自己动手为私人住宅供暖

太阳能系统

太阳能系统是一种旨在将太阳辐射能转化为其他形式能量的装置。例如，用于加热和冷却水和空气。为了加热冷却剂，使用了循环泵，它将热量引导到散热器或对流器。

太阳能选项

• 太阳能集热器。通常，太阳能集热器与电加热器同时工作。冷却液由温度传感器控制。当天气不晴朗且温度降至低于该水平时，则通过电加热元件打开额外的加热。

• 太阳能电池不仅配备了温度传感器和产生 12 或 24 伏直流电压的逆变器，还配备了大容量电池。白天，太阳能电池板将能量存储在电池中，电池在夜间或阴天时用作电源。如果电池的容量和光电池的面积与房屋的面积相对应，那么就可以实现完全不依赖能源的系统。但有一个减号，最好的电池样品不会超过 5 年，其更换成本堪比电费。
• 另一个省钱的选择是 带控制器和库存的太阳能电池.它与任何插座并联。您还需要一个机械磁盘计数器。电子将不起作用，它不会记录电流的反向。如果在白天光电池产生的电量超过了房间供暖所需的电量，那么电表会释放千瓦时。因此，获得了显着的节省。

什么可以被认为是替代加热

碰巧没有单一的定义和分类方法。加热设备制造商、设备销售商、媒体都准备以自己的方式利用这一概念。很多时候，替代类型的家庭供暖被称为不能使用燃气的一切。这可能包括颗粒“生物燃料”装置、红外线加热地板或离子电锅炉。有时重点是不寻常的实现，例如“温暖的底座”或“温暖的墙壁”，总之，一切都是相对较新的，自上世纪末以来一直在积极使用。

那么私人住宅的真正替代方案是什么？让我们关注遵守三个基本原则的选项。

首先，我们只考虑可再生能源。

其次，设备的性能应该足以至少部分补充供暖（作为最耗能的系统），而不是仅仅保证几个灯泡的运行。

第三，发电厂的成本/盈利能力应处于适合国内需求的水平。

在私人住宅中使用太阳能

太阳辐射作为一种可替代的可再生能源，是传统能源最有希望的替代品。

在俄罗斯，在私人乡间别墅中，来自太阳的替代能源可用于发电（太阳能电池）和产生热量，其中使用太阳能集热器（冷却剂被加热）。

将光转化为电能的现成装置，太阳能电池板，可以购买现成的私人住宅，但成本很高。

对于太阳能电池的制造，需要进行以下工作：

• 购买太阳能电池（单晶或多晶）；
• 根据方案将它们焊接在一起；
• 做一个框架和一个盒子（通常使用有机玻璃）；
• 用金属角或胶合板加固产品主体；
• 将焊接好的光电管放入准备好的框架中；
• 将此类装置安装在常规位置。

电池安装在屋顶上最亮的地方，你应该考虑如何调整它们的坡度。

在私人住宅中使用太阳能与传统能源相比具有许多优势：

• 取之不尽；
• 大批;
• 在世界任何地方的可用性；
• 环境友好；
• 无噪音;
• 运营成本低；
• 改进他们的生产技术。

太阳能也有缺点：

• 初始阶段的重大投资；
• 能源供应不稳定（取决于一天中的时间）；
• 电池价格高；
• 在薄膜太阳能电池板中使用稀土和昂贵的成分，导致其价格上涨。

在俄罗斯，替代的可再生能源也被用来产生热量，最著名的热泵是太阳能集热器。在它的帮助下，作为一个独立的单元，您可以为私人住宅供暖或将集热器与其他热源结合使用。

太阳能集热器是一种复杂的工程设备，您无法自行完成。

锅炉、泵、加热器或收集器：优点和缺点

为了至少粗略地勾勒出适合自己的选项，您应该阅读有关它们中的每一个的简要信息。

各种燃料的锅炉

最佳选择是使用液体燃料运行的锅炉。它们不需要任何额外的维护成本，这使得它们在固体燃料的背景下脱颖而出。在整个供暖季节，它们完全自动运行。

燃油锅炉

这种锅炉的安装是在空气温度至少为+ 5°C的房间内进行的，排气通风的存在也很重要。根据所选型号，此类锅炉可以使用煤油、柴油、废油运行

通常，油箱容量为 100 至 2000 升。

此外，还有可以使用不同类型燃料运行的通用锅炉。颗粒锅炉通过燃烧压缩木材废料来工作。生物燃料设备非常流行，它们是各种废物：粪肥、杂草、食物垃圾。在衰变过程中，这一切都会释放出一种完全燃烧的气体，并且能够大量释放出热能。此选项非常适合小区域。

红外线加热器

红外线加热器耐用、高效且易于安装。此外，实惠的价格和多种型号可供选择。

红外线加热器

视频说明

这段视频展示了一个测试红外线加热器有效性的实验：

热泵

热泵在原理上与标准空调相似。这是从自然来源（水、空气、土壤）接收热量并积累热量并将其转移到家庭供暖系统的设备。这种系统的特点是高性能，可以全年使用。缺点是使用寿命短（15-20 年）、安装复杂且成本高。

热泵

太阳能集热器

太阳能集热器可以在取暖季节（在太阳活动高的日子）多次降低天然气成本。它们能够吸收高达 90% 的热量。优点是成本实惠，操作方便。同时，大多数型号在大风天气下失去效力，并被霜冻损坏。

太阳能集热器

使用替代供暖是对未来有利可图的投资。鉴于目前的费率及其不断增长，这是一种省钱的好方法。由于所描述的方法尚未达到普及的高峰，设备的价格相当高，但这些投资将在一两年内得到回报。至于具体选择，应根据具体条件——地点、所需热量、永久或临时居住地等，并在可能的情况下，在专家的支持下进行。

变废为宝：沼气厂

所有替代能源都是天然来源，但您只能从沼气厂获得双重好处。他们回收动物和家禽废物。结果，获得了一定体积的气体，经过净化和干燥后，可用于其预期目的。剩余的加工废物可以出售或用于田间以增加产量 - 获得非常有效和安全的肥料。

能量也可以从粪便中获得，但不是纯形式，而是气体形式

简要介绍一下技术

发酵过程中会产生气体，粪便中的细菌也参与其中。任何畜禽粪便都适合生产沼气，但牛粪是最佳选择。它甚至被添加到“酵母”的其余废物中 - 它恰好包含加工所需的细菌。

为了创造最佳条件，厌氧环境是必要的——发酵必须在没有氧气的情况下进行。因此，有效的生物反应器是封闭的容器。为了使该过程更积极地进行，有必要定期混合物质。在工业厂房中，为此安装了电动搅拌器，在自制的沼气厂中，这些通常是机械设备——从最简单的棍子到手动“工作”的机械搅拌器。

沼气厂示意图

有两种类型的细菌参与从粪便中形成气体：嗜温和嗜热。嗜温在 +30°C 至 +40°C 的温度下有效，嗜热 - 在 +42°C 至 +53°C 的温度下有效。嗜热细菌更有效地工作。理想条件下，1升可用面积的产气量可达4-4.5升。但是在安装过程中保持 50°C 的温度非常困难且成本高昂，尽管成本是合理的。

一点关于设计

最简单的沼气厂是一个带盖子和搅拌器的桶。盖子有一个用于连接软管的出口，气体通过该软管进入罐。你不会从这样的体积中得到太多的气体，但对于一两个燃气燃烧器来说已经足够了。

更严重的体积可以从地下或地上的掩体中获得。如果我们谈论的是地下掩体，那么它是由钢筋混凝土制成的。墙壁通过一层隔热层与地面隔开，容器本身可以分为几个隔间，在这些隔间中进行处理会随着时间的推移而发生。由于中温培养通常在这种条件下工作，整个过程需要 12 到 30 天（嗜热培养在 3 天内处理），因此需要时移。

地堡沼气厂方案

粪便通过装载料斗进入，在对面形成一个卸载舱口，从那里取出加工过的原料。地堡没有完全充满生物混合物——大约 15-20% 的空间仍然是自由的——气体在这里积聚。为了排出它，在盖子中内置了一根管子，其第二端降低到水封中 - 一个部分装满水的容器。通过这种方式，气体被干燥 - 已经净化的气体被收集在上部，使用另一根管子排出，并且已经可以阻塞到消费者身上。

任何人都可以使用替代能源。公寓业主实施起来比较困难，但在私人住宅中，您至少可以实施所有想法。甚至有这方面的真实例子。人们充分满足他们的需要和可观的经济。

太阳能转化为电能

太阳能电池板最初是为航天器制造的。该设备基于光子产生电流的能力。太阳能电池板的设计有很多变化，并且每年都在改进。自己制作太阳能电池有两种方法：

方法号 1。购买现成的光电管，用它们组装一条链，并用透明材料覆盖结构

您需要非常小心地工作，所有元素都非常脆弱。每个光电管都用伏安标记

计算所需的电池数量以收集所需功率的电池不会很困难。工作顺序如下：

• 为了制造箱子，您需要一张胶合板。沿周边钉有木板条；
• 在胶合板上钻通风孔；
• 将带有焊接的光电池链的纤维板放置在里面；
• 检查性能；
• 有机玻璃被拧在导轨上。

太阳能板

方法 2 需要电气工程知识。电路由 D223B 二极管组装而成。按顺序将它们焊接成行。放置在覆盖有透明材料的外壳中。

光电管有两种类型：

1. 单晶板的效率为 13%，将持续 25 年。它们仅在阳光明媚的天气下才能完美工作。
2. 多晶的效率较低，使用寿命只有10年，但阴天时功率不下降。面板面积 10 平方米m. 能够产生 1 kW 的能量。当放置在屋顶上时，值得考虑结构的总重量。

太阳能电池图

准备好的电池放在阳光最充足的一侧。面板必须能够调整角度相对于太阳的倾斜度。在降雪期间设置垂直位置，以便电池不会失效。

太阳能电池板可以带或不带电池使用。白天，消耗太阳能电池的能量，晚上 - 电池。或者在白天和晚上使用太阳能 - 来自中央供电网络。

我们节省了供暖私人住宅

无论在单个家庭中采用哪种供热方案，它都旨在尽可能高效和经济地运行。为此，仅选择高度可靠的锅炉设备、对建筑物的结构元件进行热保护以及用新的双层玻璃窗替换窗户是不够的。除上述情况外，所有房主都必须了解并遵守维护供暖系统的规则。

经验丰富的专业人士对住宅建筑供暖过程的经济管理的提示：

1. 执行设备维护和热监控。任何锅炉单元都需要维护和调整，尤其是固体燃料，因为它会处理更多的烟灰形成和高炉温。脏污的锅炉受热面将无法为设备提供标称效率，因为烟灰不能很好地带走热量，大部分高温烟气将释放到大气中，从而因大量损失而降低效率废气。在每个采暖季节之前，必须对锅炉进行预防，同时清洁加热表面和烟囱。
2. 室内供暖回路的方案应配备自动化装置，能够为每个房间设置单独的供暖模式。总体而言，这将可以节省大量的供暖成本。
3. 需要监控内部加热系统的运行情况，并及时排空气塞。在锅炉停机期间，由于强制循环回路中的循环泵停止或由于自然循环回路中冷却剂温度的下降，加热系统将被通风。电池中的空气锁和“暖地板”系统减少了整个系统的热传递，而燃料消耗率仍然很高。找到这样一个气闸非常简单。
4. 如果在开始加热时，电池上下部分的温度存在差异，则表明存在必须去除的通风区域。

现代供暖技术

私人住宅的供暖选择：

• 传统供暖系统。热源是锅炉。热能由热载体（水、空气）分配。可以通过增加锅炉的传热来改善。
• 用于新加热技术的节能设备。电力（太阳能系统、各种类型的电加热和太阳能集热器）作为加热房屋的能量载体。

供暖新技术应有助于解决以下问题：

• 降低成本;
• 尊重自然资源。

温暖的地板

红外线地板（IR）是一种现代供暖技术。主要材料是一部不寻常的电影。积极的品质 - 柔韧性，增加的强度，防潮性，耐火性。可以铺设在任何地板材料下。红外线地板的辐射对健康有很好的作用，与阳光对人体的作用相同。铺设红外线地板的现金成本比安装带电加热元件的地板成本低 30-40%。使用薄膜地板时节能 15-20%。控制面板调节每个房间的温度。没有噪音，没有气味，没有灰尘。

采用水供热方式，金属塑料管位于地坪中。加热温度限制在40度。

水太阳能集热器

创新的加热技术用于太阳活动高的地方。水太阳能集热器位于对太阳开放的地方。通常这是建筑物的屋顶。在太阳光线的照射下，水被加热并送入屋内。

不利的一点是无法在晚上使用收集器。应用在北方方向的区域是没有意义的。使用这种发热原理的最大优势将是太阳能的普遍可用性。不伤害自然。不占用房子院子里的可用空间。

太阳能系统

使用热泵。总耗电量为 3-5 kW，泵从自然资源中抽取 5-10 倍的能量。源头是自然资源。在热泵的帮助下，产生的热能被提供给冷却剂。

红外线加热

红外线加热器已在任何房间以初级和次级加热的形式得到应用。以低功耗，我们得到大的热传递。房间里的空气不会变干。

安装很容易，这种加热方式不需要额外的许可。储蓄的秘诀在于热量会在物体和墙壁中积聚。应用天花板和墙壁系统。它们的使用寿命很长，超过 20 年。

踢脚线加热技术

用于加热房间的踢脚线技术的操作方案类似于 IR 加热器的操作。墙壁正在升温。然后她开始散发热量。人类对红外线的耐受性很好。墙壁不会受到真菌和霉菌的影响，因为它们总是干燥的。

易于安装。每个房间的供热都是有规律的。在夏天，该系统可用于冷却墙壁。操作原理与加热相同。

空气加热系统

加热系统建立在温度调节原理之上。热空气或冷空气直接供应到房间。主要元素是带有燃气燃烧器的烤箱。燃烧后的气体向热交换器散发热量。从那里，加热的空气进入房间。不需要水管、散热器。解决了三个问题——空间供暖、通风。

优点是可以逐渐开始加热。在这种情况下，现有的暖气不会受到影响。

蓄热器

冷却液在夜间加热，以节省电费。一个保温罐，大容量就是一个电池。晚上它升温，白天有热能返回供暖。

计算机模块的使用及其产生的热量

要启动供暖系统，您需要连接互联网和电力。工作原理：利用处理器在工作过程中释放的热量。

他们使用紧凑且廉价的 ASIC 芯片。数百个芯片被组装到一个设备中。以成本为代价，这种安装就像普通计算机一样。

家庭能源：照片

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热泵

私人住宅最通用的替代供暖方式是安装热泵。它们根据众所周知的冰箱原理工作，从较冷的物体中吸收热量并将其散发到加热系统中。

它由看似复杂的三个设备组成：蒸发器、热交换器和压缩机。热泵的实施有很多选择，但最受欢迎的是：

• 空对空
• 空气变水
• 水水
• 地下水

空对空

最便宜的实施方案是空对空。实际上，它类似于经典的分体式系统，但是，电力仅用于将街道的热量泵入房屋，而不用于加热气团。这有助于节省资金，同时全年完美地为房子供暖。

系统的效率非常高。对于 1 kW 的电力，您可以获得高达 6-7 kW 的热量。现代逆变器即使在 -25 度及以下的温度下也能正常工作。

空气变水

“空气对水”是热泵最常见的实现方式之一，其中安装在开放区域的大面积盘管起到热交换器的作用。此外，它可以被风扇吹动，迫使里面的水冷却。

这种装置的特点是成本更加民主和安装简单。但它们只能在 +7 到 +15 度的温度下高效工作。当标准下降到负值时，效率就会下降。

地下水

热泵最通用的实施方式是地面到水。它不取决于气候带，因为到处都有一层全年不结冰的土壤。

在该方案中，管道浸入地下，直至全年温度保持在 7-10 度的深度。收集器可以垂直和水平放置。在第一种情况下，必须钻几个非常深的井，在第二种情况下，将在一定深度铺设线圈。

缺点很明显：安装工作复杂，需要大量资金投入。在决定采取这样的步骤之前，您应该计算经济利益。在冬季短暂温暖的地区，值得考虑为私人住宅供暖的其他选择。另一个限制是需要大的空闲区域——高达几十平方米。米。

水水

水对水热泵的实施实际上与以前的热泵没有什么不同，但是，集水管铺设在全年不结冰的地下水中，或者在附近的水库中。由于以下优点，它更便宜：

• 最大钻井深度 - 15 m
• 您可以使用 1-2 个潜水泵

生物燃料锅炉

如果没有意愿和机会装备由地下管道和屋顶太阳能模块组成的复杂系统，您可以用使用生物燃料的模型替换经典锅炉。他们需要：

1. 沼气
2. 秸秆颗粒
3. 泥炭颗粒
4. 木屑等

建议将此类安装与之前考虑的替代来源一起安装。在其中一个加热器不工作的情况下，可以使用第二个。

主要优势

在决定替代热能源的安装和后续运行时，有必要回答这个问题：它们能多快得到回报？毫无疑问，所考虑的系统具有优势，其中：

• 产生的能源成本低于使用传统能源时的成本
• 高效率

但是，应该意识到初始材料成本很高，可能达到数万美元。此类装置的安装不能称为简单，因此，工作完全委托给能够为结果提供保证的专业团队。

加起来

需求正在为私人住宅获取替代供暖，在传统热能价格上涨的背景下，这种供暖变得更加有利可图。但是，在开始重新装备当前的供暖系统之前，有必要通过考虑每个建议的选项来计算所有内容。

也不建议放弃传统的锅炉。必须留下它，在某些情况下，当替代供暖无法发挥其功能时，它仍然可以温暖您的家而不是冻结。

非传统能源：获取方法

非传统能源供应主要是利用风能、阳光、潮汐能以及地热水发电。但是，除此之外，还有其他使用生物质和其他方法的方法。

即：

1. 从生物质中获取电力。该技术涉及产生由甲烷和二氧化碳组成的废弃沼气。一些实验装置（迈克尔的 Humireactor）处理粪肥和稻草，这使得从 1 吨材料中获得 10-12 立方米的甲烷成为可能。
2. 热能发电。通过加热一些由热电偶组成的互连半导体并冷却其他半导体，将热能转化为电能。作为温度差的结果，获得电流。
3. 氢电池。这是一种通过电解从普通水中获得相当大量的氢氧混合物的装置。同时，获得氢气的成本最低。但这样的发电还只是处于试验阶段。

另一种发电方式是一种称为斯特林发动机的特殊装置。带有活塞的特殊气缸内部是气体或液体。随着外部加热，液体或气体的体积增加，活塞运动，使发电机轮流工作。此外，通过管道系统的气体或液体冷却活塞并使活塞向后移动。这是一个相当粗略的描述，但它清楚地说明了这个引擎是如何工作的。

太阳和风作为能源的替代形式

获得热量和电力的替代方案与许多人有关。小型太阳能是使用硅基太阳能电池，接收的能量取决于电池的数量、房屋或其他场所的位置纬度.

使用发电机获取能量的技术很有趣，将充电控制器连接到发电机并将整个电路与电池连接就足够了，因此您可以获得足够的能量。

使用将热能转化为电能的特殊热电转换器，换句话说，使用由半导体制成的热电偶是热门话题。一对中的一部分被加热，另一部分被冷却，因此出现了自由电，可以在日常生活中使用。它可以用作儿童的发电机，在操场上连接秋千和发电机就足够了，以接收可用于照亮操场的一小部分电力。

用于家庭取暖的热泵

热泵使用所有可用的替代能源。它们从水、空气、土壤中获取热量。少量的热量即使在冬天也存在，因此热泵会收集它并将其重定向到供暖房屋。

热泵还使用替代能源——地球、水和空气的热量

工作原理

为什么热泵如此吸引人？事实上，在泵送过程中消耗了 1 kW 的能量，在最坏的情况下，您将获得 1.5 kW 的热量，而最成功的实施可以提供高达 4-6 kW 的热量。这一点也不违背能量守恒定律，因为能量不是用于获取热量，而是用于抽取热量。所以没有矛盾。

使用替代能源的热泵方案

热泵具有三个工作回路：两个外部和内部，以及一个蒸发器、一个压缩机和一个冷凝器。该方案的工作原理如下：

• 冷却剂在主回路中循环，从低电位源获取热量。它可以被放入水中，埋在地下，也可以从空气中吸收热量。在该电路中可以达到的最高温度约为 6°C。
• 内部回路循环具有极低沸点（通常为 0°C）的加热介质。当加热时，制冷剂蒸发，蒸汽进入压缩机，在那里被压缩到高压。在压缩过程中，热量被释放，制冷剂蒸汽被加热到+35°C至+65°C的平均温度。
• 在冷凝器中，热量从第三加热回路传递给冷却剂。冷却蒸汽被冷凝，然后进一步进入蒸发器。然后循环重复。

加热电路最好以温暖的地板形式完成。温度是最好的。散热器系统需要的部分太多，既丑陋又无利可图。

替代热能来源：在哪里以及如何获取热量

但最大的困难是由收集热量的第一个外部电路的设备引起的。由于来源是低电位（底部几乎没有热量），因此需要大面积来收集足够数量的热量。有四种类型的轮廓：

• 环铺设在带有冷却剂的水管中。水体可以是任何东西——河流、池塘、湖泊。主要条件是即使在最严重的霜冻中也不应该结冰。将热量从河流中抽出的泵工作效率更高；在死水中传递的热量要少得多。这样的热源是最容易实现的——扔管子，绑负载。意外损坏的可能性很高。

• 管道埋在冰点以下的热场。在这种情况下，只有一个缺点——土方工程量大。我们必须清除大面积的土壤，甚至是固定深度。

• 使用地热温度。钻了许多深度很深的井，并在其中降低了冷却剂回路。这个选项的好处是它需要的空间很小，但不是在任何地方都可以钻到很深的地方，而且钻探服务的成本很高。但是，您可以自己制造钻机，但工作仍然不容易。

• 从空气中提取热量。这就是具有加热可能性的空调的工作方式 - 它们从“舷外”空气中吸收热量。即使在低于零的温度下，这些装置也可以工作，尽管在不是很“深”的负值 - 高达 -15°C。为了使工作更加密集，您可以使用通风井的热量。在那里扔一些带有冷却剂的吊索并从那里抽热。

热泵的主要缺点是泵本身价格高，安装集热场也不便宜。在这种情况下，您可以通过自己制造泵并用自己的双手铺设轮廓来节省资金，但金额仍然相当可观。优点是加热成本低廉，系统可以运行很长时间。

空调

空调是最实惠、最简单的家庭供暖替代来源。您可以在整个楼层安装一个强大的，也可以在每个房间安装一个。

使用空调的最佳选择是在春末或初秋，此时外面还不太冷，燃气锅炉还不能启动。这将减少因用电而产生的燃气消耗，并且不会超过每月燃气消耗率。

要点：

• 锅炉和空调必须相互连接才能成对工作。也就是锅炉必须看到空调在工作，不能在房间暖和的时候打开。在这里，您离不开壁式恒温器。
• 用电取暖并不比天然气便宜。因此，您不应该完全改用空调供暖。
• 并不是所有的空调都可以在零和霜冻状态下使用。

个人经验

我使用四个热源来加热我的房子：一个燃气锅炉（主）、一个带水循环的壁炉、六个平板太阳能集热器和一个变频空调。

为什么需要它

1. 如果燃气锅炉发生故障或容量不足（严重霜冻），请使用第二个（备用）热源。
2. 节省加热。由于热源不同，您可以控制每月和每年的燃气消耗率，以免切换到更昂贵的关税。

一些统计数据

2016 年 1 月的平均用气量为每天 12 立方米。带有200平方米的加热区域和一个额外的地下室。

	十月	十一月	一月
每月消费	63,51	140	376
最低限度	0,5	0,448	7,1
最大	5,53	10,99	21,99
平均每天	2,76	4,67	12,13

一个月内每天的消耗量波动与不同的室外温度和太阳的存在有关：在晴天，收集器工作，气体消耗量减少。

结论

可以在没有气体的情况下加热。一些热源可以完全替代燃气锅炉，而其他热源只能作为补充使用。为方便起见，让我们将所有内容组合在一个表中：

天然气的替代品	添加
地源热泵 固体燃料锅炉 颗粒锅炉	带水回路的壁炉 空气壁炉 颗粒壁炉 太阳能集热器 变频空调 空气源热泵 电锅炉

还有其他未列入列表的供暖建筑物的替代方法：炉灶、布勒热、电锅炉和其他加热设备。

当然，重要的是要记住，安装其他热源并不是节省天然气和减少对天然气依赖的唯一方法。我们需要努力提高建筑的整体能源效率：识别并消除所有热泄漏，更有效地利用热量并最大限度地减少建筑热损失