X ЗАКРЫТЬ

Отопление без топлива: возможно ли обогревать дом бесплатно

Давайте проведем любопытный мысленный эксперимент: попробуем, опираясь на нынешний уровень технологий, создать проект дома с бесплатным отоплением.

Ну, или хотя бы с минимальными эксплуатационными расходами. Не будем ограничивать себя в возможностях: условимся, что бюджет проекта не лимитирован.

Надоела поленница во дворе? Не хотите ставить во дворе емкость для соляры? Что же, попробуем обойтись без топлива.

Надоела поленница во дворе? Не хотите ставить во дворе емкость для соляры? Что же, попробуем обойтись без топлива.

Выбор источника тепла

Откуда можно извлечь тепловую энергию без затрат в процессе ее добычи?

Выбор бесплатных источников достаточно велик:

  • Геотермальная энергия. Земля ниже уровня промерзания имеет постоянную температуру, которую можно использовать для обогрева.
  • Энергия, извлеченная из воды. Если рядом есть незамерзающий водоем — его тоже можно использовать в качестве источника тепловой энергии.
  • Наконец, из воздуха всегда можно извлечь тепло, охладив его еще сильнее.

Технологии, позволяющие реализовать все перечисленные проекты, существуют давно. Проблема лишь в том, что полученное тепло не будет бесплатным: тепловые насосы используют для перекачки тепла электроэнергию. Причем на обогрев дома площадью в 200 м2 будут уходить довольно внушительные 3-5 киловатт электрической мощности даже при хорошем утеплении.

Остается только солнечная энергия. Солнце способно нагреть воду в коллекторе абсолютно бесплатно, без усилий и затрат с нашей стороны. Нагрев способен даже обеспечить естественную циркуляцию в контуре.

Однако: страховкой от разморозки отопительной системы будет циркуляционный насос. Затраты электроэнергии в 50-100 ватт, в конце концов, покроет сравнительно недорогая солнечная электростанция: панель площадью около 3 м2, инвертор и аккумуляторная батарея с контроллером заряда.

Как вы видите на фото, солнечную энергию используют не только владельцы частных домов.

Как вы видите на фото, солнечную энергию используют не только владельцы частных домов.

Расчеты

Остался сущий пустяк: выяснить, может ли быть рабочая система построена своими руками.

Расчет тепловой мощности

Сколько тепловой энергии может потребоваться для отопления пресловутого дома с площадью в 200 квадратных метров? Понятно, основательно утепленного: раз уж мы условились, что затраты не лимитированы, будет логичным уменьшить потребность в тепле.

Практика показывает, что затраты на обогрев очень хорошо утепленного дома в умеренной климатической зоне можно уменьшить примерно до 40 ватт на м2 при стандартной высоте потолков.

За счет чего?

  • Материал стен — сип-панели толщиной от 15 см, обеспечивающие почти идеальную теплоизоляцию. Они используются и в качестве напольного настила, и в качестве перекрытия над головой.
  • Окна — тройные стеклопакеты с энергосберегающими стеклами.
  • Вентиляция оборудуется системой пассивной рекуперации тепла, отбирающей не менее половины тепловой энергии у покидающего помещение воздуха.

Итого — для отопления дома нам потребуется 200х40=8000 ватт, или 8 киловатт тепловой мощности.

Пассивный дом – это, прежде всего, хорошая теплоизоляция стен и окна умеренной площади.

Пассивный дом – это, прежде всего, хорошая теплоизоляция стен и окна умеренной площади.

Расчет эффективности солнечного отопления

Давайте вначале сложим воедино всю доступную нам информацию. Начнем с лирического отступления.

Полная мощность солнечного излучения за пределами атмосферы составляет примерно 1360 ватт на квадратный метр. Даже в ясный солнечный день около четверти этого количества поглощается атмосферой: в районе экватора поверхности планеты может достигнуть около 1 КВт/м2.

Казалось бы, складывается безоблачная (простите за невольный каламбур) картина: восемь метров поверхности поглотят столько солнечной энергии, сколько нужно всему дому! Но на практике все куда сложнее.

Отапливаться мы будем, что вполне логично, зимой. Когда угол падения солнечных лучей гораздо дальше от перпендикуляра к поверхности и в атмосфере даже при идеальной ориентации солнечного коллектора рассеивается куда больше тепла.

Существенную часть времени зимой стоит умеренно-облачная или пасмурная погода. Облачность перемежается осадками, во время которых (и какое-то время после, пока коллекторы не будут очищены от снега и льда) эффективность нагрева будет стремиться к нулю.

Наконец, продолжительность светового дня зимой не превышает 8 часов, причем часть времени солнце светит под совсем уж косым углом к горизонту. А КПД коллекторов вовсе не равен 100%.

Что в сухом остатке?

  1. Для Центральной Европы среднее количество солнечной энергии, попадающей на поверхность в течение суток, равно:
    • 3,3 КВт/ч в течение октября;
    • 2,1 КВт/ч для ноября;
    • 1,7 — в декабре и январе;
    • 3,2- в феврале;
    • 3,6 — в марте;
    • 4,7 — в апреле.
  2. Среднее значение для отопительного сезона, таким образом, равно (3,3+2,1+1,7+1,7+3,2+3,6+4,7)/7=2,9 КВт/ч в сутки, или 120,83 ватта в час.
  3. КПД солнечных коллекторов для отопления частного дома можно взять равным 60%.

Полезно: такого значения достигает КПД современных коллекторов с вакуумными трубками с учетом косвенных потерь тепла.
Все панельные конструкции заметно менее эффективны за счет бОльших потерь на конвекцию.

Так работают эти устройства.

Так работают эти устройства.

  1. С поправкой на потери преобразования эффективная мощность квадратного метра коллектора в течение средних суток составит 120,83х0,60=72,5 ватта.

Расчет площади коллекторов

Осталась последняя несложная арифметическая операция — рассчитать ориентировочную суммарную площадь необходимого нам солнечного коллектора. Она равна 8000/72,5=110 квадратных метров, или чуть больше площади крыши дома (при условии, что у него два этажа и плоская кровля).

Что же, значения вполне реальные.

Просто из любопытства — какой будет цена коллекторов такой площади?

В качестве образца возьмем коллектор на вакуумных трубках украинского производства СВК-А 30. При площади около 5 м2 его стоимость примерно равна 40 000 рублей. Инструкция по дальнейшему расчету проста: делим общую площадь на площадь одного коллектора и умножаем на его стоимость. 110/5*40000=880 000 рублей.

При той же эффективности украинский коллектор заметно дешевле европейских аналогов.

При той же эффективности украинский коллектор заметно дешевле европейских аналогов.

Особенности реализации

Что же, принципиальную возможность строительства, так называемого, пассивного дома мы доказали. Однако неравномерность поступления тепла создает ряд технических проблем.

Решаемы ли они?

  1. Для резервирования тепла на холодное время суток нам потребуется теплоаккумулятор — теплоизолированный бак большой емкости. Днем вода в нем будет нагреваться солнечными коллекторами, ночью же он будет постепенно отдавать тепло отопительным приборам.
  2. К слову, для обогрева в этом случае лучше использовать водяной теплый пол для отопления. Он сможет эффективно прогревать здание даже при температуре теплоносителя в 27-30 градусов. Радиаторы в этом случае будут бесполезны.
  3. Если нам вдруг придет в голову странная фантазия реализовать такой проект, все-таки понадобится резервный источник тепла — хотя бы тепловой насос любого типа. Он выступит страховкой на случай экстремально длительной непогоды.
На практике солнечный коллектор часто подключается в качестве вспомогательного источника тепла в отопительные системы любого типа.

На практике солнечный коллектор часто подключается в качестве вспомогательного источника тепла в отопительные системы любого типа.

Заключение

О том, какими бывают тепловые насосы отопления частного дома и как они могут использоваться одновременно с солнечными коллекторами, расскажет приложенное к статье видео. Теплых зим!



Поделиться
Советуем прочитать
Нет отопления — куда звонить, кого спрашивать Ультрафиолетовое отопление – ультрасовременный способ для мобильных людей Отопление на отработанном масле, как привет экологии и бережливости

Как выполнить монтаж отопления в квартире или частном доме

получите бесплатный пошаговый видео-курс

+ бонусные уроки:

  • Выбор радиатора отопления
  • Где установить радиатор отопления
  • Котел отопления
  • Расчет отопления частного дома
  • Выбор труб для отопления

... и еще несколько сюрпризов:)


Подписывайся на наши новости Вконтакте!




2013, Otoplenie-Gid.ru
Ваш гид по отоплению своими руками
Карта сайта
Реклама на сайте
Связь с администрацией: [email protected]

Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток

Top