ztráty při přepravě chladiva potrubím a zlepšit přenos tepla baterií.
Jakékoli moderní radiátory musí mít nejen dobrý přenos tepla, ale také design, který je vhodný pro opravy a údržbu. Totéž platí pro potrubí. Jejich instalace by neměla způsobovat potíže. V ideálním případě může instalaci provést majitel domu sám bez použití drahého zařízení.
Moderní radiátory vytápění
Projektování radiátorů vytápění
Pro zvýšení přenosu tepla se stále více používá hliník jako hlavní materiál pro výrobu baterií. Má dobrou tepelnou vodivost a k získání požadovaného tvaru lze použít technologii odlévání nebo svařování.
Mějte ale na paměti, že hliník je velmi citlivý na vodu. Moderní litinové radiátory tuto nevýhodu nemají, i když mají nižší energetickou náročnost. K vyřešení tohoto problému byla vyvinuta nová konstrukce baterie, ve které jsou vodní kanály vyrobeny z ocelových nebo měděných trubek.
Tyto moderní topné trubky prakticky nekorodují, mají minimální rozměry a tloušťku stěny. Ten je nezbytný pro efektivní přenos tepla z horké vody do hliníku. Moderní radiátory mají několik výhod, které jsou následující:
- Dlouhá životnost - až 40 let. Záleží však na pracovních podmínkách a včasném čištění systému;
- Volba způsobu připojení - horní, spodní nebo boční;
- Balení může obsahovat Mayevského jeřáb a termostat.
Ve většině případů jsou modely moderních litinových radiátorů vyrobeny designérem. Mají klasické tvary, některé jsou vyrobeny v podlahovém provedení s uměleckými kovacími prvky.
Účinnost topného radiátoru závisí na správné instalaci a způsobu připojení. To je třeba vzít v úvahu při instalaci systému.
Moderní topné trubky
Polymerové trubky pro vytápění
Výběr moderních topných trubek do značné míry závisí na materiálu jejich výroby. V současnosti se nejčastěji používají polymerní linky z polypropylenu nebo zesíťovaného polyetylenu. Mají další výztužnou vrstvu z hliníkové fólie nebo sklolaminátu.
Mají však jednu podstatnou nevýhodu – relativně nízký práh teplotní expozice do +90°C. To má za následek velkou tepelnou roztažnost a v důsledku toho poškození potrubí. Produkty z jiných materiálů mohou sloužit jako alternativa k polymerovým trubkám:
- Měď. Z hlediska funkčnosti splňuje měděné potrubí všechny požadavky na topný systém. Snadno se instalují, prakticky nemění tvar ani při extrémně vysokých teplotách chladicí kapaliny. I když voda zamrzne, stěny měděných vedení se roztáhnou bez poškození. Nevýhodou je vysoká cena;
- Nerezová ocel. Nereziví, jeho vnitřní povrch má minimální koeficient drsnosti. Mezi nevýhody patří cena a pracná instalace.
Jak vybrat optimální konfiguraci moderního vytápění? K tomu je nutné použít integrovaný přístup - provést správný výpočet systému a podle získaných údajů vybrat kotel, potrubí a radiátory s odpovídajícími výkonovými charakteristikami.
Video ukazuje příklad moderního vytápění domu pomocí systému teplé podlahy:
Tepelná čerpadla země-voda
Tato zařízení jsou nejuniverzálnějšími alternativními zdroji vytápění pro příměstské domácnosti z hlediska závislosti na klimatickém pásmu.
Princip jejich fungování je založen na skutečnosti, že i v hloubce několika desítek metrů v oblastech permafrostu teplota půdy přesahuje nulu stupňů.
Tepelné výměníky určené k odběru tepla ze země jsou sondy, které jsou ponořeny do speciálních vrtů. Je nutné položit dálnice, jejichž délka přesahuje více než tucet metrů, a kromě vysoké ceny čerpadla jsou náklady na jeho samotnou instalaci poměrně velké. Takže vrtání jedné studny stojí asi několik tisíc rublů na lineární metr a potřebujete více než jednu studnu. Kromě toho je ještě nutné nainstalovat čerpadlo a ponořit sondy do studny.
O něco méně bude stát instalace čerpadla země-voda s horizontálně umístěným kolektorem. Výměníky tepla jsou ponořeny do výkopů pod úrovní mrazu. Nevýhodou takového vytápění je velká plocha potřebná pro instalaci tepelného čerpadla. Vzniklé teplo se spotřebuje na ohřev vody pro domácí potřeby a přenos tepelné energie do topných zařízení.
Obnovitelné přírodní zdroje tepelné energie
Existují však takové systémy a zdroje tepla, jejichž provozní náklady jsou výrazně nižší než ve všech výše popsaných případech včetně plynového vytápění. Hovoříme o obnovitelných přírodních zdrojích tepelné energie:
- Větrná energie.
- Teplo země.
- solární energie.
Větrná energie
Větrné turbíny určené pro individuální použití se používají především k výrobě elektrické energie k řešení problémů zásobování energií v domácnosti.
Princip činnosti těchto zařízení je založen na procesu otáčení kola pomocí síly větru s následnou výrobou elektrické energie.
Schéma vytápění větrnou energií. Klikni pro zvětšení.
Efektivita využití větrných turbín se výrazně zvyšuje s dodatečným využitím zdrojů nepřerušitelného napájení, heliových baterií nebo přídavných fotovoltaických panelů.
Hlavní nevýhodou větrných turbín je, že využití větrné energie na plný výkon v našich klimatických podmínkách je možné pouze 70-110 dní v roce.
Teplo země
Alternativní vytápění v soukromém domě může být provedeno ve formě tepelného čerpadla, které shromažďuje nízkoteplotní zemní tepelnou energii, zvyšuje její tepelný potenciál a dopravuje ji do systému zásobování teplem domu.
Tepelná čerpadla jsou z ekologického hlediska bezpečná, ekonomická, schopná využít téměř jakýkoli druh nízkoteplotního tepla.
Schéma vytápění domu energií země. Klikni pro zvětšení.
K nevýhodám této varianty uspořádání systémů zásobování teplem (topení, teplá voda, vzduchotechnika) patří relativní náročnost instalace a instalace, kterou je nutné provést při instalaci nulového cyklu z důvodu velkého množství výkopu.
solární energie
Využití solární energie je jednou z nejslibnějších oblastí, a to i v mírném podnebí. Princip fungování takových systémů je poměrně jednoduchý.
Princip fungování solárních panelů. Klikni pro zvětšení.
Sluneční energie vstupuje do solárního kolektoru, kde se přeměňuje na tepelnou energii. Chladivo zajišťuje přenos tepelné energie do otopných soustav, teplovodních soustav nebo akumulátoru, odkud se vyrábí jeho konečná spotřeba.
Hlavní výhodou solárního ohřevu je téměř „bezplatný“ obnovitelný zdroj energie po celý rok.
Mezi nedostatky lze zaznamenat počáteční náklady na instalaci systému a nežádoucí jeho použití v soukromé obytné budově jako hlavního zdroje tepla.
Doslov
V tomto článku jsme stručně prozkoumali vytápění soukromé obytné budovy, alternativu k plynu. Doufáme, že po přečtení si budete moci vybrat pro vás nejoptimálnější zdroj vytápění nebo dát přednost kombinaci výše popsaných schémat.
Montáž a připojení větrného generátoru
Vítr je druhým nejoblíbenějším zdrojem alternativní energie. Domácí větrné turbíny vám umožní poskytnout domu teplo s minimálními náklady.
První fáze. Vyberte vhodný typ konstrukce a její sílu. Začátečníkům se doporučuje, aby se rozhodli pro nejoblíbenější vertikální větrné turbíny. Výkon vyberte individuálně. Zvýšení výkonu větrného generátoru se provádí zvětšením velikosti oběžného kola a přidáním dalších lopatek.
Pamatujte však, že čím výkonnější zařízení, tím obtížnější bude jeho vyvážení.Nejlepší variantou pro vlastní výrobu je větrný mlýn s oběžným kolem o průměru cca 2 m a 4-6 lopatkami.
Druhá fáze. Vytvořte základ pro větrnou turbínu. Stačí elementární tříbodový základ. Určete hloubku a plochu konstrukce individuálně, s ohledem na vlastnosti půdy a klima na staveništi.
Stožár instalujte nejdříve po úplném ztuhnutí základny, tzn. asi za 1,5-2 týdny. Místo podkladové báze můžete použít strie. Toto je ještě jednodušší možnost instalace stožáru. Vykopejte malou jámu o hloubce asi 50–60 cm, nainstalujte do ní stožár větrné turbíny a bezpečně upevněte konstrukci běžnými striemi.
Třetí etapa. Vyrobte čepele. Doma se k tomu skvěle hodí kovový sud.
Nádobu musíte rozdělit na stejné části v množství rovném počtu vybraných lopatek Nejprve si označte lopatky, je důležité, aby lopatky byly přesně stejné velikosti Lopatky budoucího větrného generátoru vyřízněte. Bulharština vám s tím pomůže
Při absenci brusky si vystačíte s nůžkami na stříhání kovu.
Čtvrtá etapa. Upevněte obrobek na generátor pomocí šroubů a poté ohněte nože. Mnoho parametrů provozu větrného generátoru závisí na tom, jak silně jsou lopatky ohnuty. V tomto ohledu nelze učinit žádná konkrétní doporučení. Vhodný úhel můžete určit pouze zkušenostmi.
Pátá etapa. Připojte elektrické vodiče ke generátoru a připojte prvky systému do obvodu. Upevněte generátor na stožár větrného mlýna, poté připojte dráty ke stožáru a zapněte generátor a baterii v okruhu. Dejte zátěž pomocí drátů. V tomto je větrný generátor připraven. Přes stejné akumulační nádrže jej můžete připojit k systému ohřevu vody.
Pokud si přejete, můžete sestavit a nainstalovat několik větrných mlýnů, pokud jedno zařízení nestačí k plnému zásobování domu teplem.
Využití alternativní energie je tedy velmi perspektivním směrem, který si rozhodně zaslouží pozornost. Nyní se můžete cítit jako součást moderního světa a výrazně ušetřit za vytápění montáží jednoduché větrné nebo solární instalace. Postupujte podle pokynů a budete v pořádku.
Odrůdy alternativních systémů vytápění
Alternativou k vytápění plynem jsou zpravidla automatizované systémy zásobování teplem využívající moderní technologie a nejnovější vývoj v praxi.
Tyto systémy jsou ideálním řešením pro majitele soukromých a venkovských domů, zejména těch, které se nacházejí ve vzdálenosti od míst, kde je položena plynovodní síť.
Alternativní vytápění může mít následující varianty:
- Diesel.
- Elektrický.
- Tuhá paliva (uhlí, brikety, palivové dřevo atd.).
- Přírodní obnovitelné zdroje (větrná energie, zemské teplo, sluneční energie atd.).
Která z výše uvedených možností je nejoptimálnější pro použití ve venkovském soukromém domě? Chcete-li odpovědět na tuto otázku, zvažte výhody a nevýhody každého z nich z hlediska účinnosti a hospodárnosti.
Použití motorové nafty
Jednou z hlavních výhod používání motorové nafty pro vytápění soukromého domu jsou relativně nízké náklady na instalaci tepelného zařízení, které generuje tepelnou energii.
Jakékoli jiné druhy vytápění, jehož princip je založen na spalování paliva s následným uvolňováním tepla, vyžadují mnohem vyšší náklady na instalaci než kotle na olej.
Mezi hlavní nevýhody tohoto systému patří vysoká cena provozu a nutnost pravidelné údržby a monitorování systému.
Elektrické topení
Elektrické vytápění je dobrou alternativou k plynovému vytápění ve venkovském nebo soukromém obytném domě.
Tento systém se vyznačuje snadnou instalací a ovládáním, vysokou úrovní automatizace, která zajišťuje spolehlivý a kvalitní provoz celého systému.
Elektrické vytápění lze nastavit pro každou místnost samostatně. Klikni pro zvětšení.
Topné systémy na elektrický pohon se navíc liší téměř maximální hodnotou faktoru účinnosti (asi 100 %).
Výčet četných výhod lze doplnit malými celkovými rozměry topných systémů a možností jejich instalace téměř v každé místnosti.
Elektrické vytápění lze nastavit pro každou místnost samostatně.
Mezi nevýhody systému patří vysoká cena elektrické energie, závislost stabilního provozu na dostupnosti proudu a kvalitě elektrické sítě.
Používání pevných paliv
Nejvyváženější alternativou plynového vytápění jsou kotle na tuhá paliva.
Tato zařízení kombinují relativně vysokou dostupnost pevného paliva, nízké náklady na instalaci a dostatečně vysokou účinnost (faktor účinnosti může dosahovat 85 % - 95 %).
Výkon kotlů na tuhá paliva je zajištěn jejich periodickým „doplňováním paliva“, které je nutné provádět ručně 3-4x denně.
Je třeba také poznamenat konstrukční spolehlivost těchto kotlů. Hlavní nevýhody systému vytápění na tuhá paliva jsou spojeny s potřebou sklízet, sušit a organizovat skladování palivového dřeva (uhlí, brikety atd.).
