Альтернативное отопление частного дома для дизельного топлива - древесные гранулы, торфяные пластины, солнечные панели, тепловые насосы и прочее.

Опубликовано: 04.09.2018

Среди всех видов отопления загородного дома, в том числе традиционных для России, условно автономных , полностью автономных и экономных к альтернативному отоплению дома относятся системы с теплогенераторами на возобновляемых источниках энергии (геотермальной, биологической, солнечной) котлах, тепловых насосах и солнечных батареях, как аккумулирующих тепло, так и вырабатывающих электрическую энергию.

Здесь не рассматриваются оборудование, трансформирующее энергию ветра и потока воды в электрическую, а затем тепловую энергию, поскольку в России такие установки могут быть использованы только в редких случаях, в ограниченном количестве мест, а стоимость их предельно велика.

Следует отметить, что в настоящее время в Евросоюзе, Америке и ряде других развитых стран мира из биомассы (осадков сточных вод, органических отходов, навоза, растений) путем разложения с помощью бактерий получают биогаз, смешиваемый с природным газом, а из растительных масел и животных жиров путем крекирования и гидрирования, а также синтетическим способом из соломы и древесных отходов жидкое биотопливо, сжигаемое практически без вредных выбросов в окружающую среду. Рассчитывать на доступность таких энергоресурсов в России в ближайшие годы, безусловно, nonsense, но планировать альтернативное отопление дома на древесном топливе можно, хотя и не в том аспекте, как это делают жители европейских стран.

В богатых лесными ресурсами странах ЕС большая доля малоэтажных домов отапливается поленьями, щепой или древесными гранулами, спрессованными из отходов деревообрабатывающей промышленности. Подача топлива в котлах на гранулах и щепе полностью автоматизирована, котлы на поленьях, как правило, загружаются вручную.

Энергетическая ценность древесных гранул превышает аналогичный показатель щепы и поленьев, хотя в среднем в два раза меньше, чем энергетическая ценность дизельного топлива. Это обуславливает необходимость или создавать большие резервные запасы гранул, щепы, поленьев или использовать регулярную доставку ресурса, что в странах ЕС, где развита индустрия переработки древесных отходов, не представляет особой сложности, но проблематично и дорого в нашей стране.

Небольшая развивающаяся сеть предприятий по изготовлению древесных гранул (пеллет) реализует их по ценам от 5 до 7 рублей за килограмм и практически не работает с партиями меньше 20 тонн. что создает значительную трудность в размещении такого количества сырьевого материала. Поставки пеллет осуществляются в упаковках, в то время, как в странах ЕС гранулы привозят автоцистернами с подачей в место складирования пневматическим способом, причем в Европе древесные гранулы изготавливаются только из хвойных или твердых пород дерева, в России из лузги семян подсолнечника, отходов мягких лиственных пород с малой энергетической ценностью, а влажность поставляемого продукта не контролируется, хотя повышение влажности гранул на 1% снижает энергетическую эффективность почти на такую же величину.

Важно: Калорийность отопления частного дома для дизельного топлива 15000-15600 кДж/кг. Цена 1 литра дизельного топлива в московской области на начало 2012 года 28.85 рублей, 1 литра отработанного масла 6.5 рублей, 1 кг российских древесных гранул 5.7-6.8 рублей в зависимости от объема заказа.

Альтернативное отопление дома геотермальной энергией с помощью тепловых насосов.

Здесь не рассматривается альтернативное отопление дома тепловыми насосами воздух-вода, эффективными только в южных регионах страны, что подтверждено рекомендациями Федерального промышленного союза Германии производителей техники для зданий, энергетического и экологического оборудования (BDH). А также находящиеся на стадии усовершенствования и опробирования в странах ЕС и мало доступные по цене мини-ТЭЦ системы тепловых насосов с использованием энергии двигателей внутреннего сгорания, вырабатывающие одновременно тепловую и электрическую энергию.

Альтернативное отопление дома тепловыми насосами вода-вода.

Для реализации проекта необходимы скважины для забора грунтовой воды и скважины для слива отработанной воды обратно в грунт. Годовой коэффициент работы таких насосов (отношение производимой тепловой энергии к потребляемой электрической энергии) может достигать 5, но при условии достаточной мощности водозаборных скважин, которая будет определяться емкостью водоносных пластов. Для небольшого дома площадью 60-80 кв. метров владельцу придется пробурить 2-3 водозаборных и 1-2 сливных скважины глубиной более 50 м, а кроме этого получить разрешение государственных органов контроля за использованием водных ресурсов.

Альтернативное отопление дома с тепловыми насосами рассол-вода.

Для реализации проекта необходимы скважины глубиной до 200 м, в которой расположены U-образные трубы с раствором, или устроенные из труб теплообменники на глубине не менее 5 м, чтобы снизить разницу получаемого тепла в разные месяцы года (см. рисунок ниже).

Глубина и количество скважин определяется исходя из возможности получения 50-60 Вт тепловой энергии с каждого погонного метра скважины, используемая площадь под теплообменник прирасстоянии между витками труб 0.5-0.8 м исходя из возможности получения 40 Вт тепловой энергии с каждого квадратного метра площади.

В итоге альтернативное отопление дома с помощью тепловых насосов схем вода-вода, рассол-вода из-за огромных суммарных затрат в настоящий момент лидирует по величине инвестиций в реализацию проекта и по большим срокам окупаемости, хотя во время эксплуатации затраты на отопление минимальны в сравнении с другими видами отопительных систем.

Альтернативное отопление дома солнечными теплоаккумулирующими панелями (коллекторами).

Эффективность альтернативного отопления дома солнечными теплоаккумулирующими панелями напрямую зависит от интенсивности солнечного излучения, разного в различное время года, малого в облачную погоду и не достигающего теплообменников в ночное время суток. Поэтому чаще всего солнечные панели используются или для подогрева горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд с теплообменом в моновалентных накопительных баках, или же, как дополнительный источник тепловой энергии в системах отопления и подогрева воды с теплообменом в бивалентных накопительных баках.

Часто в системах отопления бивалентные баки служат буферными, выравнивающими (сглаживающими) колебания мощности в системе отопления, в системы с моновалентными баками для подогрева воды дополнительно устанавливаются отдельные буферные баки.

Альтернативное отопление дома котлами на отработанных маслах.

Отработанные масла не относятся к возобновляемым источникам энергии, но формируют группу материалов, подлежащих обязательной и дорогостоящей утилизации (сбор, хранение, транспортировка, переработка и отжига). В принципе этим обусловлены очень лояльная ценовая политика компаний, реализующих отработанные масла и интерес производителей, выпускающих мультитопливные котлы, работающие на почти дармовом и энергетически эффективном топливе. С учетом ежегодного потребления в мире моторных масел в объемах от 42 млн. весовых тонн (от 60 млн. тонн условного топлива), а также факта, что только пятая часть отработки в развитых странах мира используется повторно (в России ежегодно регенерируется не более 3.3-4% от общего объема потребляемых автомобильных масел), источник альтернативного топлива можно считать реально неиссякаемым, во всяком случае, до этапа перехода на электромобили. И это при том, что калорийность отработанных масел превышает калорийность дизельного топлива, каменного угля, более, чем в два раза древесных гранул.

Компания БиКомс Холдинг реализует высококачественные топливные горелки и котлы на отработанных маслах известных европейских производителей, что значительно увеличивает сроки между обслуживанием и гарантирует бесперебойную и долговечную работу системы альтернативного отопления дома. Компания оказывает помощь в подготовке и реализации проектов систем отопления на отработанных маслах, а также полную техническую и консультативную поддержку во время эксплуатации.

Альтернативное отопление дома на основе инфракрасного излучения

Альтернативное отопление дома — нестандартные решения для стандартных задача сегодняшний день данный вид альтернативного отопления наиболее востребован в России. Это связана с его высокой экономичностью, низкой стоимостью отопительного оборудования и простотой, как монтажа, так и эксплуатации.

Принцип действия основан на инфракрасном излучении, которое нагревает предметы, а не воздух. Грубо говоря, все предметы в вашем доме становятся радиаторами, что позволяет достаточно быстро нагреть помещение до комфортной температуры.

Кроме этого, к плюсам можно отнести тот факт, что используя инфракрасные обогреватели, Вы не пересушиваете воздух, а значит, Вам придется реже проветривать помещения, что очень важно зимой.

Альтернативное отопление дома — нестандартные решения для стандартных задач. Данные котлы работают на биомассе (органические отходы, навоз, осадки сточных вод, растения и так далее), которая разлагаясь при помощи бактерий выделяет биогаз. Впоследствии биогаз смешивается с природным и подается в топку котла.

Кроме этого, может использоваться растительное масло и животные жиры, которые после крекирования и гидрирования превращаются в жидкое биотопливе.

Плюсом этого способа отопления дома является его полная безвредность для окружающей среды, однако, для России это пока остается экзотикой из-за отсутствия необходимого производства.

Более перспективно для России использование котлов, которые работают на щепе, поленьях или древесных гранулах (спрессованные отходы деревообрабатывающей промышленности). Подача гранул и щепы в таких котлах автоматизирована, и только в котлах, которые используют деревянные поленья, подача осуществляется вручную.

Отправной точкой для нас станет цена тепла. Считать будем в гигакалориях, хотя систем измерения для этого дела сейчас целых три.

«С этими единицами измерения все запутались,— объясняет Борис Рейзин из Академии коммунального хозяйства.— У нас традиционно считали тепло в гигакалориях. В Европе проводят расчеты в киловатт-часах. А вышедший прошлой весной приказ Минрегиона «О требованиях энергетической эффективности зданий, строений, сооружений» требует перейти на килоджоули».

Остановимся все-таки на привычных единицах — гигакалориях. Для отопления помещения в 200 кв. м требуется примерно 21 Гкал в отопительный сезон, или 3 Гкал в месяц.

Сколько же стоит гигакалория? Чтобы было, с чем сравнивать, начнем с сетевого газа. В этом году кубометр этого топлива у «Мособлгаза» стоит 3,3 рубля при наличии счетчика. С калорийностью все сложнее. Природный газ — это смесь разных газов. Поэтому удельная теплота сгорания кубометра этого топлива может варьироваться от 7,6 тыс. до 9,5 тыс. ккал. Для московского газа, судя по книге 1984 года «Бытовые печи, камины и водонагреватели», этот параметр близок к минимальному. Не забудем про КПД современного газового котла, который составляет примерно 90%. Простой подсчет покажет, что 1 Гкал тепла стоит порядка 480 рублей.

Казалось бы, если магистрального газа нет, то можно покупать его в баллонах. Только вот покупать придется совсем не его. Если природный газ состоит в основном из метана, то сжиженный, который используют для отопления, представляет собой пропан-бутановую смесь. То есть это другое вещество, отличающееся и по цене, и по своим характеристикам.

Жидкий пропан-бутан для газгольдеров стоит сейчас в среднем 14 рублей за литр, то есть за 0,51-0,56 кг. Показатель этот зависит от состава, поскольку в разное время года соотношение пропана и бутана в смеси разное. В среднем же удельная теплота сгорания литра сжиженной смеси пропана и бутана составляет примерно 6,5 тыс. ккал. Значит (не забываем про КПД), цена 1 Гкал — примерно 2,4 тыс. рублей. Выходит, привозной газ в пять раз дороже сетевого.

Еще один вариант топлива — солярка. Ее удельная теплота сгорания — 10 180 ккал/кг, или (учитывая среднюю плотность, которая у летнего и зимнего дизеля разная) 8650 ккал/л. КПД котла для солярки тоже примерно 90%. Розничная цена литра дизельного топлива — около 23,5 рубля. Выходит, что 1 Гкал стоит около 3020 рублей и топить соляркой довольно-таки дорого. Тут, конечно, свою роль сыграло недавнее резкое повышение цен на дизель.

Зато цена угля от колебания нефтяных цен не зависит. Да и в принципе топливо это сравнительно недорогое. А современный твердотопливный котел имеет вполне приличный КПД — порядка 80%.

В домашних условиях используют не антрацит, а более дешевые сорта печного угля — как правило, марок ДПК (длиннопламенный, плита крупная) и ДКО (длиннопламенный, крупный орех) — либо бурый уголь. Последний для личных нужд купить весьма непросто. А вот ДПК и ДКО свободно продаются. Стоят они около 5,5 тыс. рублей за тонну. Их удельная теплота сгорания — около 5,6 тыс. ккал/кг. А значит, при 80-процентном КПД котла цена 1 Гкал составит 1090 рублей.

Топить торфом выходит дороже. У торфяных брикетов удельная теплота сгорания колеблется в районе 4 тыс. ккал/кг. А тонна этого горючего обойдется в 4,5 тыс. рублей. То есть цена 1 Гкал составит чуть больше 1,4 тыс. рублей.

Впрочем, для твердотопливного котла есть и более экологически чистое топливо — пеллеты. Это такие гранулы из отходов деревообрабатывающего производства. От дров их выгодно отличают, во-первых, возможность использовать котлы с автоматической подачей, во-вторых, очень низкая влажность — всего 8%. Поэтому и калорийность пеллет выше — около 4,2 тыс. ккал/кг. При средней цене в 5 тыс. рублей за тонну, 1 Гкал стоит 1,5 тыс. рублей.

Проще всего, конечно, топить электричеством. У обогревателя, в отличие от всех остальных электроприборов, КПД стремится к 100%. В 1 Гкал ровно 1163 кВт ч. На 2011 год «Мосэнергосбыт» установил одноставочный тариф для сельского населения в 2,37 рубля за 1 кВт ч. Значит, цена за 1 Гкал — почти 2760 рублей.

Впрочем, отапливать дом с помощью электричества можно и другим способом. Речь идет о модном «зеленом» способе отопления под названием «тепловой насос». Это такая же по своему принципу работы тепловая машина, как, например, холодильник. Хладагент способен испаряться при низких плюсовых температурах, что он и делает, проходя по длинным тонким подземным трубкам. Даже самой лютой зимой температуры грунта для этого хватает. Потом уже в доме он конденсируется, отдавая отобранное у земли тепло системе отопления. Все это движение происходит за счет электрического компрессора. На 1 кВт выработанной тепловой энергии компрессор тратит примерно 300 Вт электричества. Легко посчитать, что 1 Гкал тепла в этой ситуации обойдется всего в 830 рублей. Абсолютно и относительно.

В абсолютном исчислении все в общем-то понятно. В отсутствие сетевого газа самый недорогой вариант — это тепловой насос. Среднее положение занимают разные виды твердого горючего. А дороже всего выходит отопление пропан-бутаном, электричеством и соляркой. Ну, хорошо, а применительно к обычному дому это сколько?

«В Москве до последнего времени был установлен норматив — 0,015 Гкал на метр квадратный за месяц отопительного сезона»,— рассказывает Борис Рейзин.

Примем для нашего расчета эту цифру. Отопительный сезон в Подмосковье длится примерно семь месяцев. Возьмем стандартный загородный дом площадью 200 квадратов. За год ему понадобится 21 Гкал тепла. То есть отопление сетевым газом обойдется в 10 тыс. рублей, сжиженным газом — в 50,5 тыс., соляркой — в 63,5 тыс., углем — меньше чем 23 тыс., торфом — в 29,5 тыс., пеллетами — в 31,5 тыс., электричеством — в 58 тыс., тепловым насосом — в 17,5 тыс.

Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель — теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

В процессе работы компрессор потребляет электроэнергию. Соотношение вырабатываемой тепловой энергии и потребляемой электрической называется коэффициентом трансформации (или коэффициентом преобразования теплоты) и служит показателем эффективности теплового насоса. Эта величина зависит от разности уровня температур в испарителе и конденсаторе: чем больше разность, тем меньше эта величина.

По этой причине тепловой насос должен использовать по возможности большее количество энергии источника низкопотенциального тепла, не стремясь добиться его сильного охлаждения. В самом деле, при этом растёт эффективность теплового насоса, поскольку при слабом охлаждении источника тепла не происходит значительного роста разницы температур. По этой причине тепловые насосы делают так, чтобы масса низкотемпературного источника тепла была значительно большей, чем нагреваемая масса. Для этого, также, необходимо увеличивать площади теплообмена, чтобы перепад температур между источником тепла и холодным рабочим телом, а также между горячим рабочим телом и отапливаемой средой был поменьше. Это снижает затраты энергии на отопление, но приводит к росту габаритов и стоимости оборудования.

Проблема привязки теплового насоса к источнику низкопотенциального тепла, имеющего большую массу может быть решена введением в тепловой насос системы массопереноса, например, системы прокачки воды. Так устроена система центрального отопления Стокгольма.

Типы тепловых насосов:

Схема компрессионного теплового насоса.

1) конденсатор, 2) дроссель, 3) испаритель, 4) компрессор.

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электроэнергии), в то время как абсорбционные тепловые насосы могут также использовать тепло в качестве источника энергии (с помощью электроэнергии или топлива).

В зависимости от источника отбора тепла тепловые насосы подразделяются на:

1) Геотермальные (используют тепло земли, наземных либо подземных грунтовых вод

а) замкнутого типа

Горизонтальные

Горизонтальный геотермальный тепловой насос

Коллектор размещается кольцами или извилисто в горизонтальных траншеях ниже глубины промерзания грунта (обычно от 1,20 м и более)[7]. Такой способ является наиболее экономически эффективным для жилых объектов при условии отсутствия дефицита земельной площади под контур.

вертикальные

Коллектор размещается вертикально в скважины глубиной до 200 м. Этот способ применятся в случаях, когда площадь земельного участка не позволяет разместить контур горизонтально или существует угроза повреждения ландшафта.

водные

Коллектор размещается извилисто либо кольцами в водоеме (озере, пруду, реке) ниже глубины промерзания. Это наиболее дешевый вариант, но есть требования по минимальной глубине и объёму воды в водоеме для конкретного региона.

б) открытого типа

Подобная система использует в качестве теплообменной жидкости воду, циркулирующую непосредственно через систему геотермального теплового насоса в рамках открытого цикла, то есть вода после прохождения по системе возвращается в землю. Этот вариант возможно реализовать на практике лишь при наличии достаточного количества относительно чистой воды и при условии, что такой способ использования грунтовых вод не запрещён законодательством.

Воздушные (источником отбора тепла является воздух)

Использующие производное (вторичное) тепло (например, тепло трубопровода центрального отопления). Подобный вариант является наиболее целесообразным для промышленных объектов, где есть источники паразитного тепла, которое требует утилизации.

К преимуществам тепловых насосов в первую очередь следует отнести экономичность: для передачи в систему отопления 1 кВт·ч тепловой энергии установке необходимо затратить всего 0,2-0,35 кВт·ч электроэнергии. Так как преобразование тепловой энергии в электрическую на крупных электростанциях происходит с кпд до 50 %, эффективность использования топлива при применении тепловых насосов повышается. Упрощаются требования к системам вентиляции помещений и повышается уровень пожарной безопасности. Все системы функционируют с использованием замкнутых контуров и практически не требуют эксплуатационных затрат, кроме стоимости электроэнергии, необходимой для работы оборудования.

Ещё одним преимуществом тепловых насосов является возможность переключения с режима отопления зимой на режим кондиционирования летом: просто вместо радиаторов к внешнему коллектору подключаются фэн-койлы или системы «холодный потолок».

Тепловой насос надежен, его работой управляет автоматика. В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют особых навыков и описаны в инструкции. 

Важной особенностью системы является её сугубо индивидуальный характер для каждого потребителя, который заключается в оптимальном выборе стабильного источника низкопотенциальной энергии, расчете коэффициента преобразования, окупаемости и прочего.

Теплонасос компактен (его модуль по размерам не превышает обычный холодильник) и практически бесшумен.

Хотя идея, высказанная лордом Кельвином в 1852 году, была реализована уже спустя четыре года, практическое применение теплонасосы получили только в 30-х годах прошлого века. В западных странах тепловые насосы применяются давно — и в быту, и в промышленности. Сегодня в Японии, например, эксплуатируется около 3 миллионов установок, в Швеции около 500 000 домов обогревается тепловыми насосами различных типов.

http://ecoteplo74.ru/novosti/127-zhizn-bez-gaza-alternativa.html

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%BE%D1%81

Расчет высокопрочных болтов на растяжение

Особенности расчета на прочность элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты:
При статической нагрузке, если ослабление менее 15 °/о, расчет ведется по площади брутто А, а если ослабление больше 15 %—по условной площади Лусл = 1,18 Ап.

Монтажные стыки

Монтажные стыки делают при невозможности транспортирования элементов в целом виде.
Монтажные стыки для удобства сборки устраивают универсальными: все прокатные элементы балки соединяют в одном сечении.

Проверка прочности

Проверка прочности сечения на опоре балки по касательным напряжениям:
Балочной клеткой называется система перекрестных балок, предназначенная для опирания настила при устройстве перекрытия над какой-либо площадью.
rss