Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Эта статья — о том, как отопить дом дешево без газа и при ограниченной выделенной электрической мощности. Нам с читателем предстоит рассмотреть несколько решений с разными источниками тепловой энергии, оценить их экономическую эффективность и удобство пользования соответствующим оборудованием. Приступим.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Нет газа? Не беда. Дома отапливались задолго до появления газовых магистралей.

Огласите весь список

Вначале — полный список возможных источников тепла:

  • Твердое топливо (дрова и уголь);

Я объединяю их, поскольку в основной массе твердотопливные котлы универсальны и могут работать на обоих видах топлива.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

В твердотопливном котле может гореть любой вид органического топлива.

  • Пеллеты (прессованные опилки). Да, они могут сгорать в обычном твердотопливном котле, однако специальные пеллетные котлы имеют важное преимущество перед ним — возможность длительной автономной работы. Эта особенность заставляет выделить пеллеты в отдельную категорию;
  • Солярка;
  • Солнечное тепло;
  • Низкопотенциальное тепло, отобранное у грунта, воды (незамерзающего водоема, грунтовых вод) или воздуха. Да, тепловые насосы не полностью соответствуют требованию «без газа и электричества», но с учетом своего скромного энергопотребления они могут выполнять свои функции в домах с жесткими ограничениями по электрической мощности.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Во многих садовых товариществах и кооперативах электричество есть, но с жесткими ограничениями по мощности.

В этом порядке мы и двинемся дальше.

Вариант 1: дрова и уголь

Расходы

Дрова — самая дешевая альтернатива газу в его отсутствие. Киловатт-час тепла, полученного при сжигании газа, обойдется владельцу дома примерно в 50 копеек, а сухих дров — в 90.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Двадцать первый век? Не, не слышали.

Уголь несколько дороже: при его сжигании за киловатт-час придется заплатить уже 1,3 — 1,6 рубля в зависимости от местных цен.

Удобство

Чистка зольника, закладка новой порции дров и повторная растопка требуется дровяной печи или классическому твердотопливному котлу раз в 3 — 6 часов. За ночь (если вы не готовы просыпаться для растопки) температура в доме может заметно упасть.

Если вы используете в качестве основного топлива уголь, вам все равно придется закупать дрова, пусть и в меньшем количестве. Они используются в качестве растопки для угля: от спички или зажигалки он не загорится.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Котел на угле растапливают дровами.

Не очень удобно, верно?

Промежуточное решение этой проблемы — ограничение тепловой мощности котла с одновременным увеличением времени его работы на одной закладке топлива.

Все современные котлы на твердом топливе позволяют растянуть время автономной работы за счет ограничения притока воздуха в топку. Положение заслонки можно менять своими руками или с помощью примитивного механического термостата, ограничивающего тепловую мощность прибора при достижении теплоносителем определенной температуры.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Термостат регулирует положение заслонки поддувала.

Только — вот беда! — при ограниченном притоке воздуха дрова или уголь сгорают не полностью. В дымоход вместе с углекислым газом, водой и прочими продуктами сгорания уносятся летучие углеводороды, которые могли бы стать источником тепла. А вместе с ними — деньги владельца дома, вынужденного закупать больше топлива.

Можно ли сделать отопление без газа более автономным, не жертвуя его экономичностью?

Таки да. Вот варианты решения проблемы.

Теплоаккумулятор

Теплоаккумулятором называют теплоизолированный бак для воды объемом от 200 до 3 — 3,5 тысяч литров.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Твердотопливный котел с теплоаккумулятором.

Благодаря высокой теплоемкости воды он может накопить огромное количество тепла. Какое именно?

Объем теплоаккумулятора, м3 Теплоотдача при охлаждении воды на 40С, КВт-ч
0,5 30
1 58
1,5 85
2 115
3 170

170 киловатт-часов хватает для отопления утепленного дома площадью 70 — 90 м2 в течение суток.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Накопленное тепло сможет обогревать этот дом в течение суток.

При монтаже теплоаккумулятора формируется два отопительных контура с принудительной циркуляцией:

  1. Первый замыкает на бак выходной и входной патрубки водяной рубашки котла;
  2. Второй соединяет теплоаккумулятор с отопительными приборами.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Принципиальная схема системы отопления с теплоаккумулятором.

Как работает такая схема?

  • Во время единственной за сутки растопки твердотопливного котла он работает на номинальной мощности и с максимальным КПД, отдавая все тепло воде в баке;
  • Затем накопленное тепло постепенно компенсирует теплопотери дома при посредстве радиаторов.

Пиролиз

Пиролиз увеличивает время автономной работы твердотопливного котла до 10-12 часов без использования теплоаккумулятора. Что это такое и как работает соответствующее оборудование?

Пиролиз — это термическое разложение соединений органического и неорганического происхождения. В нашем случае пиролизу подвергается твердое топливо. При ограниченном доступе кислорода оно разлагается на золу, угарный газ и летучие углеводороды, которые потом дожигаются в дополнительной камере сгорания.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Тление углей — классический случай пиролиза органики.

Статья в тему:  Когда проводится опрессовка

Типичный пиролизный котел (или, как его еще называют, газогенератор) работает так:

  • Дрова тлеют при ограниченном доступе воздуха в основной топке;
  • Продукты их неполного сгорания принудительно транспортируются во вторую топку, расположенную прямо под первой;
  • Там к ним через инжектор поступает воздух, вызывающий мгновенное воспламенение перегретых углеводородов;
  • Полученное тепло отдается водяной рубашке котла и поддерживает тление дров в верхней топке.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Пиролизный котел в разрезе.

Помимо большой автономности, газогенератор имеет еще два преимущества:

  1. При ограничении притока воздуха его КПД не падает. Продукты неполного сгорания топлива в любом случае дожигаются во второй топке;
  2. Принудительная тяга позволяет регулировать тепловую мощность котла автоматически (в частности, с использованием выносного электронного термостата). Он может поддерживать заданную температуру в отапливаемом помещении.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Выносной блок управления газогенератором.

Верхнее горение

Еще одно решение, позволяющее получить тепло без газа с минимальными неудобствами — котел верхнего горения. Он обладает всеми достоинствами пиролизного, но имеет гораздо больший объем топки, вмещающий куда большее количество дров или угля.

В обычном котле большой объем загрузки будет, мягко говоря, неэффективным:

  • Топливо воспламенится по всему объему. Это увеличит тепловую мощность котла, но никак не его автономность;
  • Большое количество золы помешает полностью прогореть топливу в нижней части камеры, препятствуя доступу кислорода к его поверхности.

Здесь же эти проблемы решены просто и изящно: процесс тления дров или угля перенесен с нижней на верхнюю поверхность закладки. Воздух подается тоже сверху, причем через подвижный телескопический воздуховод, опускающийся по мере прогорания топлива. Зола полностью уносится восходящим потоком воздуха.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Устройство котла верхнего горения.

Камеры тления и дожигания отделены друг от друга так называемым стаскоблином — массивным стальным диском, которым заканчивается подвижный воздуховод. На его нижней поверхности есть оребрение, создающее каналы для воздуха.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Стаскоблин с оребрением.

Насколько автономно отопление загородного дома котлом верхнего горения? Рекорд автономной работы на угле был установлен прибором литовской компании Stropuva (к слову, создавшей первый прибор этого типа) и составил 31 час.

Вариант 2: пеллеты

Расходы

При сгорании пеллет (гранулированных отходов производства пиломатериалов) киловатт-час тепла обходится примерно в 1,4 рубля. Дороже дров, но дешевле угля.

Удобство

Время автономной работы пеллетного котла определяется только объемом бункера. Оно может достигать недели и более.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Автономность котла зависит только от размера бункера.

Удобно?

Факт.

Но на пути к мечте есть несколько неприятных подводных камней:

  • Пеллеты доступны далеко не везде. Или доступны, но по ценам, которые иначе как конскими не назовешь. Скажем, в Севастополе, где я живу, их можно заказать из расчета 15000 рублей за тонну (дороже угля при меньшей теплотворной способности);
  • Система подачи пеллет — шнековая, с приводом от электромотора. Без электричества она, понятное дело, не работает. При длительных отключениях света владелец остается без тепла.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Шнековый механизм подачи пеллет требует электропитания.

Эта особенность характерна и для пиролизных котлов. Но маломощный наддувный вентилятор может работать несколько часов от ИБП, а вот шнековая подача пеллет — едва ли.

Вариант 3: дизтопливо

Расходы

При использовании дизельного топлива альтернативное отопление частного дома без газа обойдется примерно в 2,8-3 рубля за киловатт-час тепла. Дороже только электроэнергия (в среднем по России 3,8 рубля/КВт-ч).

Удобство

Дизельный котел способен работать в полностью автономном режиме до полной выработки запаса топлива. Ему не требуется периодическое обслуживание. Горелка может управляться электроникой котла с учетом данных внешних термодатчиков, что позволяет гибко регулировать тепловую мощность в зависимости от погоды.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Дизельный котел.

Пара ложек дегтя в бочку меда:

  1. Для хранения топлива в котельной или во дворе придется держать бак объемом в несколько сотен, а то и тысяч литров. Запах соляры не так чтобы способствовал аппетиту и здоровому сну членов семьи;

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Баки с соляркой занимают существенную часть котельной.

  1. Дизельная горелка — источник сильного шума. Владельцу придется озадачиться звукоизоляцией котельной.

Вариант 4: солнечное тепло

Расходы

Ноль рублей на киловатт-час. Солнечные коллекторы производят абсолютно бесплатное тепло.

Небольшое количество электроэнергии все же потребуется для работы циркуляционных насосов.

Расходы на сами коллекторы будут, впрочем, весьма ощутимыми на фоне других изученных нами источников тепла.

Давайте выполним несложный расчет при следующих вводных:

  • Коллектор (я взял данные для недорогого отечественного всесезонного «Сокол-Эффект-А») стоит 21900 рублей;

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Плоский коллектор Сокол-Эффект-А.

  • В солнечный день при площади 2 м2 он поглощает и отдает теплоносителю до 1500 ватт тепла;

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Прочие характеристики прибора.

  • Среднесуточная потребность дома в тепле составляет 15 киловатт;
  • Продолжительность светового дня (то есть времени, когда коллектор работает на полную мощность) составляет 8 часов.

Напомню, что мы говорим об отоплении, что подразумевает холодное время года. Зимой световой день короче.

Поскольку коллекторы будут работать на номинальной мощность всего треть суток, требуемую тепловую мощность (15 КВт) можно смело умножать на 3. 15*3=45 КВт. Для выработки такой мощности потребуется 45/1,5=30 коллекторов, что при стоимости одного прибора в 21900 рублей даст нам затраты в 21900*30=657000 рублей.

К этой сумме добавятся расходы на теплоаккумуляторы, способные накопить соответствующее количество тепла (к слову, с суммарным объемом в 6 м2).

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Полученное от солнца тепло нужно где-то хранить.

Статья в тему:  Армированные полипропиленовые трубы для отопления: характеристики, критерии выбора

Удобство

Главная проблема солнечного отопления — нестабильность. В пасмурную погоду теплоотдача коллекторов будет резко падать, поэтому владельцу придется волей-неволей задействовать другие источники тепла.

Вывод очевиден. Коллекторы полезны как вспомогательный элемент системы отопления, но никак не в качестве основного источника энергии.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Комбинированная схема отопления с котлом и коллектором.

Вариант 5: тепловые насосы

Как устроен тепловой насос?

В сущности, так же, как обычный холодильник.

Вот его рабочий цикл:

  1. Компрессор сжимает газообразный хладагент;
  2. Под давлением тот переходит в жидкое состояние, при этом заметно нагреваясь;
  3. Проходя теплообменник, фреон отдает избыточное тепло;
  4. Затем он проходит расширительный клапан и при резком падении давления переходит в газообразное агрегатное состояние. В полном соответствии с законами физики при фазовом переходе его температура падает на несколько десятков градусов;
  5. Во втором теплообменнике холодный фреон отбирает избыточное тепло у внешней среды. Да, она имеет невысокую температуру, но хладагент-то еще холоднее!
  6. Затем он поступает к компрессору, где сжимается — и так до бесконечности.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Цикл работы теплового насоса.

В чем прелесть использования такой схемы?

  • Энергия тратится только на работу компрессора, а не на нагрев теплоносителя. В результате на каждый киловатт-час потраченной электроэнергии в дом перекачивается 3-6 киловатт-часов тепла;
  • Пропорционально падают и требования к выделенной электрической мощности. Скажем, при лимите в 2,5 киловатта можно обеспечить тепловую мощность в 7,5 — 15 КВт, чего вполне достаточно для обогрева дома площадью в сотню квадратов.

Эффективность насоса (теплоотдача на киловатт потребляемой мощности) обратно пропорциональна разнице температур на его теплообменниках. Поэтому с тепловыми насосами обычно используются низкотемпературные системы отопления, в том числе водяные теплые полы.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Чем ниже температура теплоносителя, тем дешевле отопление.

Расходы

Цена киловатт-часа тепла, полученного при работе теплового насоса, составляет от 0,6 до 1,3 р. Очевидно, что это отопление без газа — одно из самых экономичных.

Оборотная сторона невысоких эксплуатационных расходов — дороговизна соответствующего оборудования и его монтажа. Скажем, за насос с тепловой мощностью 16 КВт, работающий по схеме «грунт-вода», придется заплатить около 600000 рублей. Его монтаж и наладка будут стоить еще как минимум половину этой суммы.

Разные способы монтажа грунтовых теплообменников различаются стоимостью. Бурение скважины под вертикальный теплообменник обойдется дороже, укладка коллектора в траншею ниже уровня промерзания — дешевле.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Горизонтальный (слева) и вертикальный (справа) грунтовые коллекторы.

Однако под горизонтальный коллектор требуется свободная площадь, втрое превышающая отапливаемую площадь дома.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Монтаж горизонтального коллектора. Оцените задействованную площадь участка.

В теплых регионах можно заметно сэкономить, используя наиболее дешевую разновидность тепловых насосов, работающую по схеме «воздух-воздух» (попросту говоря, инверторные кондиционеры).

Один кондиционер с тепловой мощностью около 4 КВт (12000 BTU) обойдется покупателю примерно в 30000 рублей, его установка — еще в 5000. Расходы на систему воздушного отопления мощностью 16 КВт составят 35*4=140 тысяч рублей.

У меня дома реализована именно такая схема обогрева. Два этажа общей площадью 150м2 отапливаются четырьмя инверторами. Средний расход электричества в зимние месяцы — 1500 КВт-ч/месяц; отопление продолжает выполнять свои функции даже в сильные заморозки, при редких в Крыму -15 — -20 градусах.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

На фото — один из кондиционеров, отапливающих дом.

На случай более сильных морозов в доме есть дублирующая система водяного отопления с ТЭНовым электрокотлом.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Электрокотел можно задействовать, если температура на улице упадет ниже -25 градусов.

Большая часть инверторов работает на обогрев при уличной температуре до -15С, лучшие модели — до -25С. Источником точной информации о нижней границе рабочей температуры для вас станет инструкция производителя.

Удобство

Все виды тепловых насосов абсолютно автономны, не требуют обслуживания и способны регулировать теплоотдачу в полностью автоматическом режиме, ориентируясь на показания выносных термодатчиков.

Многие модели допускают программирование суточных и недельных циклов работы: скажем, на ночь температура в помещении может снижаться, а в выходные — подниматься на 2-3 градуса.

Отопление частного дома без газа и электричества: обзор 5 источников тепла

Бытовые кондиционеры несколько примитивнее: можно программировать только время включения и выключения в суточном цикле.

Заключение

Выводы очевидны: даже в отсутствие магистрального газа дом можно отапливать не только с приемлемыми расходами, но и без особого дискомфорта. Как всегда, дополнительную информацию читатель сможет найти в видео в этой статье. Жду ваших дополнений и комментариев к ней. Успехов, камрады!

Поделитесь с друзьями в соц.сетях

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *