Fontes alternativas de aquecimento para uma casa de campo: uma revisão comparativa dos ecossistemas

Uma das principais despesas do orçamento familiar é pagar o aquecimento público ou comprar combustível para aquecer a casa.Todo proprietário razoável provavelmente pensa em maneiras reais e eficazes de reduzir esses custos. Mas podem ser reduzidos literalmente ao mínimo utilizando fontes alternativas de energia. O que são e como são usados? Concordo, vale a pena descobrir.

Você aprenderá tudo sobre como providenciar aquecimento alternativo para uma casa particular no artigo que apresentamos. Com a nossa ajuda, você pode facilmente decidir qual a opção mais adequada para você. Uma descrição detalhada dos princípios operacionais dos esquemas de “energia verde” proporcionará uma oportunidade para decidir qual método tecnológico é melhor utilizar para gerar calor.

O artigo descreve detalhadamente os tipos de fontes de energia gratuitas e fornece métodos de geração de calor para uso na vida cotidiana. Para ajudar artesãos domésticos independentes e proprietários zelosos de propriedades rurais, estão incluídas coleções de fotos, diagramas e instruções em vídeo muito úteis.

Prós e contras da energia alternativa

As fontes de calor tradicionais, utilizadas para aquecimento durante muitos anos, podem ser abandonadas. Por mais surpreendente que possa parecer, é bastante real. Muitos oponentes fervorosos argumentam que é impossível substituir os recursos naturais por análogos ecológicos.

A alternativa é a energia do sol, a força do vento, o calor escondido nas entranhas da terra, os resíduos da produção e da atividade humana. Tais opções são relevantes no mundo moderno, dada a poluição geral do meio ambiente.

Fontes alternativas podem fornecer eletricidade e energia térmica a uma casa de campo

Outra vantagem significativa são as economias tangíveis ao utilizar fontes ambientais de energia renovável espontânea. À primeira vista, parece que isso é excessivamente caro e dificilmente compensa.

Tendo entendido mais detalhadamente as características de cada método, você pode ver que o ecoprojeto se compensa em 4 a 7 anos, e então permanecem apenas os custos atuais de manutenção dos mecanismos usados ​​​​em funcionamento.

A possibilidade de substituição total do combustível convencional por um alternativo foi comprovada por mais de um exemplo real. Proprietários de casas em todo o mundo estão recorrendo a opções de aquecimento ecológico. No nosso país, poucos decidem mudar radicalmente o combustível habitual, que fica mais caro a cada ano.

O principal problema do uso do ecocombustível é o investimento significativo na fase inicial. Afinal, primeiro você precisa calcular detalhadamente a quantidade de energia necessária para uma determinada casa ou chalé. Em seguida, descubra que tipo de recursos ecológicos são mais benéficos em uma determinada área.

Em seguida, é necessário traçar um plano de localização dos equipamentos geradores de energia, comprar tudo o que for necessário e instalar.

Se todas estas questões forem tratadas por especialistas adequados, o custo final do aquecimento ecológico será muito elevado. Para economizar dinheiro, você pode tentar fazer isso sozinho.

Para fazer isso, você terá que mergulhar no tema das fontes alternativas de energia para se recusar a atrair ajuda externa. Neste caso, o custo do projeto será várias vezes mais barato.

É a segunda opção que muitos proprietários de casas particulares escolhem. A sua prática prova que tornar-se independente da energia é perfeitamente possível. Você pode substituir total ou parcialmente o combustível tradicional - tudo depende do tamanho da família, da capacidade financeira na fase inicial e da opção de aquecimento escolhida.

O alcance da “energia verde” será demonstrado por uma seleção de fotos:

Tipos de fontes renováveis ​​para aquecimento

Para aquecer uma casa, você pode usar com sucesso a energia do vento, do sol e da terra. E também biocombustíveis. Vamos dar uma olhada em como exatamente fazer isso e o que é necessário para isso.

Visualização #1 - força do vento

A energia eólica pode ser utilizada com muito sucesso como fonte alternativa de aquecimento de uma casa de campo. Este recurso não pode ser esgotado. Tende a se renovar. Para aproveitar a força do vento, você precisará de um dispositivo especial chamado moinho de vento.

O princípio do uso da energia eólica

Para converter a energia eólica em uma fonte alternativa de aquecimento, será necessário um gerador eólico. Eles são verticais e horizontais dependendo do eixo de rotação. Existem muitos fabricantes que oferecem seus modelos aos clientes.

As usinas eólicas vêm com eixos de rotação horizontal e vertical. Maior desempenho para orientação horizontal

O custo depende do material, do tamanho da própria instalação e da potência. Você também pode construir um gerador eólico sozinho usando os materiais disponíveis.

Qualquer turbina eólica consiste nos seguintes componentes:

• lâminas;
• mastros;
• cata-vento para captar a direção do vento;
• gerador;
• controlador;
• baterias;
• inversor

O princípio de funcionamento de uma usina eólica é baseado na força do vento girando as pás da turbina eólica. As lâminas presas ao mastro estão bem acima do solo. Quanto maior, maior será o desempenho. Portanto, para abastecer uma casa, basta uma altura de 25 m.

As lâminas rotativas acionam o rotor do gerador. Começa a produzir corrente alternada trifásica, necessitando de modificações adicionais. Esta corrente flui para o controlador, onde é convertida em corrente contínua. É usado para carregar baterias.

Após passar pelas baterias, a corrente é equalizada e fornecida ao inversor, onde é convertida em corrente alternada monofásica com frequência de 50 Hz e tensão de 220 Volts. Agora pode ser utilizado para necessidades domésticas, em sistema de aquecimento elétrico.

Características da localização das turbinas eólicas

As turbinas eólicas são capazes de operar sob certas condições. Em primeiro lugar, um gerador eólico é uma estrutura bastante volumosa que requer uma área impressionante para o dispositivo. Um pequeno eletrodoméstico não é capaz de atender às necessidades de energia.

A sua altura deve ser pelo menos 10 m superior à das casas, árvores e outros edifícios circundantes, e as linhas eléctricas e outros objectos devem estar localizados a 100 m da turbina eólica. Este requisito nem sempre é viável - nem todos os proprietários de casas particulares possuem terrenos particulares com área suficiente.

As turbinas eólicas ficam melhor localizadas em uma colina, longe de árvores e edifícios - pelo menos 100 metros

Em segundo lugar, é bom quando a área em questão tem bom potencial eólico - uma zona de terras altas ou de estepe. Para ligar o gerador você precisará de uma velocidade de vento de 2 m/s.

Muitos modelos de sistemas eólicos concebidos para uso doméstico são capazes de cobrir totalmente as necessidades de eletricidade.

Assim, um moinho de vento de 1,5 kW pode gerar 100-200 kW hora por mês, dependendo da época do ano. Se a altura do mastro for aumentada, a produtividade duplicará.

Mas isso exigirá custos adicionais de instalação e consumíveis. A vida útil das usinas eólicas é em média de 20 anos.

Também temos em nosso site outros materiais sobre projeto, tipos de geradores eólicos, cálculos e fabricação e instalação faça você mesmo.

Convidamos você a se familiarizar com eles:

• Gerador eólico cinético: dispositivo, princípio de funcionamento, aplicação
• Gerador eólico para residência particular: tipos e características das unidades, sutilezas de escolha, cálculos de retorno + melhores ofertas
• Como calcular um gerador eólico: fórmulas + exemplo prático de cálculo
• Gerador eólico faça você mesmo em uma máquina de lavar: instruções para montar um moinho de vento
• Como construir pás para um gerador eólico com suas próprias mãos: exemplos de pás de turbina eólica feitas por você mesmo

Tipo #2 – Energia da Terra

Um dos sistemas de aquecimento alternativos é o geotérmico. Baseia-se no uso da energia da Terra. Este é o calor da terra, das águas subterrâneas e do ar circundante, convertido por bombas de calor (HP). É importante que a temperatura do meio utilizado pela instalação seja superior a zero.

Projeto e princípio de funcionamento de uma bomba de calor

Para operar um sistema geotérmico, é necessária eletricidade para transferir o calor resultante. Uma bomba de calor, utilizando 1 kW, produz de 2 a 6 kW de calor.

O princípio básico de funcionamento de uma bomba de calor é coletar calor, convertê-lo e transferi-lo posteriormente para o circuito de aquecimento. Isto é conseguido graças ao design do próprio dispositivo.

A opção mais barata é instalar uma bomba de calor ar-ar. Se você construir sozinho, precisará de um investimento financeiro mínimo

O HP é composto por 3 circuitos fechados envolvidos no processo de obtenção de calor para aquecimento de uma casa particular:

• externo - projetado para coletar calor de fontes. Anticongelante ou solução salina circula pelo circuito;
• interno - preenchido com refrigerante, geralmente freon;
• circuito de aquecimento cheio de refrigerante.

O freon que preenche o circuito interno é aquecido pelo calor proveniente do circuito externo. Com baixo ponto de ebulição, transforma-se em gás no primeiro trocador de calor - o evaporador.

Em seguida, ele entra no compressor, onde é comprimido, com o que é liberado muito calor, e a temperatura do próprio gás aumenta muitas vezes - até 65 graus.

Em seguida, o freon gasoso entra no próximo trocador de calor, chamado condensador, de onde deixa seu calor. Freon, tendo se separado da maior parte do calor, chega sob pressão à válvula de alívio. Aqui a pressão cai drasticamente, o refrigerante esfria e, tendo assumido o estado líquido, entra novamente no evaporador.

O calor deixado pelo freon no condensador aquece o líquido que circula no sistema de aquecimento da casa. Se este sistema incluir piso radiante, é possível obter o aquecimento mais eficiente com um custo mínimo.

É fácil fazer a versão mais simples de uma bomba de calor com as próprias mãos. Isso exigirá praticamente peças inúteis, equipamentos adquiridos a baixo custo e, claro, paciência. Apresentamos um diagrama de um sistema térmico com captação de energia térmica em um poço enterrado em dolomita.

O design das bombas de calor tem muito em comum. Componentes tradicionais: 1 - compressor; 2 - capacitor; 3 - evaporador; 4 - TRV, ou seja válvula termostática

O evaporador do sistema considerado no exemplo está conectado a um poço que absorve a energia do solo.

As especificidades do projeto da bomba de calor para um sistema de piso radiante são apresentadas na galeria de fotos:

Viabilidade de uso de TN

Bombas de calor - as bombas de calor, que removem o calor do ambiente, vêm em diferentes tipos. Tudo depende do tipo de ambiente utilizado como fonte de entrada de calor e do tipo de refrigerante utilizado.

Assim, distinguem-se os seguintes tipos de TN:

• ar-ar;
• água-ar;
• água Água;
• água do solo.

Os primeiros dois tipos de bombas são usados ​​em sistemas de aquecimento de ar e os dois segundos tipos são usados ​​em sistemas com refrigerante líquido.

A versão vertical da bomba de calor é a mais eficiente na obtenção de energia da terra, mas é a mais cara

O mais rentável do ponto de vista económico será a utilização de energia térmica bomba de água para água. Esta opção é aconselhável usar se houver um reservatório anticongelante perto da casa onde são colocados os tubos para entrada de calor.

A bomba de calor permite receber 30 W de calor de 1 m de tubulação.Dependendo da área da residência privada e das necessidades energéticas, será necessário instalar o número adequado de tubos.

As bombas de ar não substituirão o aquecimento tradicional em regiões com climas adversos. Quanto ao calor retirado do solo, este é um projeto muito caro. Eles usam um dispositivo de campo geotérmico horizontal, perfuração vertical e de cluster.

Com a opção horizontal, é necessário construir um campo geotérmico com profundidade superior ao nível de congelamento. Isso é cerca de 1,5 a 2 m. A área desse campo é impressionante - de 200 m².

Os HPs são capazes de substituir o combustível convencional no sistema de aquecimento, garantindo total independência energética para uma casa de campo

Para implementar um projeto vertical e cluster, será necessária a perfuração a uma profundidade significativa utilizando plataformas de perfuração.

Este é um serviço muito caro. O equipamento deste tipo de bomba de calor é aconselhável para proprietários de casas que não pensam no custo da obra. O aquecimento que utiliza o calor das entranhas da terra pode substituir completamente o combustível sólido ou o gás.

O aquecimento geotérmico é melhor usado em conjunto com um dispositivo de “piso quente” à base de água. Ele permite que você obtenha o resultado ideal.

Desvantagens significativas incluem o longo comprimento da tubulação de coleta de calor, trabalhos de escavação caros para instalar o sistema e a necessidade de uma grande área para desenvolver um campo geotérmico.

Tipo #3 – energia solar

A energia solar emitida pela luminária durante todo o ano pode, mesmo em geadas severas, tornar-se um método alternativo de aquecimento de uma casa de campo. É importante aprender a montá-lo corretamente e utilizá-lo no sistema de aquecimento.

Para coletar e converter a energia solar, são utilizados painéis solares baseados em conversores e coletores fotoelétricos, que são um sistema de tubos preenchidos com refrigerante.

As instalações solares têm uma elevada eficiência. Muitos proprietários prudentes equipam suas casas de forma independente com esses sistemas.

A diferença fundamental entre esses conversores é que as baterias geram corrente, que pode ser utilizada para aquecimento elétrico de uma casa de campo. Os coletores são utilizados em sistemas de aquecimento de água e ar. A opção mais eficaz é instalar um sistema de piso aquecido nas instalações.

A opinião de que o sol não consegue aquecer uma casa só é verdadeira em caso de instalação incorreta e cálculos errados da quantidade de energia e calor necessários. Uma instalação solar selecionada de maneira ideal é perfeitamente capaz de fornecer aquecimento autônomo.

Outra questão é que isso exigirá investimento na compra de equipamentos, sua instalação e integração no sistema de aquecimento existente.

Um sistema solar baseado em conversores fotovoltaicos absorve a energia solar e as fotocélulas de silício a convertem imediatamente em corrente elétrica direta. 1m² A instalação é capaz de produzir 120 W.

Além dos painéis que captam a radiação solar e a convertem, para o sistema de aquecimento solar é necessário instalar um controlador de carga, um conversor CC-CA e cuidar da segurança – instalar fusíveis.

Antes de decidir instalar instalações solares, é necessário compreender a sua estrutura e princípio de funcionamento.

A vantagem dos painéis é a possibilidade de conectar baterias que armazenam o excesso de energia que pode ser utilizada à noite. Uma desvantagem significativa do uso de baterias solares é que elas são mais eficazes nas regiões do sul. Em climas adversos, não é economicamente viável instalá-los para uso como principal tipo de aquecimento.

As instalações solares equipadas com sistema de tubos são mais adequadas para regiões com invernos frios e temperaturas abaixo de zero.Dependendo da estrutura do painel e dos materiais, existem coletores a vácuo, coletores planos e concentradores.

Os mais caros entre eles são aqueles com tubos de vácuo. Mas são mais eficazes em qualquer época do ano e em qualquer clima, porque podem absorver um amplo espectro de radiação solar. Outra vantagem é que os painéis de vácuo operam com sucesso em temperaturas tão baixas quanto -35 °C.

Você mesmo pode instalar coletores solares, sem recorrer aos serviços de organizações especializadas no assunto. Esse tipo de trabalho exigirá um auxiliar, mas economizará o orçamento familiar.

O princípio de funcionamento do coletor é captar a radiação solar, que é convertida em calor em tubos de vácuo. Em seguida, é transferido para o refrigerante, que o entrega ao tanque de troca de calor. O refrigerante então entra no sistema de aquecimento.

Revisamos os melhores projetos para aquecimento solar em casa com mais detalhes em nosso outro artigo.

Tipo #4 – combustível biologicamente limpo

Uma das formas eficazes e acessíveis de aquecer uma casa de campo é uma caldeira que funciona com combustível biologicamente limpo.

Este tipo de aquecimento alternativo utiliza resíduos industriais para seu funcionamento - cascas de colheitas, cavacos de madeira, serragem e outros subprodutos da indústria de processamento de madeira.

Existem muitas caldeiras que funcionam a pellets. É possível automatizar o processo de abastecimento de combustível para que tudo aconteça sem a participação do proprietário

A partir de diversos resíduos, são feitos pequenos grânulos densos e compactados - pellets, que são queimados em caldeiras. Comparado à lenha convencional, esse combustível queima mais e produz mais calor.

Briquetes grandes e densos também são feitos de vários tipos de resíduos vegetais.Esse combustível comprimido permite obter 2 a 4 vezes mais energia térmica. Seu valor calorífico é de até 5,0 kWh/kg.

Os pellets, ao contrário dos briquetes, são significativamente menores em tamanho. Eles são usados ​​em um sistema de aquecimento automatizado. Os briquetes são mais eficientes, mas são maiores em tamanho.

O biogás pode ser usado em caldeiras a gás. É fácil de obter através do processo de decomposição de resíduos orgânicos. Para fazer isso, você precisará construir um tanque suficientemente grande, colocar os resíduos nele e fornecer uma instalação para misturá-los.

Sob a influência do ar e das bactérias, ocorrerá o processo de decomposição e liberação de gases. É necessária a instalação de uma tubulação para descarte de resíduos. Além disso, para coletar o gás em tanques especiais, purificá-lo e movê-lo para o sistema de aquecimento, é necessário usar dispositivos apropriados.

Um método de aquecimento ecológico que utiliza uma fonte alternativa de calor - uma caldeira de hidrogênio.

Seu funcionamento baseia-se na interação das moléculas de hidrogênio com o oxigênio, durante as quais é liberada uma grande quantidade de calor. Este tipo de aquecimento exige o cumprimento das normas de funcionamento e de segurança.

O princípio de funcionamento de uma caldeira de hidrogênio baseia-se na divisão química da água em hidrogênio e oxigênio, resultando na liberação de muito calor e na ausência de substâncias nocivas. Mas você precisa seguir as regras de segurança

A principal desvantagem é o alto custo dos equipamentos de fábrica. A saída para esta situação é equipar você mesmo um sistema de aquecimento a hidrogênio.

Para o seu funcionamento será necessária uma ligação constante a fontes de eletricidade e água, um queimador de hidrogénio, um gerador de hidrogénio, catalisadores e a própria caldeira.O calor obtido como resultado da reação química entra no trocador de calor e a água pura é utilizada como resíduo.

Para saber mais sobre biocombustíveis, recomendamos que você leia nossos outros artigos sobre este tema:

• Usina de biogás faça você mesmo para uma residência particular: recomendações para o aparelho e um exemplo de arranjo de um produto caseiro
• Como obter biogás a partir de esterco: tecnologia e projeto de uma planta de produção
• Caldeira de aquecimento a hidrogénio: dispositivo + princípio de funcionamento + critérios de seleção
• Como fazer com as próprias mãos um gerador de hidrogênio para sua casa: dicas práticas de fabricação e instalação

Como poupar dinheiro na implementação de “energia verde”?

Depois de analisar a componente financeira dos tipos alternativos de aquecimento, pode-se chegar a uma conclusão decepcionante - serão necessários fundos significativos na fase inicial.

Após 3-7 anos, dependendo do método de aquecimento escolhido, poupanças significativas tornar-se-ão visíveis graças ao sistema independente de energia.

É rentável e conveniente usar fontes combinadas de aquecimento alternativo. Para fazer isso, você pode escolher a combinação ideal para sua casa.

Você pode economizar dinheiro usando e instalando unidades alternativas de geração de calor. Muitos artesãos domésticos estão muito entusiasmados em criar seus próprios análogos para dispositivos alternativos de conversão de energia fabricados em fábrica.

Assim, é bastante simples e barato montar uma instalação solar a partir de uma mangueira, que servirá como fonte adicional de aquecimento de água.

Pequenos moinhos de vento são montados com sucesso em casa com materiais improvisados.Além disso, agricultores cultos que vivem em zonas rurais estão a construir instalações para converter resíduos biológicos de origem vegetal e animal em biogás.

Os geradores eólicos caseiros são bastante funcionais. Mas para montá-los você precisará fazer cálculos preliminares, comprar consumíveis e gastar seu tempo

No futuro será utilizado para as necessidades da fazenda. Dependendo do tamanho do tanque de digestão de resíduos e da área de uma casa particular, é possível abastecer totalmente a fazenda com biogás para satisfazer todas as necessidades.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo sobre como combinar fontes alternativas para gerar eletricidade em uma pequena casa de campo:

Um vídeo sobre como fazer um gerador eólico com suas próprias mãos ajudará você a entender facilmente os princípios do dispositivo:

Um breve vídeo sobre como usar uma bomba de calor:

Vídeo sobre obtenção de biogás:

É perfeitamente possível abandonar as fontes de aquecimento tradicionais. Para tal, é necessário selecionar cuidadosamente uma alternativa ou combinar várias, em função das características da zona, da área da sua casa de campo e da zona local.

A energia do sol, da terra, da energia eólica, da reciclagem de resíduos domésticos de origem vegetal e animal são perfeitamente capazes de se tornar um substituto digno do gás, do carvão, da lenha e da eletricidade paga..

Você está usando uma das fontes alternativas de energia para fins domésticos? Compartilhe quanto custou para você montar a instalação e com que rapidez ela se pagou.

Ou talvez alguém que você conhece tenha equipado sua casa de campo com fontes renováveis? Utiliza um sistema de painéis solares ou uma bomba de calor como fonte independente de calor, água quente e eletricidade?

Conte-nos sobre essa experiência nos comentários abaixo do artigo - um exemplo claro será útil para os proprietários que ainda duvidam da realidade das energias alternativas.