Отопление навозом частного дома
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Отопление навозом частного дома

Как добыть биогаз в домашних условиях

Вопрос получения метана интересен тем владельцам частных хозяйств, кто занимается разведением птицы или свиней, а также держит крупнорогатый скот. Как правило, в таких хозяйствах вырабатывается значительное количество органических отходов жизнедеятельности животных, они-то и могут принести немалую пользу, став источником дешевого топлива. Цель данного материала – рассказать, как добыть биогаз в домашних условиях, используя эти самые отходы.

Общие сведения о биогазе

Получаемый из различного навоза и птичьего помета домашний биогаз большей частью состоит из метана. Там его от 50 до 80% в зависимости от того, чьи отходы жизнедеятельности использовались для производства. Того самого метана, что горит в наших плитах и котлах, и за который мы платим порой немалые деньги согласно показаниям счетчика.

Чтобы дать представление о количестве горючего, что теоретически можно добыть при содержании животных дома или на даче, представим таблицу с данными о выходе биогаза и содержании в нем чистого метана:

Как можно понять из таблицы, для эффективного производства газа из коровьего навоза и силосных отходов понадобится довольно большое количество сырья. Выгоднее добывать горючее из навоза свиней и помета индюков.

Оставшаяся доля веществ (25—45%), из которых состоит домашний биогаз, приходится на углекислый газ (до 43%) и сероводород (1%). Также в составе горючего присутствует азот, аммиак и кислород, но в незначительных количествах. Кстати, именно благодаря выделению сероводорода и аммиака навозная куча издает такой знакомый «приятный» запах. Что касается энергетического содержания, то 1 м3 метана теоретически может выделить при сжигании до 25 МДж (6.95 кВт) тепловой энергии. Удельная теплота сгорания биогаза зависит от доли метана в его составе.

Для справки. На практике проверено, что для обогрева утепленного дома, находящегося в средней полосе, потребно около 45 м3 биологического горючего на 1 м2 площади за отопительный сезон.

Природой устроено так, что биогаз из навоза образуется самопроизвольно и независимо от того, хотим его получать или нет. Навозная куча перегнивает в течение года – полутора, просто находясь на открытом воздухе и даже при отрицательной температуре. Все это время она выделяет биогаз, но только в небольших количествах, поскольку процесс растянут во времени. Причиной служат сотни видов микроорганизмов, находящихся в экскрементах животных. То есть, для начала газовыделения ничего не нужно, оно будет происходить самостоятельно. А вот для оптимизации процесса и его ускорения потребуется специальное оборудование, о чем пойдет речь далее.

Технология получения биогаза

Суть эффективного производства — ускорение природного процесса разложения органического сырья. Для этого находящимся в нем бактериям необходимо создать наилучшие условия для размножения и переработки отходов. И первое условие – поместить сырье в закрытую емкость – реактор, иначе — генератор биогаза. Отходы измельчаются и перемешиваются в реакторе с расчетным количеством чистой воды до получения исходного субстрата.

Примечание. Чистая вода необходима для того, чтобы в субстрат не попали вещества, пагубно влияющие на жизнедеятельность бактерий. Как следствие, процесс брожения может сильно замедлиться.

Промышленная установка по производству биогаза оборудована подогревом субстрата, средствами перемешивания и контроля над кислотностью среды. Перемешивание выполняется с целью удалить с поверхности твердую корку, что возникает во время брожения и мешает выделению биогаза. Длительность технологического процесса – не менее 15 дней, за это время степень разложения достигает 25%. Считается, что максимальный выход горючего происходит до 33% разложения биомассы.

Технологией предусматривается ежедневное обновление субстрата, так обеспечивается интенсивное получение газа из навоза, в промышленных установках оно исчисляется сотнями кубических метров в день. Часть отработанной массы в размере порядка 5% от общего объема удаляется из реактора, а на ее место загружается столько же свежего биологического сырья. Отработанный материал используется в качестве органического удобрения полей.

Схема биогазовой установки

Получая биогаз в домашних условиях, невозможно создать столь благоприятные условия для микроорганизмов, как в промышленном производстве. И в первую очередь это утверждение касается организации подогрева генератора. Как известно, это требует затрат энергии, что ведет к существенному удорожанию себестоимости горючего. Контролировать соблюдение слабощелочной среды, присущей процессу брожения, вполне возможно. Только как ее корректировать в случае отклонений? Снова затраты.

Владельцам частных хозяйств, желающим добывать биогаз своими руками, рекомендуется изготовить реактор простой конструкции из доступных материалов, а потом его модернизировать в силу своих возможностей. Что надо сделать:

  • герметично закрывающуюся емкость объемом не менее 1 м3. Разные баки и бочки малых размеров тоже подойдут, но горючего из них будет выделяться мало из-за недостаточного количества сырья. Такие объемы производства вас не устроят;
  • организовывая производство биогаза в домашних условиях, вы вряд ли станете делать подогрев емкости, а вот утеплить ее нужно обязательно. Другой вариант – заглубить реактор в землю, выполнив тепловую изоляцию верхней части;
  • установить в реакторе ручную мешалку любой конструкции, выведя рукоятку через верхнюю крышку. Узел прохода ручки должен быть герметичным;
  • предусмотреть патрубки для подачи и выгрузки субстрата, а также для отбора биогаза.

Ниже показана схема биогазовой установки, размещенной ниже уровня земли:

1 – генератор горючего (емкость из металла, пластика или бетона); 2 — бункер для заливки субстрата; 3 – технический люк; 4 – сосуд, играющий роль водяного затвора; 5 – патрубок выгрузки отработанных отходов; 6 – патрубок отбора биогаза.

Как получить биогаз в домашних условиях?

Операция первая – измельчение отходов до фракции, чей размер не более 10 мм. Так гораздо легче приготовить субстрат, да и бактериям будет проще перерабатывать сырье. Получившаяся масса тщательно перемешивается с водой, ее количество – около 0.7 л на 1 кг органики. Как уже сказано выше, воду следует использовать только чистую. Затем субстратом заполняется биогазовая установка, сделанная своими руками, после чего реактор герметично закрывается.

Несколько раз в течении дня надо наведываться к емкости, чтобы перемешать содержимое. На 5-й день можно проверять наличие газа, и буде он появится, периодически откачивать его компрессором в баллон. Если этого вовремя не делать, то давление внутри реактора возрастет и брожение замедлится, а то и остановится вовсе. Спустя 15 дней надо производить выгрузку части субстрата и добавление такого же количество нового. Подробности можно узнать, просмотрев видео:

Заключение

Вполне вероятно, что простейшая установка для получения биогаза не обеспечит все ваши потребности. Но, учитывая нынешнюю стоимость энергоресурсов, это уже будет немалым подспорьем в домашнем хозяйстве, ведь за исходное сырье вам платить не приходится. Со временем, плотно занимаясь производством, вы сможете уловить все особенности и провести необходимое усовершенствование установки.

Отопление навозом частного дома

Компостный биореактор: как отопить дом за счет кучи компоста

  • ” onclick=”window.open(this.href,’win2′,’status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=no,resizable=yes,w >

Подробности Опубликовано: 24.03.2018 08:47

Отопление является главной статьей расходов среди всех коммунальных платежей. Чаще всего для обогрева помещений используют газовые или твердотопливные котлы, электрические радиаторы или кондиционеры. Все эти способы предполагают значительные расходы и прямо или косвенно вредят окружающей среде. Но есть ли альтернативы? Для жителей частных домов с придомовым участком – есть. В данной статье речь пойдет о малоизвестном способе обеспечить себя дешевым теплом из абсолютно экологичного источника.

Большинство людей имеет представление о том, что такое компост – это органические удобрения, получаемые в результате разложения органических веществ под влиянием деятельности микроорганизмов. Однако, чего многие люди (в первую очередь, городские жители) не знают, так это того, что в процессе жизнедеятельности этих микроорганизмов выделяется большое количество тепла. В середине прошлого века французский новатор Жан Пейн начал использовать для обеспечения своей фермы теплом специально созданную для этой цели компостную кучу. В качестве материала для кучи он использовал поросль из ближайшего леса, привезенную трактором. Он подсчитал, что расходы энергии (бензин) на заготовку биоматериала в несколько раз ниже, чем эквивалентные расходы на отопление традиционными способами.

Основная идея состоит в том, чтобы построить достаточных размеров компостную кучу, в середину которой закладывается длинная труба или шланг с постоянно циркулирующей водой. Тепло от жизнедеятельности бактерий нагревает воду в трубе, а нагретая вода потом подается в систему отопления. В итоге мы получаем компостный водонагреватель, который также называют «биомейлер» (biomeiler).

Здесь мы попытались дать ответы на самые распространенные вопросы, касающиеся этой биотехнологии:

Вопрос: Какая температура внутри кучи?

Ответ: Температура зависит от материала, который используется для закладки, от размеров кучи и температуры окружающей среды. Вы можете рассчитывать на значения в диапазоне 50-60 °C.

В: Разве этого достаточно для обогрева дома? А ведь температура воды в момент ее прохождения по трубам в доме, будет еще ниже из-за теплопотерь.

О: Верно, для обычного неутепленного дома с радиаторной системой отопления может потребоваться «догревать» теплую воду газом до уровня горячей. В этом случае использование предварительного нагрева кучей позволит существенно снизить расход газа.

Читать еще:  Удаленное управление газовым котлом отопления

В: А что насчет утепленных домов?

О: В хорошо утепленных домах описываемая система раскрывается во всей красе, т.к. температуры воды в радиаторах в 35-40 °C будет достаточно для комфортного пребывания в помещении, и «догревать» воду нет необходимости.

В: Как долго куча компоста может вырабатывать тепло?

О: В зависимости от материала, от 3 до 18 месяцев. Чем активнее проходят процессы в куче, тем выше там температура, но тем быстрее она «сгорает».

В: Значит, проведя закладку материала один раз, можно обеспечить себя теплом на целый год?

О: Все верно. Важно лишь подобрать такой исходный материал, чтобы его хватило на весь сезон (см. ниже).

В: Из чего сделать компостную кучу, какие материалы использовать?

О: Чтобы куча вырабатывала тепло хотя бы год, лучше использовать перемолотые в дробилке ветки деревьев, листья, сено и свежую траву. Всё это можно найти в ближайшей лесопосадке, у себя и соседей во дворе бесплатно. Если рядом с вами есть деревоперерабатывающее предприятие, то, вероятно, вы сможете получить там опилки и другие отходы производства дешево или также бесплатно.

В: Каких размеров куча нам нужна?

О: Зависит от того, что конкретно вы заложили, какую площадь вы собираетесь отапливать, насколько хорошо утеплен дом, насколько холодные зимы в вашем регионе. В среднем, жители Украины могут ориентироваться на значения в 5-7 м3 (эти цифры не являются окончательными или рекомендованными, они приведены лишь для приблизительной оценки, достаточный именно для вас, объем можете установить только вы сами экспериментальным путем). Для заготовки такого количества материала разумно будет арендовать или попросить помочь знакомых с машиной, если у вас нет собственной.

В: Как построить компостную кучу для отопления?

О: Выбираем место, где будет располагаться куча. Идеально подойдет какой-нибудь сарай рядом с домом (можно сделать пристройку или хотя бы навес), хотя можно и просто расположить ее во дворе. Сначала сыпем немного купленного биогумуса или готового компоста (его роль состоит в том, чтобы сразу подселить нужные нам микроорганизмы в кучу), сверху укладываем подготовленную щепу, плотно утрамбовывая каждый слой и поливаем водой. Засыпав половину объема щепы, укладываем шланг. Чем длиннее шланг, тем больше тепла он будет забирать из кучи. Рекомендуется применять шланг не менее 20 мм в диаметре и 100 м в длину, чтобы вода успевала прогреться. Сверху насыпаем оставшийся объем биоматериала вперемешку с биогумусом, еще раз плотно утрамбовываем всё и щедро поливаем водой. Далее нужно обмотать кучу утеплителем (например, минеральной ватой), чтобы зимой она не замерзла. Не нужно пытаться замотать ее герметично – для жизнедеятельности микроорганизмов нужен воздух. Куча может обойтись и без утеплителя, но тогда её объем должен быть больше. Готово.

В: Когда компостная куча начнет выделять тепло?

О: В течение недели.

В: Требуется ли какое-то обслуживание кучи или контроль за ней?

О: Нет, построенная куча работает сама и не требует вмешательства вплоть до окончания срока службы.

В: Наверно, компост будет вонять, как навоз?

О: Если вы не закладывали в кучу навоз, то не будет.

В: Во что превратится куча после полной «выработки»?

О: Готовый компост представляет собой тот же гумус, который вы использовали при создании кучи – рассыпчатая субстанция, похожая на землю по текстуре и запаху. В ходе своего жизненного цикла, куча уменьшится в объеме в несколько раз, а на выходе вы получите отличное удобрение для растений. Если вам оно не нужно, его можно просто высыпать обратно в природу или отдать/продать другим людям.

В: Кто-то уже применяет описанный метод на практике?

О: Данный метод используют жители экопоселений и просто загородных домов в Великобритании, Германии, Нидерландах и других странах.

Плюсы компостного биореактора:

+ существенно сокращает расходы на отопление;

+ не требует готовой инфраструктуры (например, подведенной газовой трубы);

+ дает вам определенную степень независимости – вы обеспечиваете теплом сами себя, и никто не сможет вам «перекрыть краник» отопления или поднять тариф;

+ является полностью возобновляемым ресурсом и абсолютно не вредит окружающей среде;

Минусы:

– не подходит для квартир;

– раз в год нужно потратить время и силы, чтобы выгрузить отработанный материал и загрузить новый;

– если по неопытности вы сделали что-то неправильно и ваша куча «перегорела» слишком быстро, замерзла или «умерла» по любой другой причине, вы останетесь без тепла, поэтому желательно иметь запасные варианты;

– в первый раз нужно потратиться на покупку длинного шланга, насоса и некоторых других расходных материалов, также сам биоматериал или его доставка могут стоить денег.

Описанная система компостного отопления идеально сочетается с водяным теплым полом, температура теплоносителя в котором всегда ниже, чем температура теплоносителя в радиаторах. Если дом хорошо утеплен, то появляется вариант и вовсе отказаться от установки радиаторов. Вы также можете поместить внутрь кучи второй контур, чтобы снабжать себя теплой водой, только не забывайте, что из-за теплопотерь в трубах вы вряд ли получите на выходе из крана воду горячее, чем 40 °C.

Компостная куча также может отлично подойти для обогрева теплицы: не нужно никаких шлангов или насосов – просто разместите кучу внутри теплицы и выращивайте растения круглый год. Закладку материала лучше производить осенью, перед началом отопительного сезона. В это время года деревья сбрасывают листья, а у вас будет время протестировать свою кучу на работоспособность до начала сильных холодов. Предложенный вариант создания кучи предполагает ее работу в течение, как минимум, 8-9 месяцев, т.е. в холодный сезон вы точно не замерзнете.

Отопление газом может «съедать» до $1000 в год для хозяев двухэтажного дома в средней полосе Украины. Утепление жилья и использование компостного «биореактора» позволяет сократить расходы в разы и полностью отказаться от сжигания какого-либо топлива. Таким образом, вы сохраняете не только свои деньги, но и окружающую среду.

Автор: Максим Барановский

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Biomeiler: отопление компостом — недорогом способе нагреть воду и отопить дом

Экологичная усадьба: Биомайлер — отопление компостом очень старо. Можно сказать, настолько старо, насколько стара цивилизация. Мало того, вполне вероятно, динозавры тоже использовали отопление компостом — прямо как современные кабаны. У нас на даче листья выносились за участок и складывались в огромные кучи — в ожидании поджига. Но пока не было времени на это, в кучах поутру всегда можно было найти несколько «кроватей» — лунок, где спали кабаны.

Сегодня расскажем о старом, но малоизвестном, эффективном и недорогом способе нагреть воду вместо бойлера и отопить дом. Б олее продуманная идея почти с полувековым стажем.

Биомайлер — отопление компостом очень старо. Можно сказать, настолько старо, насколько стара цивилизация. Мало того, вполне вероятно, динозавры тоже использовали отопление компостом — прямо как современные кабаны. У нас на даче листья выносились за участок и складывались в огромные кучи — в ожидании поджига. Но пока не было времени на это, в кучах поутру всегда можно было найти несколько «кроватей» — лунок, где спали кабаны. Причина проста: при перегнивании компоста выделяется много тепла.

Но люди — не животные, и они смогли организовать даже интересное отопление компостом там, где компоста не было. Например — биомайлер, технология из Германии, которую мы опишем картинками и видео. Но сначала — немного теории про компостирование.

Компостирование (ком — приставка «с-«, пост — корень со значением «ложить» = «сложение»; однокоренное слово — компот) — процесс, когда органические вещества превращаются в гумус при помощи бактерий, воды и кислорода. При этом выделяется температура и углекислый газ.

Биомайлер — немецкое слово из био- (биологический) и майлер (раньше — печь для выжигания древесного угля; сейчас — Atommeiler — ядерный реактор).

Biomeiler — технология компостного отопления, состоящая из двух контуров:

Компостная куча, в которую зарыто несколько «этажей» нагревающихся труб (первый контур).

Второй вариант намотки труб — на сердечник в самой горячей зоне компостной кучи:

Трубы горизонтальными рядами забирают больше тепла, но сложнее разбирать кучу после перегнивания. Трубы на сердечнике намного легче удаляются, но дают меньше тепла.

Теплообменник, забирающий тепло от этих труб и передающий второму контуру.

Второй контур — отопление дома или горячая вода дома.

Принцип работы технологии биомайлер:

Читать еще:  Самый дешевый способ отопления загородного дома

Всё очень просто:

1. Компост перегнивает, греет первый контур.

2. Теплообменник передаёт тепло на второй контур.

3. Пользователь пользуется либо отоплением, либо горячей водой.

С точки зрения длительности эксплуатации теплообменника воду стоит умягчать.

Но есть несколько деталей, которые стоит учитывать.

Аэрация компостной кучи для обогрева дома

Компостная куча должна иметь достаточный размер для предотвращения быстрой потери тепла и влаги и обеспечения эффективной аэрации во всем объеме.

При компостировании материала в кучах в условиях естественной аэрации их не следует складывать больше 1,5м в высоту и 2,5м в ширину, в противном случае диффузия кислорода к центру кучи будет затруднена. При этом куча может быть вытянута в компостный ряд любой длины.

При большей кучи в центр кучи вставляется полый цилиндр, через который может проходить воздух. Это позволить аэрироваться куче и изнутри.

Именно поэтому это — компостная куча, а не яма. И именно поэтому каркас — сетка (или куча бескаркасна) — никаких стен, перегородок и т.д. — это ухудшает воздухообмен.

Также воздухообмен улучшается, если куча наваливается поверх пары слоёв поддонов или на толстый слой толстых веток и валежин — воздух может проходить и снизу.

Компостная куча регулярно «дырявится» ломом во всех направлениях — создаются каналы для проникновения воздуха. Но дырявится аккуратно, так как в куче зарыты трубы с теплоносителем.

Соотношение азота и углерода в компосте для нагрева воды

Также для компостирования важно соотношение азота и углерода. «Зелёная» часть компоста — травы, листья, яичная скорлупа, фруктовые и овощные отходы и т.д. — содержат намного больше азота. «Коричневая» часть — ветки, сучья, опилки и пр. содержат больше углерода. Если много азотистых компонентов, то температура нарастает быстрее. Однако выделяется много аммиака (азотсодержащее соединение), который губит бактерий. И куча может «сдохнуть».

Оптимальная пропорция — примерно 25 % «зелёного» компоста и 75 % «коричневого». Тщательно их перемешивайте, чтобы избежать зон гниения.

Именно поэтому ниже на видео вы заметите — куча составляется не из травы, а в основном из измельчённых веток.

Управление теплоотдачей в технологии Биомайлер

Температура компостирования зависит от стадии компостирования:

1. Начальная стадия, когда работают низкотемпературные бактерии. Зависит от доступа воздуха и наличия воды.

2. Вторая стадия — рост температуры. В дело вступают бактерии, выдерживающие большую температуру. Они размножаются, температура поднимается. От температуры окружающей среды до 45-50 градусов по Цельсию.

3. Третья стадия — максимальная температура. Значение — 65-70 градусов. Работают только бактерии, выдерживающие эту температуру. На этой стадии происходит быстрое обезвоживание компоста. И одновременно — очень быстрое потребление органики. Чем активнее эта фаза, тем быстрее наступает следующая.

4. Четвёртая стадия — температура снова около 40 градусов по Цельсию — когда пищи для бактерий и воды осталось мало.

Вопрос в том, сколько времени длится каждая стадия. Это зависит от множества факторов, и разброс может быть чуть ли не в 10 раз. Но на скорости можно влиять, и в первую очередь — водой. Самая критичная и высокотемпературная, которую неплохо было бы замедлить (ведь она длится иногда всего неделю) — третья стадия.

Оптимальная влажность компоста – 60-70%. Очевидно, чем ниже влажность, тем медленнее гниение (и тем меньше температура). И, наоборот — больше воды, больше температура, меньше времени прослужит компостное отопление.

Следовательно, нужно определиться

какая температура воды нужна

И соответственно реагировать поливом или его отсутствием на рост температуры.

Также на температуру компостирования можно воздействовать охлаждением.

Механизм прост: тепло из компостной кучи в технологии Биомайлер отбирается через теплообменник и идёт в дом. Следовательно, нужно интенсивно отбирать воду — теплообменник охлаждается, нагревающийся контур в куче перегноя остывает, остывает и компост.

Итак, всё просто — но не настолько, чтобы лечь пузом кверху, как на центральном отоплении. Но зато — независимость от внешних источников энергии, что в современных условиях актуально.

Но перейдём от теории к практике:

Как именно организована технология Биомайлер.

Об этом — видео (которое, в частности, поясняет первую картинку к статье; цистерна в центре — для образования биогаза, это бескислородный процесс, но в самом центре кучи — чтобы было теплее):

Ещё видео (длинное и очень, очень подробное):

И ещё видео про мини-биомайлер:

Ключевой вопрос: сколько горячей воды мы получаем от биомайлера? Вот ответ с немецкого сайта:

Biomeiler на 50 тонн и 120 м³ компоста (куча примерно 5 метров в диаметре и 2,5 м в высоту), с 200 метрами трубы внутри компоста производит постоянно 4 литра воды в минуту около 60 градусов Цельсия (при начальной температуре воды 10 градусов). Это равно 240 литрам воды в час = 10 кВт (примерно как с 1 л жидкого топлива). Куча на 50 тонн работает от 10 месяцев.

Это Вам будет интересно:

Кстати, нюанс: вы можете использовать 2 линии в компостной куче. Одна — из водопроводных труб, для нагрева воды. А вторая — воздуховод, для нагрева воздуха (организация воздушного отопления). В «воздушном» случае не нужен теплообменник; труба забирает холодный воздух с пола и возвращает горячий.

Также нужно учитывать: куча более 50 тонн практически не реагирует на зимние морозы. Мини-биомайлеры «замерзают» на зиму, а весной снова начинают работать.

Отопление дома навозом

На берегу пруда в селе Вышнее Большое убого торчат пеньки срубленных деревьев: едва наступают холода, местные жители хватаются за топоры. А семья Давыдовых уже пять лет отапливает свой дом почти дармовым газом. “Голубое топливо” она добывает на собственном подворье. Но не из подземного месторождения, а из. ямы с навозом! За сырьем далеко ходить не надо. Давыдовы, как все в округе, держат корову, бычка, свиноматок. Без живности в деревне нынче пропадешь: колхоз здешний почил в бозе. Много чего на селе недостает, а вот, пардон, дерьма – навалом. Кузнец Юрий Давыдов нашел отходам замечательное применение – соорудил биогазовую установку.

Получение газа в домашних условиях: Смешать 1,5 тонны коровьего навоза и 3,5 тонны сгнившей листвы, ботвы и прочих отходов. Добавить в смесь воды до 60 – 70 процентов влажности.

Заложить смесь в яму и с помощью змеевика разогреть до 35 градусов. Дальше смесь начнет бродить и без доступа воздуха сама разогревается до 70 градусов. Время производства газа из навоза – две недели. Чтобы купол под давлением газа не слетел с ямы, к нему с помощью тросов необходимо прикрепить противовес. В день установка вырабатывает до 40 кубометров “голубого топлива”. Пяти тонн смеси ей хватает на шесть месяцев.

В последнее время все большее внимание привлекают нетрадиционные с технической точки зрения источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и многое другое. Некоторые из них например, ветер – находили широкое применение и в прошлом, а сегодня переживают второе рождение. Одним из “забытых” видов сырья является и биогаз, использовавшийся еще в Древнем Китае и вновь «открытый» в наше время. Что же такое биогаз! Этим термином обозначают газообразный продукт, получаемый в результате анаэробной, то есть происходящей без доступа воздуха, ферментации (перепревания) органических веществ самого разного происхождения. В любом крестьянском хозяйстве “в течение года собирается значительное количество навоза, ботвы растений, различных отходов. Обычно после разложения их используют как органическое удобрение. Однако мало кто знает, какое количество биогаза и тепла выделяется при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослужить хорошую службу сельским житепям.

Биогаз – смесь газов. Его основные компоненты: метан (CH4) – 55 – 70%, углекислый газ (СО2) – 28 – 43%, в также в очень малых количествах другие газы, например – сероводород [H2S]. В среднем 1 кг органического вещества, биологически разложимого на 70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды м 0,3 кг неразложимого остатка.

Поскольку разложение органических отходов происходит за счет деятельности определенных типов бактерий, существенное влияние на него оказывает окружающая среда. Так, количество вырабатываемого газа в значительной степени зависит от температуры: чем теплее, тем выше скорость и степень ферментации органического сырье. Именно поэтому, вероятно, первые установки для получения биогаза появились в странах с теплым климатом. Однако применение надежной теплоизоляции, а иногда и подогретой воды позволяет освоить строительство генераторов биогаза в районах, где температура зимой опускается до -20°. Существуют определенные требования и к сырью: оно должно быть подходящим для развития бактерий, содержать биологически разлагающееся органическое вещество и в большом количестве воду (90—94%). Желательно, чтобы среда была нейтральной и без веществ, мешающих действию бактерий: например, мыла, стиральных порошков, антибиотиков. Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйствен­ные отходы, навоз, сточные воды и т. п. В процессе ферментации жидкость в резервуаре имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верхняя – корка, образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками газа, через некоторое время может стать достаточно твердой и будет мешать выделению биогаза. В средней части ферментатора скапливается жидкость, а нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадок. Бактерии наиболее активны в средней зоне. Поэтому содержимое резервуара необходимо периодически перемешивать – хотя бы один раз в сутки, а желательно – до шести раз. Перемешивание может осуществляться с помощью механических приспособлений, гидравлическими средствами (рециркуляция под действием насоса), под напором пневматической системы (частичная рециркуляция биогаза) или с помощью различных методов самоперемешивания.

Читать еще:  Как найти протечку в системе отопления

Отопление навозом частного дома

В разделе: Коттедж | и в подразделах: инженерные системы. | Автор-компилятор статьи: Лев Александрович Дебаркадер

Продолжаем раздел «Коттедж» и подраздел «Инженерные системы» статьёй «Biomeiler — отопление компостом«. Где расскажем о старом, но малоизвестном, эффективном и недорогом способе нагреть воду вместо бойлера и отопить дом. Кстати, с обогревом компостом мы уже сталкивались в статье «Экостроителям — две оригинальные идеи«. Но сегодня — более продуманная идея почти с полувековым стажем.

Биомайлер — отопление компостом очень старо. Можно сказать, настолько старо, насколько стара цивилизация. Мало того, вполне вероятно, динозавры тоже использовали отопление компостом — прямо как современные кабаны. У нас на даче листья выносились за участок и складывались в огромные кучи — в ожидании поджига. Но пока не было времени на это, в кучах поутру всегда можно было найти несколько «кроватей» — лунок, где спали кабаны. Причина проста: при перегнивании компоста выделяется много тепла.

Но люди — не животные, и они смогли организовать даже интересное отопление компостом там, где компоста не было. Например — биомайлер, технология из Германии, которую мы опишем картинками и видео. Но сначала — немного теории про компостирование.

Компостирование (ком — приставка «с-«, пост — корень со значением «ложить» = «сложение»; однокоренное слово — компот) — процесс, когда органические вещества превращаются в гумус при помощи бактерий, воды и кислорода. При этом выделяется температура и углекислый газ.

Биомайлер — немецкое слово из био- (биологический) и майлер (раньше — печь для выжигания древесного угля; сейчас — Atommeiler — ядерный реактор).

Biomeiler — технология компостного отопления, состоящая из двух контуров:

Компостная куча, в которую зарыто несколько «этажей» нагревающихся труб (первый контур).

Второй вариант намотки труб — на сердечник в самой горячей зоне компостной кучи:

Трубы горизонтальными рядами забирают больше тепла, но сложнее разбирать кучу после перегнивания. Трубы на сердечнике намного легче удаляются, но дают меньше тепла.

Теплообменник, забирающий тепло от этих труб и передающий второму контуру.

Второй контур — отопление дома или горячая вода дома.

Принцип работы технологии биомайлер:

Всё очень просто:

  1. Компост перегнивает, греет первый контур.
  2. Теплообменник передаёт тепло на второй контур.
  3. Пользователь пользуется либо отоплением, либо горячей водой.

С точки зрения длительности эксплуатации теплообменника воду стоит умягчать.

Но есть несколько деталей, которые стоит учитывать.

Аэрация компостной кучи для обогрева дома

Компостная куча должна иметь достаточный размер для предотвращения быстрой потери тепла и влаги и обеспечения эффективной аэрации во всем объеме.

При компостировании материала в кучах в условиях естественной аэрации их не следует складывать больше 1,5м в высоту и 2,5м в ширину, в противном случае диффузия кислорода к центру кучи будет затруднена. При этом куча может быть вытянута в компостный ряд любой длины.

При большей кучи в центр кучи вставляется полый цилиндр, через который может проходить воздух. Это позволить аэрироваться куче и изнутри.

Именно поэтому это — компостная куча, а не яма. И именно поэтому каркас — сетка (или куча бескаркасна) — никаких стен, перегородок и т.д. — это ухудшает воздухообмен.

Также воздухообмен улучшается, если куча наваливается поверх пары слоёв поддонов или на толстый слой толстых веток и валежин — воздух может проходить и снизу.

Компостная куча регулярно «дырявится» ломом во всех направлениях — создаются каналы для проникновения воздуха. Но дырявится аккуратно, так как в куче зарыты трубы с теплоносителем.

Соотношение азота и углерода в компосте для нагрева воды

Также для компостирования важно соотношение азота и углерода. «Зелёная» часть компоста — травы, листья, яичная скорлупа, фруктовые и овощные отходы и т.д. — содержат намного больше азота. «Коричневая» часть — ветки, сучья, опилки и пр. содержат больше углерода. Если много азотистых компонентов, то температура нарастает быстрее. Однако выделяется много аммиака (азотсодержащее соединение), который губит бактерий. И куча может «сдохнуть».

Оптимальная пропорция — примерно 25 % «зелёного» компоста и 75 % «коричневого». Тщательно их перемешивайте, чтобы избежать зон гниения.

Именно поэтому ниже на видео вы заметите — куча составляется не из травы, а в основном из измельчённых веток.

Управление теплоотдачей в технологии Биомайлер

Температура компостирования зависит от стадии компостирования:

  1. Начальная стадия, когда работают низкотемпературные бактерии. Зависит от доступа воздуха и наличия воды.
  2. Вторая стадия — рост температуры. В дело вступают бактерии, выдерживающие большую температуру. Они размножаются, температура поднимается. От температуры окружающей среды до 45-50 градусов по Цельсию.
  3. Третья стадия — максимальная температура. Значение — 65-70 градусов. Работают только бактерии, выдерживающие эту температуру. На этой стадии происходит быстрое обезвоживание компоста. И одновременно — очень быстрое потребление органики. Чем активнее эта фаза, тем быстрее наступает следующая.
  4. Четвёртая стадия — температура снова около 40 градусов по Цельсию — когда пищи для бактерий и воды осталось мало.

Вопрос в том, сколько времени длится каждая стадия. Это зависит от множества факторов, и разброс может быть чуть ли не в 10 раз. Но на скорости можно влиять, и в первую очередь — водой. Самая критичная и высокотемпературная, которую неплохо было бы замедлить (ведь она длится иногда всего неделю) — третья стадия.

Оптимальная влажность компоста – 60-70%. Очевидно, чем ниже влажность, тем медленнее гниение (и тем меньше температура). И, наоборот — больше воды, больше температура, меньше времени прослужит компостное отопление.

Следовательно, нужно определиться

  • какая температура воды нужна
  • как долго

И соответственно реагировать поливом или его отсутствием на рост температуры.

Также на температуру компостирования можно воздействовать охлаждением.

Механизм прост: тепло из компостной кучи в технологии Биомайлер отбирается через теплообменник и идёт в дом. Следовательно, нужно интенсивно отбирать воду — теплообменник охлаждается, нагревающийся контур в куче перегноя остывает, остывает и компост.

Итак, всё просто — но не настолько, чтобы лечь пузом кверху, как на центральном отоплении. Но зато — независимость от внешних источников энергии, что в современных условиях актуально.

Но перейдём от теории к практике:

Как именно организована технология Биомайлер.

Об этом — видео (которое, в частности, поясняет первую картинку к статье; цистерна в центре — для образования биогаза, это бескислородный процесс, но в самом центре кучи — чтобы было теплее):

Ещё видео (длинное и очень, очень подробное):

И ещё видео про мини-биомайлер:

Ключевой вопрос: сколько горячей воды мы получаем от биомайлера? Вот ответ с немецкого сайта http://www.biomeiler.at/FAQs.html :

Biomeiler на 50 тонн и 120 м³ компоста (куча примерно 5 метров в диаметре и 2,5 м в высоту), с 200 метрами трубы внутри компоста производит постоянно 4 литра воды в минуту около 60 градусов Цельсия (при начальной температуре воды 10 градусов). Это равно 240 литрам воды в час = 10 кВт (примерно как с 1 л жидкого топлива). Куча на 50 тонн работает от 10 месяцев.

Кстати, нюанс: вы можете использовать 2 линии в компостной куче. Одна — из водопроводных труб, для нагрева воды. А вторая — воздуховод, для нагрева воздуха (организация воздушного отопления). В «воздушном» случае не нужен теплообменник; труба забирает холодный воздух с пола и возвращает горячий.

Также нужно учитывать: куча более 50 тонн практически не реагирует на зимние морозы. Мини-биомайлеры «замерзают» на зиму, а весной снова начинают работать.

Расчёт биомайлера (с сайта http://native-power.de/en/native-power/calculate-size-your-biomeiler):

Круглое основание
Диаметр Высота Площадь Слои Объём Выход энергии
м м м² штуки м³ кВт
4 2.1 13 2 20 1.1
5 2.8 20 3 40 2.6
6 2.8 28 3 60 4.2
7 3.5 37 4 100 7.9
8 3.5 50 4 145 11.3

Удачного воплощения отопления компостом Biomeiler!

Если у кого есть идеи, соображения или практика — обязательно пишите в комментарии!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector