Ветряк для отопления и его принцип действия

Обновлено: 8 января 2021

Обогрев дома — сложная и очень ответственная задача. Расходы на отопление составляют большую часть от всех выплат, и возможность в какой-либо степени снизить их является весьма ценной для владельца дома. Тем более привлекательна возможность организовать отопление в автономном режиме, опираясь только на собственные ресурсы. Такие возможности существуют, хотя для их воплощения необходимо приложить определенные усилия. Рассмотрим вопрос подробнее.

Отопление ветром

Один из способов обогрева дома — радиаторные батареи, распределенные по всему дому и питаемые от источника из сети ЦО или от собственного котла. Нагрев теплоносителя производится в газовых или твердотопливных котлах, иногда используются и электрические нагреватели, но такой способ считается временным или дополнительным, используемым в крайнем случае. Причина такого отношения — дороговизна электроэнергии, которой уходит на подогрев теплоносителя очень много.

При этом, если создать систему, позволяющую вырабатывать собственное электричество, то ситуация в корне меняется. Газ, уголь или иное топливо надо покупать, его невозможно сделать самостоятельно. Электроэнергия — особый вид, ее можно производить самому.

Наиболее распространенными способами являются бензиновые или дизельные генераторы, а в последнее время популярность набирают ветрогенераторы. Они производят энергию, которая используется для нагрева теплоносителя, обеспечивающего обогрев дома. Таким образом, температура в помещениях поддерживается при помощи ветра, что звучит несколько фантастически, но вполне реально.

Принцип действия ветрогенератора

Ветрогенератор — устройство, использующее ветровые потоки для вращения вала, который соединен с генератором электрического тока. Существуют два основных вида ветряков:

Горизонтальные конструкции имеют более высокую эффективность, меньшее сопротивление вращению и большую стабильность в работе. При этом, они требовательны к углу атаки ветра на лопасти, что вынуждает создавать устройство наведения на поток (типа флюгера). Кроме того, горизонтальные ветряки нуждаются в подъеме конструкции над землей, причем, чем выше, тем лучше.

Вертикальные роторы (так называется вращающаяся часть ветрогенератора) не зависят от направления ветра, одинаково реагируя на поток с любой стороны. Они очень нетребовательны в обслуживании, точнее, практически не нуждаются в нем. При этом, вертикальные роторы нуждаются в довольно сильном ветре, многие из них «залипают» на слабых потоках и не хотят начинать вращение.

Вращение ротора передается на генератор напрямую или через мультипликатор (редуктор), увеличивающий число оборотов вала. Генератор при вращении вырабатывает электроток, от которого через выпрямитель заряжаются аккумуляторы. С аккумуляторов напряжение подается на инвертор, перерабатывающий постоянный ток в переменный трех- или однофазный с привычными параметрами (220 В или 380 В, 50 Гц). Такая сложная схема используется потому, что вращение ветряка — процесс нестабильный, зависимый от скорости и силы ветра.

Подавать напряжение с генератора напрямую потребителям нельзя, так как оно скачет то к максимуму, то опускается до нуля. Поэтому используется накопитель в виде аккумуляторных батарей, который передает свой заряд на инвертор, выдающий стабильное и одинаковое напряжение.

Схема отопления дома при помощи ветрогенератора

Схема отопления мало отличается от обычной, используемой при использовании собственного котла. Разница лишь в способе нагрева теплоносителя. Нужна емкость, в которой нагревается теплоноситель (вода), соединенная с отопительной системой дома. Самый простой способ — использование температурного подъема воды (гравитационный метод). Горячая вода поднимается вверх, проходит по радиаторам, отдает тепловую энергию и, остывая, возвращается в емкость для повторного нагрева.

Такой метод не требует наличия сложных устройств, но естественная циркуляция — процесс неустойчивый, при некоторых изменениях температур он может прекратиться. Для обеспечения равномерности циркуляции используются насосы, устанавливающие в системе определенное циркуляционное давление и скорость движения теплоносителя. Это делает систему более требовательной к нагреву, точнее, к стабильности температуры теплоносителя.

Подача электроэнергии для отопления должна быть максимально непрерывной. Это еще одна причина использования аккумуляторов и инверторов, позволяющих во время спадания ветра обеспечивать подачу тока на нагреватели. Таким образом, схема проста: ветрогенератор — нагреватели воды — система отопления дома.

Для обеспечения стабильности и непрерывности отопления надо иметь резервный источник нагрева — твердотопливный котел, бензогенератор и т.п.

Как рассчитать теплопотери дома

Теплопотери дома — это величина, тождественная необходимому количеству энергии, затраченной на нагрев. Иными словами, для того, чтобы узнать мощность источника тепла, надо определить теплопотери. Они рассчитываются по формуле:

Q = S ∙ dT / R

• Где Q — величина теплопотерь
• S — площадь ограждающих конструкций дома (имеются в виду все конструкции, включая стены, полы, потолки, окна и двери)
• dT — разница температуры внутри помещения и снаружи. Например, если внутри +20°, а снаружи — -20°, то dT будет составлять 40°.
• R — тепловое сопротивление конструкции, определяется по таблицам СНиП или определяется самостоятельно.

Для расчета теплопотерь надо вычислить по отдельности их значение для стен, потолка и пола, окон и т.д. Сумма полученных значений покажет общие теплопотери дома, определяющие мощность нагревателя. Это означает, что водонагреватели, осуществляющие подготовку теплоносителя, должны иметь суммарную мощность, равную значению теплопотерь.

На практике мощность нагревателей принимается с некоторым запасом, необходимым на случай сильных морозов. Кроме того, со временем нагреватели начинают терять свои качества, поэтому надо заранее предвидеть эту ситуацию и устанавливать более мощные устройства. Потребуется также блок управления, позволяющий регулировать температуру нагрева, чтобы имелась возможность изменять режим отопления соответственно с температурой наружного воздуха.

Подбор мощности ветряка

КПД нагревателей воды — ТЭНов — равен 100%. Это облегчает подбор мощности ветряка, который должен обеспечивать напряжение и силу тока, достаточные для питания ТЭНов и соответствующие их мощности. Поэтому, рассчитывая теплопотери дома, мы, по сути, одновременно рассчитываем мощности ТЭНов и ветрогенератора. При расчетах обязательно на каждой позиции делать запас мощности, который поможет корректировать ошибки, допущенные при расчетах или спад параметров, произошедший оттого, что попалось некачественное оборудование.

Следует также учитывать, что размеры и объемы дома могут однажды увеличиться, что потребует одновременной замены нагревателей или всей системы. Эту проблему можно в какой-то степени решить заранее, увеличив мощность системы и эксплуатируя ее в режиме, несколько сниженном по сравнению с номиналом.

Кроме того, надо помнить о необходимости полного соответствия всех узлов системы — аккумуляторов, инвертора, контроллера и т.д. Все они должны подходить друг к другу по своим характеристикам, поскольку мощность системы равна мощности самого слабого элемента. Единственный прибор, неподходящий к остальным узлам, создает ситуацию, когда качественное оборудование не в состоянии выдавать номинальные показатели. Поэтому подбором только лишь генератора дело не окончится, надо с одинаковой тщательностью составить весь комплект приборов и устройств.

Ветрогенератор для автономного отопления

Узнай стоимость ремонта

Ремонтные работы?

Почему клиенты выбирают нас?

Отопление и Ремонт

У нас самые выгодные цены!

В каждой части Российской Федерации необходимо зимой обогревать коттедж. Нереально помыслить себе жизнь проживающего в РФ без обогревающей системы жилища. Любой здравый житель хочет разобраться: как улучшить систему отопления дома. Всем россиянам известно, что источники тепла перманентно увеличиваются в цене. На данном интернет портале собрано большое количество разных отопительных систем дома, использующих исключительно уникальные принципы производства тепловой энергии. Любую систему обогрева возможно использовать как отдельный комплекс или комбинировать.

Главное меню » Ветрогенератор для обогрева дома

Энергосбережение и альтернативные источники энергии становятся доступнее. Ветрогенератор для обогрева дома это один из способов использовать дармовую энергию ветра. Электрическая энергия, выработанная вращающимся ветряком, с генератора поступает непосредственно на электронагреватели, напоминающие всем известные кипятильники. Они встроены в корпус теплового аккумулятора большого теплоизолированного бака, наполненного водой. Нагрев воды происходит непрерывно, пока работает генератор. Чем сильнее ветер, тем больше ток и соответственно больше тепловой энергии. Таков вкратце принцип работы системы.

Наш самодельный тепловой аккумулятор связан с обычной системой водяного отопления дома. Поскольку емкость аккумулятора велика, поступление тепла в батареи будет стабильным. А чтобы у аккумулятора не было лишних потерь энергии, он запакован, словно в шубу, в теплоизоляционный материал. Для регулирования и перераспределения теплового потока служат краны-регуляторы. Ушли на работу люди — можно краны немного прикрыть, чтобы тепла в аккумуляторе накопилось к их приходу побольше.

Вода перемещается по трубам самотеком. Ведь теплая вода имеет меньшую плотность, чем холодная, и поэтому она поднимается вверх. А более плотная холодная вода опускается вниз, попадает через нижнюю трубу в аккумулятор, и все начинается сначала. Хотя, конечно, никакого «начала» или «конца» тут нет, а есть лишь постоянное конвекционное движение теплоносителя. Итак, теоретическая картина ясна. Остается построить установку.

Не спешите, сначала нужно рассчитать необходимую мощность генератора. Он должен быть тем мощнее, чем больше теплопотери дома, который мы собираемся обогревать.

Эти теплопотери рассчитываются по формуле: Q = Vqo(t₁ — t₂ )n, где V — объем здания (м 3 ), t₁ — минимально допустимая температура воздуха в помещении, равная 18°С, t₂ — минимальная температура наружного воздуха для данного района; qo — объемная теплоемкость здания, для одноэтажных домов принимаемая равной 0,81 Вт/м 3 х град.; n — безразмерный поправочный коэффициент на климатические условия, принимаемый равным: при t₂ больше или равно 10°С — 1,2; t₂ больше или равно 20°С — 1,1; t₂ больше или равно 30°С — 1,0; t₂ больше или равно 40°С — 0,9.

Когда Вы решаете строить себе дом, то задумываетесь об отопительной системе. Обычно это контур отопления и газовый котел. Чтобы реализовать такую систему необходимо купить газовый котел стоимостью 50-100 тысяч рублей и оплатить стоимость подключения к газовой сети, которая может зашкалить за 500 тысяч рублей. Газ в России стоит в среднем 6000 рублей за 1000 кубометров, что примерно 6 рублей за кг газа. Котлы мощностью 15-30 кВт потребляют зимой на дом площадью 100-300 квадратных метров 2-4 кг газа в час. За один отопительный сезон Вы будете платить от 40 до 90 тысяч рублей, за 5 лет это выльется в круглую сумму от 200 до 450 тысяч рублей, за 10 лет от 400 до 900 тысяч рублей, это ещё без учёта роста тарифов. Если их учитывать (тарифы в РФ растут постоянно, а с вступлением в ВТО они станут со временем общеевропейскими) цена за газ через 5-10 лет составит 15000 рублей за 1000 кубометров, то есть отопление за этот период Вам обойдется в сумму от 800 до 1800 тысяч рублей. Итого с учётом подключения к газовой сети отопление за 10 лет обойдется Вам в сумму от 700 тысяч рублей (без учета роста тарифом, на 100 кв.метровый хорошо утепленный дом, со стоимостью подключения не дороже 200 тысяч рублей) до 2 миллионов 400 тысяч рублей.

При всём этом Вам не гарантирована автономность. В России же выгодно использование ветрогенераторов в качестве обогревателей, для этой цели к нему не нужно приобретать доп.оборудование такое как контроллер, аккумуляторы и инвертор. Тепло можно аккумулировать в 1-5 лишних кубометрах воды. 3 фазы с ветрогенератора подключаются напрямую к отопительным ТЭНам, которые встраиваются в обычный котел стоимостью примерно 10 тысяч рублей. Для отопления дома площадью 100-300 кв.метров хватит ветрогенератора мощностью 10-30 кВт. Стоимость такого ветрогенератора в нашей компании вместе с установкой будет от 400 тысяч рублей (10 кВт модель Феникс 15-ВА-10) до 1 млн 100 тысяч рублей ( 30 кВт модель Феникс 45-ВА-30). Для полной гарантии (на случай длительного отсутствия ветра (более недели), незначительный процент времени 10-20% от всех отопительных дней) лучше приобрести пиролизный или газовый котел. Для пиролизного котла подходит твердое топливо (кпд котла около 80%). Если же в качестве запасного выбираете газовый котел, то чтобы сэкономить на подключении к газовой сети лучше покупать сжиженный газ в балонах.

Ветрогенератор является альтернативным источником энергии, наиболее подходящим для домов и хозяйств, удаленных от линий электроснабжения. Сейчас стоимость энергоснабжения домов постоянно растет из-за подорожания нефти и газа. А если учесть, что большая часть электричества вырабатывается сжиганием нефтепродуктов, стоит ожидать, что и оно вырастет в цене. Для домов с централизованным электроснабжением ветрогенераторы помогут сэкономить на оплате за электричество, а в случае аварий в сетях обеспечят автономное снабжение дома энергией.

КАК РАБОТАЕТ ВЕТРОГЕНЕРАТОР?

Ветрогенератор, а точнее ветроэнергетическая установка (ВЭУ) – это целый комплекс оборудования, который включает:

• собственно ветрогенератор с лопастями;
• мачту;
• аккумуляторы;
• инвертор;
• шкаф автоматического включения резерва.

Современные ветрогенераторы имеют три лопасти. Более ранние модели имели много лопастей, однако научно доказано, что при меньшем количестве лопастей КПД ветроэнергетической установки больше.

Поскольку ветрогенератор – нестабильный источник энергии, выработанное электричество поступает сначала в аккумулятор, а затем, через инвертор подается потребителю. Инвертор обеспечивает подачу стандартного тока 220 В/50 Гц. При полном штиле аккумуляторные батареи могут обеспечивать автономное снабжение дома электроэнергией до нескольких суток.

Скорость ветра, при которой запускается ветрогенератор – 2-3 м/с. При такой скорости ветра начинается зарядка аккумулятора. В характеристиках ветрогенератора указывается также номинальная скорость ветра. Это скорость, при которой обеспечивается максимальный КПД и ветрогенератор выдает нормальное (расчетное) количество энергии. Она составляет 9-10 м/с. При ураганном ветре свыше 25 м/с ветрогенератор разворачивается таким образом, что площадь вращения его лопастей становится почти перпендикулярна направлению ветра. Этим значительно уменьшается нагрузка на лопасти.

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ УСТАНОВКИ ВЕТРОГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ДОМА

Установка ветрогенератора для дома — достаточно сложный процесс, требующий вдумчивого подхода и определенных инвестиций. Принимая решение о целесообразности установки ветрогенератора нужно учитывать среднемесячную и среднегодовую скорость ветра, рельеф местности и характер задач, которые необходимо решить.

В большинстве регионов России и Украины нецелесообразно устанавливать ветрогенератор мощностью более 5 кВт. Такие установки есть смысл применять в местностях со среднегодовой скоростью ветра более 4,5 м/с. Иначе ветрогенератор будет слишком долго окупаться.

Однако небольшие ВЭУ мощностью от 0,1 до 2 кВт вполне себя оправдывают для домашнего или дачного применения практически во всех зонах. Их достоинством является низкая цена.

На практике используют комбинированные энергетические установки, которые могут включать в себя ветрогенератор, солнечные батареи, дизель-генератор и другие источники. В зимнее время применение ветрогенератора для энергоснабжения дома компенсирует падение потока энергии, вырабатываемой солнечными батареями. Дизель-генератор необходим в случае, когда солнечной и ветровой энергии поступает недостаточно.

Для электроснабжения небольшого дома в местности со среднегодовой скоростью ветра более 4 м/с потребуется ветрогенератор мощностью:

150-200 Вт — для покрытия базовых потребностей электроснабжения: освещение, телевизор, радио. Если в доме есть небольшой холодильник, нужен ветрогенератор мощностью 0,5-1кВт.

1-5 кВт – для покрытия всех потребностей электроснабжения, включая работу холодильника, стиральной машинки, другой бытовой техники. При сильном и длительном ветре вырабатываются излишки энергии, которые можно использовать для отопления дома и нагрева воды.

20 кВт – для покрытия всех энергетических потребностей дома, включая отопление.

Данные о среднегодовой скорости ветра можно взять на ближайшей метеостанции. Однако, нет гарантии, что для места, где планируется поставить ветрогенератор, они будут абсолютно верны. Следует учитывать такие местные условия, как рельеф, препятствия и «шероховатость» поверхности. Наиболее благоприятными местами для установки ветрогенератора считаются равнины и возвышенности неподалеку от берега моря или крупной реки, водоема. В местах с вогнутым рельефом, или расположенных рядом с лесом, крупными строениями ветровой поток будет ослаблен.

Точный прогноз выработки ветрогенератора в определенной точке местности могут дать только специалисты. Обычно крупные компании, торгующие ветроэнергетическим оборудованием, имеют карту ветров для каждого региона. В спорных случаях проводится репрезентативное исследование длительностью в 1 год, или на 2-3 месяца ставится метеостанция. Не стоит доверять «спецам», которые, прибыв на место, через десять минут дают заключение о хорошей скорости ветра.

МОНТАЖ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Небольшой ветрогенератор для дома (до 2 кВт) возможно смонтировать самому. Монтаж ВЭУ большей мощности производится бригадой специалистов.

Мачта ветрогенератора крепится на массивном бетонном фундаменте. Высота мачты домашней ВЭУ – от 6-9 до 18-26 м. Чем выше мачта, тем больше энергии вырабатывает ветрогенератор. Требуемая высота мачты определяется специалистами исходя из местных условий.

Мачта бывает решетчатая или с растяжками. Решетчатая требует меньшей площади для установки, но более массивного фундамента, причем его масса резко возрастает при увеличении высоты мачты. Так мачта высотой 14 м требует бетонного фундамента объемом 3,5 куб.м, а высотой 26,5 м – уже 20 куб.м. Мачта с растяжками при любой высоте требует 5 куб.м бетона в основании, и 4 дополнительных блока для крепления растяжек. Для ее установки нужна большая площадь, чем для решетчатой. К примеру, мачта высотой 18 м устанавливается на квадрате с диагональю 20 м. Также необходимо предусмотреть площадку для заваливания мачты, длина которой на 4 м больше высоты мачты.

Аккумуляторы ВЭУ монтируются в специальном отапливаемом помещении на площади 4 кв.м.

После установки обслуживание ветрогенератора будет минимальным: периодическая проверка надежности крепления лопастей, смазка движущихся деталей.

Согласно российского и украинского законодательств, установка ветрогенератора мощностью до 75 кВт в некоммерческих целях на личном участке не требует каких-либо разрешительных документов от органов власти.

ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ

В качестве недостатков ветрогенератора иногда называют производимый им шум и вибрацию. Современные относительно маломощные ветрогенераторы для дома создают шум порядка 40 децибел, это в два раза тише шума городской улицы. На удалении 20 м от дома ветрогенератор не причиняет абсолютно никакого беспокойства человеку. Ветрогенераторы мощностью до 100 кВт безопасны в плане создания каких-либо вибраций. Однако закрепление достаточно мощного ветрогенератора непосредственно на доме со временем может привести к трещинам в стенах.

Мелкие животные не любят жить рядом с ветрогенератором, и стараются держаться на расстоянии нескольких сотен метров от места его установки. Поэтому ветрогенератор в огороде способен отпугивать кротов и грызунов. Крупный скот, например коровы и овцы, никак не реагирует на шум ветрогенератора.

Понравился материал? Поддержите наш сайт!

Ветроэлектрическ ая установка, называемая проще ветрогенератором. предназначена для производства электроэнергии путем преобразования в неё энергии ветра. Работает по тому же принципу, что и ветряная мельница, только вместо муки на выходе электрический ток. В России данный способ получения электроэнергии только набирает обороты, но учитывая постоянное совершенствовани е оборудования и постепенное его удешевление, в скором времени ветрогенераторы могут получить самое широкое распространение.

Основное преимущество в использовании ветрогенератора – дешевизна эксплуатации. Правильно установленный, он совсем не требует какого-либо топлива и имеет довольно высокий КПД. Естественно, эффективна такая система будет только там, где на протяжении всего года дуют ветра нужной силы. Однако в случае если объект, который вы собираетесь обеспечить электричеством находится в подходящем месте, вы сможете получать электроэнергию буквально из воздуха, что в итоге окупит затраты на приобретение и установку ветрогенератора.

Устройство домашнего ветрогенератора

Мы не будем рассматривать здесь большие промышленные ВЭУ, цена которых превосходит 1 млн евро, и перейдем сразу к рассмотрению малых ВЭУ, предназначенных для частного использования. К малым ВЭУ относятся те, которые выдают мощность до 100 кВт.

Ветрогенератор для бытового использования состоит из мачты, ротора, лопастей, генератора, контроллера. Комплектуется инвертором, преобразующим постоянный ток в переменный с нужными характеристиками. а также аккумуляторными батареями. Очень хорошо применять с ветрогенератором ИБП, что позволит получить систему бесперебойного питания, работающую максимально долго. Некоторые ИБП приспособлены для подключения к ним ветрогенераторов и солнечных батарей.

Конечно, дороговизна самих устройств часто отпугивает людей, но грамотно подобранное и установленное оборудование позволит в дальнейшем получать электроэнергию без затрат, и не беспокоиться о её удорожании или перебоях с поставкой.

Ветрогенератор для отопления

Отдельно нужно сказать о применении ветрогенераторов для обеспечения отопления. В этом случае из состава системы исключаются некоторые дорогостоящие элементы, такие как АКБ и инвертор. Кроме того вы сможете получать горячую воду для отопления и водоснабжения напрямую, без лишних потерь, вызванных многоступенчатой системой нагрева, а беззатратное отопление и ГВС – это уже действительно ощутимая выгода!

В заключение напомним, что ветроэнергетика в современном понимании взяла старт недавно, оборудование постоянно совершенствуется. удешевляется, и в перспективе у ВЭУ есть все шансы стать одним из основных источников энергии в быту и на производстве.

Другое оборудование:

Прежде чем решить, какой бензогенератор выбрать для дома, мы должны определиться с некоторыми важными параметрами оборудования. Мы расскажем какой выбрать бензогенератор для дома.

Преобразователи напряжения — инверторы Энергия широко используются как в домашних условиях, так и промышленности. Наиболее распространенная серия инверторов — ПН.