Нанотехнологии дома

Содержание статьи:
— Виды систем отопления частного дома
— Водяное отопление: дань традициям
— Газовые котлы
— Жидкотопливные котлы
— Твердотопливные котлы
— Электрические котлы
— Воздушное отопление: достойная альтернатива водяному
— Отопление электричеством: полный контроль за «погодой в доме»
— Альтернативные способы отопления дома
— Отопление дома солнечными батареями
— Использование энергии ветра
— Тепловые циркуляционные насосы
— Биогазовые установки
Еще недавно квартиры ценились за недоступную в частном доме роскошь – централизованные системы отопления. Сейчас многое изменилось – наши соотечественники стремятся приобрести собственные дома и самостоятельно оборудовать отопление дома. Такие изменения связаны с увеличением сумм счетов за отопление в квартирах и с развитием технологий, позволяющих эффективно обогревать дома за разумные деньги. Домовладельцы могут самостоятельно выбирать тип отопления и обеспечивать комфорт в своих жилищах. Чтобы не ошибиться, нужно сориентироваться в видах систем, отопительных приборов, определиться с доступностью топлива.
Виды систем отопления частного дома
Наибольшее распространение в наших климатических условиях получили водяные, воздушные и электрические системы. Как и прежде, самым популярным считается водяное отопление, но благодаря постоянно внедряемым инновациям оно понемногу уступает позиции, больше внимания уделяется комбинированным системам и альтернативным видам отопления дома – солнечной, ветровой, геотермальной энергией, водородом. В качестве топлива для систем используются:
газ;
уголь;
дрова;
дизельное топливо;
электричество;
топливные брикеты и пеллеты;
энергия, получаемая от земли, солнца, воды, ветра.
Водяное отопление: дань традициям
Это замкнутый контур, в котором обеспечена естественная или принудительная циркуляция теплоносителя – чаще всего воды, иногда антифриза. При отключении отопления система может размерзнуться, поэтому в домах, которые не прогреваются постоянно, лучше отдать предпочтение именно антифризу – незамерзающей жидкости.
Нагревается теплоноситель с помощью котла – газового, электрического, жидко- или твердотопливного. Циркулируя по системе, теплоноситель передает тепло воздуху, постепенно остывает, возвращается в котел, и цикл повторяется. Для обеспечения качественной работы циркуляционной системы используются дополнительные элементы – расширительные баки, насосы.
Различают одно- и двухконтурные системы. Первые предназначены исключительно для отопления, а вторые для обогрева жилища и обеспечения его горячей водой. Некоторые домовладельцы устанавливают две одноконтурные системы, чтобы один котел использовать в теплое время года для горячего водоснабжения и оба – зимой или в межсезонье. Это позволяет подогревать воды без запуска системы отопления.
Газовые котлы
Сегодня газ является самым дешевым топливом, поэтому большинство домовладельцев устанавливают именно газовое оборудование для отопления. Но следует учесть постоянный рост цены на газ и стремление все большего количества людей оборудовать дома экологичными системами отопления. Еще одна причина, по которой приходится искать альтернативу, – отсутствие централизованных систем газоснабжения в некоторых населенных пунктах.
Преимущества газового отопления в доме – экономичность, долговечность, эффективность, простота эксплуатации и ремонта. К недостаткам следует отнести потенциальную опасность взрыва газового оборудования, необходимость подключения к газовой магистрали.
Каталог газовых котлов:
Жидкотопливные котлы
Для установки такого котла не нужно подключение к газовой магистрали. Необходимо только наличие источника электроэнергии для работы системы автоматики и возможность обеспечивать систему топливом (чаще всего используется дизельное). Монтаж отопления дома, рассчитанного на жидкотопливный котел, не сложнее установки газового оборудования, к тому же нет необходимости в согласовании документов на подключение к магистрали. Спроектировать и смонтировать систему можно самостоятельно.
Жидкотопливные котлы очень эффективны, КПД достигает 94%, но стоимость топлива высока, а для котельной нужно оборудовать отдельное помещение, вытяжную систему, что останавливает многих домовладельцев.
Твердотопливные котлы
Отличительная особенность котлов, способных работать на твердом топливе, заключается в разнообразии видов самого топлива, что позволяет выбрать наиболее выгодный вариант для каждого домовладельца. Использовать можно уголь, дрова, топливные брикеты и пеллеты. Отопление на твердом топливе часто не оборудуется системами автоматического управления, благодаря этому твердотопливные котлы можно устанавливать даже в домах, не подключенных к энергоснабжению.
Полная автономность и эффективность – безусловные достоинства. К недостаткам следует отнести необходимость постоянного контроля и оборудования помещения для хранения топлива. Печи и камины для отопления дома также работают на твердом топливе и способны стать отличными источниками тепла.
Каталог твердотопливных котлов:
Электрические котлы
Электрическое оборудование безопасно, довольно просто устанавливается, не требует дымоотвода, занимает мало места, считается экологически чистым. Что касается экологичности использования электричества – вопрос спорный, но удобство эксплуатации, эффективность и компактность – немаловажные плюсы. Минус только один: в качестве основного источника энергии электричество невыгодно. Эту систему лучше устанавливать в качестве резервной. Для монтажа электрических котлов нужна трехфазная сеть 380 В. Желательно также приобрести запасной генератор.
При выборе отопительных котлов следует ориентироваться на доступность топлива, также имеет смысл подключать смешанные котлы для отопления дома, способные работать на разных видах топлива. Разумный выбор – комбинированный котел для газа и дров, который можно быстро и легко переоборудовать под другой тип топлива. Важно также подобрать модель, простую в эксплуатации и обслуживании.
Каталог электрических котлов:

Воздушное отопление: достойная альтернатива водяному
Система работает так: в теплообменник поступает холодный воздух, нагревается до 50-60°С, после чего доставляется в помещение. В комнатах воздушные потоки перемешиваются, теплые остывают, опускаются вниз и вновь попадают в теплообменник. Нагрев осуществляется с помощью газовой, дизельной горелки, горячей воды, теплового насоса. Воздух передается по воздуховодам.
Эксперты считают, что монтаж слишком длинных воздуховодов приведет к большему расходу энергии на отопление. Рекомендованная длина ответвлений воздуховодов – 15 м, общая – 30 м. Объединение системы воздушного отопления с вентиляционной расширяет возможности создания комфортного микроклимата в доме. Дополнительное оборудование позволяет очищать и увлажнять воздух в помещениях.
Отопление электричеством: полный контроль за «погодой в доме»
В европейских странах с мягким климатом электрическое отопление приобрело популярность благодаря возможности встроить его в системы «умного дома». Оборудование компактно, безопасно, регулировка и контроль обеспечиваются за счет полной автоматизации процессов. Единственный существенный недостаток – высокое энергопотребление. Чаще всего в качестве отопительных приборов устанавливаются конвекторы. В регионах с суровыми зимами и длительным отопительным сезоном такие системы неоправданно дороги. Они отлично подходят в качестве резервных или дополнительных, но не основных.
Развитие технологий и новые оригинальные инженерные решения уже сейчас позволяют значительно снизить расход энергии, установив экономичные инфракрасные полы или потолки, но все же пока целесообразность использования электричества для отопления домов в наших широтах под вопросом.
Альтернативные способы отопления дома
Постепенно человечество отходит от масштабного использования углеводородов. Этот процесс обусловлен истощением невосполнимых ресурсов, угрозами для окружающей среды. Существует множество разработок, позволяющих использовать альтернативную энергию:
— солнечные коллекторы;
— ветрогенераторы;
— тепловые насосы;
— установки для получения биогаза, газа Брауна.
Отопление дома солнечными батареями
Основа конструкции солнечной батареи – кристаллы, улавливающие энергию солнца, и каркас. Один из наиболее существенных недостатков солнечной системы – низкий КПД, составляющий всего 9-13%. Фотоэлементы очень хрупкие, подвержены деформациям и требуют осторожного обращения. При очевидных преимуществах гелиосистем: использование неисчерпаемых ресурсов, экологичность и безопасность – они пока еще не могут стать полноценной заменой привычным источникам энергии и масштабно использоваться для отопления жилища.
Использование энергии ветра
Ветрогенератор состоит из собственно генератора, вращающихся лопастей-ветроуловителей, батарей, автоматики. Конструкции устанавливают на башнях, чтобы максимально эффективно улавливать и преобразовывать энергию ветра. Существуют модели с горизонтальными и вертикальными осями. Для энергоснабжения и отопления дома лучше выбрать вертикальную модель: она более компактна. Ветряная установка может быть эффективной лишь в местностях, где постоянно дуют сильные ветры.
Тепловые циркуляционные насосы
Принцип действия теплового насоса основан на преобразовании потенциалов энергии. Конструкция насоса:
— наружный и внутренний контуры с теплоносителем;
— компрессор;
— испаритель;
— конденсатор.
Наружный контур предназначен для поглощения энергии из окружающей среды – воздуха, воды или земли. В качестве теплоносителя обычно используется антифриз. Различают вертикальные и горизонтальные модели. Тип и модель теплового насоса подбирают индивидуально для конкретного здания.
Биогазовые установки
В качестве источника газа могут быть использованы биогазовые установки или электролизеры. Биогаз представляет собой смесь углекислоты, метана, сероводорода. Установка для его получения собирается из резервуара для органических отходов, перемешивающего шнека, люка для добавления отходов и трубы для отвода газа. Установки трудно назвать безопасными, поэтому следует максимально тщательно спроектировать систему отвода газа.
Использование электролизера предполагает отопление дома водородом. Пока существуют только экспериментальные модели, которые трудно применить в наших климатических условиях для полноценного обогрева зданий.
Какое отопление лучше для дома, каждый способен определить самостоятельно, ознакомившись с видами и особенностями систем отопления. Цель этого обзора – указать лишь основные направления для поиска. Если вы заинтересовались и решили более подробно узнать о какой-либо из систем, значит, цель достигнута, и после более тщательного изучения вопроса вы сможете сделать рациональный выбор. Тепла и комфорта!

Карта энциклопедии

В последние годы нанотехнологии стали составляющей прорыва во многих сферах жизни — от телекоммуникаций до медицины. Нашлось им применение и в строительстве. Так использование нанотехнологий позволяет строить дома, которые могут простоять 300-400 лет.

Почти пятая часть строительных компаний в развитых странах мира используют в своей работе материалы, полученные с применением нанотехнологий. Интересно проанализировать «наноарсенал» зарубежных девелоперов и возможности применения этих инноваций в российской строительной отрасли.

Использование нанотехнологий позволяет придавать обычным строительным материалам невиданные ранее свойства. Одно из направлений разработок — применение ультрадисперсных, наноразмерных частиц при создании высокопрочных долговечных бетонов. Бетон с применением наночастиц отличается сроком службы до 500 лет. Такие материалы предназначены для строительства большепролетных мостов, небоскребов, защитных оболочек атомных реакторов и др. Исследования ученых в области наномодификации металлов и сплавов позволили получить высокопрочную сталь, не имеющую аналогов по показателям прочности и вязкости. Материал подходит для возведения дорожных и гидротехнических объектов. Композитные и полимерные нанопокрытия стальных конструкций значительно повышают стойкость к коррозии и продлевают срок службы даже в агрессивных средах.

К числу современных материалов, созданных с применением нанотехнологий и применяемых в строительстве, относятся и теплоизоляционные материалы, и новые лаки, краски, эмали. Особого внимания заслуживают конструкционные композиты — материалы с полимерной, металлической или керамической матрицей. Примером композитов являются углепластики — композиты с полимерной матрицей и углеволокнами.

Немецкий ботаник Вильгельм Бартлотт обратил внимание на то, что лепестки лотоса покрыты воскообразным веществом, которое вырабатывается растением, делая его неуязвимым для воды. Китайские ученые сымитировали этот эффект при помощи нанопокрытия, которое использовали при возведении здания Большого национального театра в Пекине. Яйцеобразный купол из стекла и титана благодаря этому покрытию не смачивается осадками и не подвергается загрязнению. Фасадные водонепроницаемые краски с применением нанотехнологий будут пользоваться в ближайшие годы особым спросом в строительстве, считают эксперты.

Актуальное направление использования наноматериалов в строительстве — энергосбережение. Полупрозрачные нанопокрытия, созданные в Шанхайском центре науки и нанотехнологий, могут накапливать солнечную энергию. Пленки, нанесенные на окна и стены здания, работают как солнечные батареи, снижая расходы на электроэнергию. Интересные свойства имеют прозрачные наногели (аэрогели), открытые Сэмюэлем Кистлером. Материалы обладают высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками и широко применяются в энергосберегающих кровельных системах верхнего света.

Еще одна инновация — покрытие Cool-Colors для защиты цветных окон из ПВХ от инфракрасного излучения. Благодаря особым пигментам пленка отражает до 80% тепловых лучей и препятствует перегреву конструкции и помещения, продлевая срок службы рамы, снижая затраты на кондиционирование.

Одним из успешных проектов, реализованных в России, является создание нанокомпозитных труб для инженерных систем, которые не только превосходят аналоги по эксплуатационным характеристикам, но и отличаются невысокой стоимостью.

Стоит отметить и производство строительной стеклопластиковой композитной арматуры, перспективной альтернативы стальному аналогу. Материал имеет малый удельный вес (в 4-5 раз меньше, чем у стали), высокую прочность и химическую стойкость. Композитная арматура является диэлектриком, не подвержена коррозии и имеет низкую теплопроводность.

Результаты разработок в области нанотехнологий — новые виды сталей, бетонов, инновационные покрытия для светопрозрачных конструкций и самоочищающиеся покрытия — успешно применяются в современной строительной отрасли. Междисциплинарный характер нанотехнологий и динамичность развития дают основания надеяться, что Россия сможет преодолеть отставание в области применения нано.

При подготовке частично использованы материалы пресс-службы Проплекс

Оставьте комментарий