Альтернативные источники отопления

Отопление дома - первое, на что нужно обращать внимание во время строительных или ремонтных работ. Даже роскошный и обустроенный дом не будет комфортным, если в нем будет холодно, словно на улице. Традиционным способом обогрева частных и загородных домов является газовое отопление. Но у такого варианта есть много недостатков:

• высокая цена газового отопления;
• сложность подключения к газовым магистралям.

К счастью, газовые котлы - не единственный способ отопления. Есть много альтернативных источников, которые могут быть значительно удобнее, экономичнее и надежнее.

Вопрос актуальности

Необходимость использования альтернативных источников отопления может быть обусловлена несколькими факторами:

• отсутствием возможности подключения к газовой сети;
• высокой ценой газового отопления;
• необходимостью получения вспомогательного (запасного) источника отопления.

Кроме того, перейти на альтернативные источники можно из-за желания защитить себя от перебоев с подачей газа и не зависеть от нестабильных цен на него. Плюс альтернативных источников и в том, что они подойдут для отопления:

• частных или загородных домов;
• складских помещений;
• производственных и тепличных сооружений.

Основные типы альтернативных источников энергии

По принципу использования все альтернативные источники тепла могут быть:

• дополнительными;
• независимыми.

Приборы первого типа не могут выработать достаточно мощности или работают сезонно. Часто они просто дополняют работающий газовый котел или используются в межсезонье, когда нагрузка на отопительную систему существенно снижается. Источники второго типа полностью заменяют газовое отопление. Они имеют достаточную мощность и КПД, оптимальный для постоянного использования. 

Тепловые насосы

Одним из экономичных, надежных и доступных вариантов альтернативного отопления частного дома являются тепловые насосы. Это инновационное оборудование, которое дает возможность использования температуры внешней среды (почвы, воды и воздуха) для обогрева зимой или охлаждения дома летом. Принцип действия у всех тепловых насосов примерно схож:

• вода, воздух или почва нагревают, или охлаждают хладагент;
• хладагент, проходя через испаритель, нагревает теплоноситель отопительной системы.

Система работает по закрытому контуру, то есть процесс автоматизирован. В зависимости от источника используемой энергии, выделяют 3 типа тепловых насосов.

Воздушные тепловые насосы

Для получения энергии воздуха такая техника оборудуется особым наружным блоком, “втягивающим” достаточный объем воздуха для передачи температуры хладагенту. Это самый простой с точки зрения монтажа тип теплового насоса. Но, при сильном морозе и высокой влажности воздуха мощность системы воздух-воздух такой системы немного снижается.

Водяные тепловые насосы

В качестве основного источника альтернативной энергии в таких системах используются подземные воды или соседние водоемы. Как и предыдущий вариант, такой способ отопления может стать эффективной заменой газовому котлу. Особенность водяных тепловых насосов несколько ограничивает их применяемость. Потому что:

• не на каждом участке есть доступ к открытому водоему;
• глубина залегания подземных вод может быть значительной.

Кроме того, при использовании открытого водоема в качестве основного источника надо периодически чистить трубы - иначе КПД системы снижается.

Геотермальные тепловые насосы

Основным источником энергии в геотермальных тепловых насосах является температура земли. Поскольку на глубине в несколько метров она всегда постоянная, такой вариант систем можно использовать в любую погоду: 

• зимой - для обогрева;
• летом - для поддержания в доме комфортной прохладной температуры. 

Для организации альтернативного отопления с помощью геотермальных тепловых насосов могут использоваться теплообменники горизонтального и вертикального типов. В первом случае монтаж труб выполняется на глубине ниже уровня естественного промерзания (более 1 метра). Во втором - контур теплообменника размещается в предварительно выполненных глубинных скважинах (до 100-150 метров глубиной). 
Чаще остальных используются именно геотермальные тепловые насосы. Обусловлено это тем, что их КПД не зависит от условий окружающей среды, а оборудование, помещенное в грунт, практически не изнашивается. Кроме того, к преимуществам относят:

• Повышенную экономическую эффективность. Для функционирования агрегатов, работающих в системе теплового насоса, нужна электроэнергия. При этом, она расходуется эффективнее, чем при любом другом отоплении. Так, на 1 кВт расходуемого электричества, тепловой насос способен выделять 4-5 кВт тепловой энергии. Поэтому, КПД геотермальных тепловых насосов может достигать 400-500%.
• Экологичность. Во время работы агрегата не происходит сжигание топлива, то есть нет выбросов вредных веществ в окружающую среду. Кроме всего, это значит, что нет риска отравления угарными газами, как например, в случае с твердотопливными котлами.
• Возможность повсеместного использования. Возле каждого загородного дома найдется хоть небольшой участок земли, который можно использовать для монтажа теплообменного контура тепловых насосов. Кроме того, они могут работать даже без подключения к электричеству - достаточно поставить бензиновый или дизельный генератор.
• Многозадачность. Большинство моделей современных тепловых насосов оборудуются реверсивными клапанами. Это значит, что такие системы могут использоваться не только для обогрева дома и обеспечения горячего водоснабжения, но и для его охлаждения в летний период. При этом, даже при работе на охлаждение, тепловой насос сможет продолжать нагревать воду для ГВС и бассейна.
• Безопасность. В агрегатах нет открытого огня, а теплоноситель не нагревается выше 90 градусов. Это значительно повышает безопасность всей системы. К тому же, теплоноситель в таких системах никогда не замерзает, то есть даже длительный простой не повлияет на их работоспособность. 

Тепловые насосы способны полностью заменить привычные варианты отопления, обеспечивая нужную мощность для качественного, равномерного отопления всего загородного дома.  Наряду с этим, явный недостаток у тепловых насосов только один - высокая стоимость оборудования, монтажа и подключения. На практике этот минус редко учитывается, потому что у тепловых насосов короткий цикл окупаемости при длительном сроке службы.  Такое соотношение преимуществ и недостатков делает тепловые насосы, наверное, лучшей альтернативой привычному газовому отоплению и другим его вариантам. 



Примеры реализации отопления домов тепловыми насосами можно посмотреть на отдельной странице.

Твердотопливные котлы

Котлы на твердом топливе - угле, дровах или пеллете - один из эффективных, доступных и простых вариантов альтернативного отопления частного дома. С их помощью можно полноценно отапливать жилые, производственные и складские помещения без снижения КПД даже при эксплуатации длинных теплосетей.  Такое отопительное оборудование, как правило, подразумевает регулировку мощности и может использоваться, как в переходной период (межсезонье, осень и весна), так и в отопительный сезон.  Твердотопливные котлы имеют несколько значимых достоинств:

• они работают на доступном топливе. Твердотопливные котлы разных моделей и конструкций могут работать на угле, дровах, щепе, пеллетах. Разнообразие вариантов позволяет выбрать самый дешевый с точки зрения топлива;
• КПД может достигать 85-90%;
• оборудование имеет простую конструкцию, что упрощает обслуживание и ремонт, если таковой потребуется.

На фоне этих преимуществ стоит отметить недостатки твердотопливных котлов. С ним относятся:

• сильная зависимость КПД от качества топлива. Например, влажный, неочищенный уголь при горении выделяет меньше тепла, чем антрацит. У влажного березового сруба теплотворная способность ниже, чем у дуба. При этом, проверить реальную калорийность и влажность топлива без специальных приборов невозможно;
• потребность в отдельном помещении для котельной и отдельного склада для топлива. При этом, котельная должна быть отделена от жилого помещения для защиты от копоти, а склад должен быть большим (из-за большого расхода твердого топлива);
• короткий автономный рабочий цикл. Полной загрузки топки в большинстве твердотопливных котлов хватает на 6-8 часов работы. В некоторых это время немного больше, в некоторых - меньше. Как бы там ни было, но это значит, что твердотопливное оборудование нуждается в регулярной загрузке топлива;
• необходимость частой чистки. Загрязнение поверхностей горения, водогрейных труб и зольного отделения может не только снизить КПД оборудования, но и провести к его затуханию. Поэтому, твердотопливные котлы придется чистить часто, периодически с их полной остановкой. 

Котлы на отработанном масле

Как вариант альтернативного источника отопления часто используются котлы на отработанном масле. Особенно это актуально, если доступ к такому сырью есть всегда, а возможности использовать отопительные системы другого типа просто нет. Преимуществ у этих котлов несколько:

• быстрый нагрев (из-за высокой температуры горения масла);
• простая конструкция;
• дешевое или сравнительное дешевое топливо.

Недостатков, к сожалению, не меньше:

• требуется постоянный уход. Примеси в отработанном масле быстро загрязняют поверхности нагрева, из-за чего падает КПД;
• высокий риск. Отработанное топливо пожаро- взрывоопасно. Поэтому, его использование в качестве топлива всегда связано с риском;
• для топлива нужен отдельный склад. Хранить бочки с маслом в котельной запрещено.

Солнечные коллекторы

Один из самых простых и очевидных вариантов альтернативного отопления - использование солнечной энергии. Именно для этого разработаны солнечные коллекторы.  Конструктивно это оборудование представляет собой установку с сетью соединенных труб, монтируемую на крышу зданий или в других местах под прямыми солнечными лучами. Вода в коллекторах нагревается, потом подается в бак-аккумулятор и используется для отопления и подачи горячей воды для бытовых нужд.  В конструкциях современных солнечных коллекторов используются передовые материалы и покрытия, что существенно повышает КПД установок. Однако, у этого оборудования есть и минусы:

• температуру нагрева воды сложно или невозможно контролировать;
• ночью система работает на самоохлаждение;
• КПД зависит от угла наклона установки;
• на эффективность нагрева влияет чистота внешних поверхностей коллекторных труб;
• зимой эффективность солнечных коллекторов недостаточна для использования в качестве единственного источника отопления.

При этом, солнечные коллекторы вполне могут применяться для снижения нагрузки на основной источник отопления. 

Воздухогрейные печи

Такой вид отопительного оборудования представляет собой малогабаритные печи с топкой и конвективными поверхностями. Работают они, как правило, на углях или дровах, из-за чего нужно подключаться к дымоходу.  Принцип работы воздухогрейных печей следующий:

• пламя от сгорающего топлива нагревает металлические поверхности печи;
• под действием конвекции холодный воздух возле печи подается к конвективным поверхностям и нагревается;
• нагретый воздух выходит через верхние отверстия в конвективных панелях. 

Главное достоинство такого альтернативного источника отопления - полная независимость от насосов и электричества в целом. Недостаток - локальная эффективность. То есть, воздухогрейная печь способна нагреть одно помещение, причем, неравномерно. При использовании воздухогрейных печей возможно появление “слепых зон”, в которых температура не будет меняться.  

Воздушные камины

Классические камины - это самый простой вариант воздушного отопления. Подобное оборудование имеет простейшую конструкцию, представленную топочным пространством и внешним дымоходом. Это обеспечивает его надежность и легкость использования.  Главными преимуществами воздушных каминов является удобство и легкость их монтажа. Не нужны даже разрешительные документы и сертификаты качества. Кроме того, не надо предусматривать термозащиту. Минусы воздушных каминов очевидны:

• они имеют малую мощность и не смогут обогреть помещения большой площади;
• топливо придется загружать регулярно, причем делать это вручную (нет систем автоматизации);
• эффективность горения будет зависеть от естественной тяги, в том числе от соответствия параметров дымохода.

Как независимый альтернативный источник отопления воздушные камины целесообразно применять только в небольших домиках, (например гостевых) и тогда, когда обогрев нужен не постоянно.  В других случаях, такой вариант обогрева будет вполне эффективным дополнением системы теплоснабжения.

Пеллетные камины

От простых воздушных пеллетные камины отличаются конструкцией топочного пространства. Она позволяет использовать в качестве основного топлива пеллеты и осуществлять их автоматическую подачу. При этом, высокий коэффициент сгорания топлива существенно снижает требования к дымоходу и естественной тяге.  Исходя из принципа работы, можно выделить несколько преимуществ такого отопительного оборудования:

• ну нужен сложный монтаж или архитектурные доработки. Такие камины можно устанавливать даже в помещениях без коммуникаций, а дымоход выводить напрямую через стену (а не вертикально вверх);
• автоматизация подачи упрощает уход за оборудованием и увеличивает время рабочего цикла.

Из числа числа недостатков можно выделить следующие:

• пеллетный камин может обогреть только то помещение, где установлен. Для обогрева всего дома его будет недостаточно;
• для хранения большого запаса пеллет может потребоваться отдельное помещение;
• эффективность горения и обогрева зависит от качества пеллет.

Кроме того, нужно учитывать, производители пеллетных каминов для каждой модели строго оговаривают допустимые размеры пеллеты - длину и диаметр гранулы. Поэтому, топливо подойдет не каждое. 

Камины с водяным контуром

В каминах с водяным контуром сочетаются особенности привычного камина и твердотопливного котла. Они тоже устанавливаются в помещениях и подключаются к общей отопительной системе.  Конструктивно это оборудование отличается наличием емкости с водой внутри топки. Вода внутри резервуара нагревается и с помощью насосов подается по водяному контуру отопления. Фактически, такие камины выполняют сразу двойную работу: греют воздух в помещении и воду в системе. Это значительно увеличивает их КПД. Наряду с преимуществами, у такого источника альтернативного отопления есть и недостатки. Камин нужно подключать к дымоходу с достаточной естественной тягой, что может создать трудности.  Кроме того, подачу основного топлива - дров - невозможно автоматизировать, ровно как и достаточное удаление золы. Из-за этого, дрова придется регулярно подкидывать. Если этого не делать - камин погаснет и дом быстро остынет.  Поэтому, если нет возможности нанять кочегара, камины с водяным контуром чаще используют, как дополнительный источник. 

Электрические конвекторы

Бытовые электрические конвекторы - один из самых привычных и популярных способов обогрева помещений.  У этого альтернативного источника отопления есть несколько важных преимуществ:

• не надо создавать теплосеть - нагрев происходит по схеме воздух-воздух;
• оборудование быстро выходит на рабочие режимы, что, соответственно, ускоряет нагрев помещения;
• конвекторы могут использоваться практически везде, где есть электричество.

Такое электрооборудование представлено множеством моделей разных видов и мощностей, как в бюджетном сегменте, так и в премиальном.  Отопление с помощью электрических конвекторов подойдет для обогрева небольших помещений. А его использование полностью оправдано, если нет возможности организовать полноценную теплосеть. При этом, такой альтернативный источник отопления имеет и недостатки. Ввиду особенности оборудования, их несколько:

• в идеале в каждом помещении иметь отдельный конвектор, то есть для отопления целого загородного дома может понадобиться не один и даже не пять агрегатов;
• электросеть дома должна быть способна выдерживать большие нагрузки (или даже перегрузки). В домах со старой проводной такой вариант отопления лучше не использовать;
• в случае отключения электричества отопление полностью перестает работать. Из-за высокой мощности, даже наличие электрогенератора не поможет поддерживать комфортную температуру во всем доме.

Кроме того, высокомощное оборудование расходует много электричества, что в итоге может привести просто к потере рентабельности. 

Система теплый пол

В качестве альтернативы газовому отоплению в современных частных домах все чаще начинают использовать систему теплый пол, работающую от электричества (система матов или электрокабеля).  Такой вариант обогрева жилого помещения очень прагматичен и удобен, потому что:

• не требуется установка центрального агрегата (котла или аналога);
• не нужны радиаторы, иногда искажающие интерьер;
• оборудование быстро выходит на рабочий режим.

Дополнительное преимущество - равномерность обогрева. Поскольку теплым полом покрывают все помещение, а нагретый воздух двигается снизу вверх, температура во всей комнате будет одинаковая.  Что касается недостатков - они очевидны, как и в большинстве (но не во всех) случаев обогрева электрооборудованием:

• зависимость от электроснабжения;
• высокий расход;
• большая нагрузка на сеть.

Кроме этого, есть у отопления с помощью теплого пола и другой большой недостаток - сложность монтажа и обслуживания.  Трудности возможны уже на этапе монтажа. Специфика теплого пола подразумевает монтаж специальных матов или электрокабелей под напольное покрытие. То есть, при организации такого отопления в жилом помещении, придется делать глобальный ремонт во всем доме, срывать полы и укладывать их заново с учетом прокладываемых коммуникаций. Вторая существенная трудность - отсутствие прямого доступа к элементам системы. То есть, в случае поломки или сбоя в работе отдельного участка или всей системы, для ее ремонта или замены, тоже придется срывать полы. Иначе получить доступ к элементам теплого пола будет невозможно. 

Инфракрасные панели

Для отопления частного дома также можно применять современные инфракрасные панели и лампы. Они создают мягкий тепловой поток, нагревающий окружающий воздух, циркулирующий в помещении.  ИК-панели могут работать от простой бытовой электросети и практически не нуждаются в обслуживании. Главные плюсы такого способа отопления:

• полная пожаро- и взрывобезопасность;
• многолетняя надежность;
• абсолютная бесшумность работы;
• “мягкий” нагрев воздуха без его пересушивания и циркуляции пыли.

Среди значимых недостатков отопления инфракрасными панелями выделяются:

• большой расход электроэнергии;
• необходимость установки ИК-панелей или ламп в каждой комнате дома;
• неравномерность обогрева помещения.

Даже несмотря на это, инфракрасные приборы могут полностью заменить газовые котлы. 

Бытовые кондиционеры

Во многих кондиционерах, устанавливаемых в домах и офисах, предусмотрена функция обогрева. Она реализуется с помощью встроенного нагревательного элемента, работающего от электросети.  Принцип работы кондиционера для отопления во многом схож с использованием электрического конвектора. При этом надо помнить, что кондиционеры изначально не предусмотрены для обогрева, то есть их эффективность будет ниже, чем у любого другого оборудования. Кроме того, производительность такой техники часто рассчитывается для конкретной комнаты, а не целого дома. Значит, чтобы обогреть весь загородный дом может понадобиться сразу несколько кондиционеров.  Такой способ альтернативного отопления рационально использовать в переходной период, когда температура в дома уже падает, но включать основной источник отопления еще рано. Нельзя забывать и то, что не все кондиционеры можно использовать при минусовой температуре. Это тоже отчасти ограничивает возможность использования кондиционеров в качестве основного источника отопления.

Критерии выбора

Альтернативных источников отопления много и они разные. Это значит, что “свой” вариант найдется для любых условий.  Но, чтобы выбор был оправданным, надо учитывать ряд  параметров:

• площадь обогреваемого помещения;
• периодичность отопления и системы теплоснабжения в целом (сезонное или круглогодичное);
• тип помещения (кондиционеры и инфракрасные панели не рассчитаны на обогрев производственных зданий);
• рыночную цену топлива (электричества, угля, пеллет и других), которая определяет рентабельность использования. Этот параметр не учитывается только при установке тепловых насосов, которым топливо не нужно.

Выводы

Есть много альтернативных источников отопления, каждый из которых может стать основным или вспомогательным способом обогрева дома. При этом, лучшим из них можно по праву считать тепловые насосы. Их использование - это отменный вариант экономии (не нужно топливо), а также возможность обеспечить жилье теплом даже вдали от газа и электричества. 

Больше статей о гео отоплении и альтернативных источниках отопления читайте тут.