Кіріспе
Жаңартылатын энергияны қолдану
Жаңартылатын жылу – жаңартылатын энергияны қолданудың бір саласы, яғни жаңартылатын көздерден жылу өндіру. Мысалы, радиаторларды фоссильді отын қазандығының орнына, шоғырланған күн сәулесімен қыздырылған сумен қамтамасыз ету. Жаңартылатын жылу технологияларына жаңартылатын биоотын, күн жылуы, геотермалдық жылу, жылу сорғылары және жылу алмастырғыштар жатады. Жылу оқшаулау (инсуляция) жаңартылатын жылуды іске асырудың маңызды факторы болып табылады. Көптеген суық елдер электр энергиясын қамтамасыз етуге қарағанда жылу беруге көбірек энергия жұмсайды. Мысалы, 2005 жылы Ұлыбритания 354 ТВт·сағ электр энергиясын тұтынып, 907 ТВт·сағ жылуға мұқтаж болды, оның басым бөлігі (81%) газ есебінен қамтамасыз етілді. Тұрғын үй секторы жылу үшін 550 ТВт·сағ энергия жұмсады, оның көп бөлігі метаннан алынды. Ұлыбританияда соңғы энергияның шамамен жартысы (49%) жылу түрінде болды, оның 70% үй шаруашылықтарында, коммерциялық және мемлекеттік ғимараттарда пайдаланылды. Үй шаруашылықтары жылуды негізінен кеңістікті жылыту үшін қолданды (69%). Жаңартылатын электр энергиясы мен жаңартылатын жылудың салыстырмалы бәсекеге қабілеттілігі елдің энергетика және қоршаған орта саясатына байланысты. Кейбір елдерде фоссильді отынға берілетін субсидиялар жаңартылатын жылудың дамуына кедергі келтіреді. Швеция, Дания және Финляндия сияқты елдерде, үкіметтің араласуы көміртегінің бағасы технологиялық бейтарап түріне (яғни көміртегі және энергия салығына) жақын болғандықтан, жаңартылатын жылу соңғы энергия тұтынымының үлкен үлесіне елеулі үлес қосты. Германия, Испания, АҚШ және Ұлыбритания сияқты елдерде, әртүрлі технологиялар, қолданулар және масштабтар үшін үкіметтік араласу әртүрлі деңгейде белгіленген, жаңартылатын жылу және жаңартылатын электр энергиясы технологияларының үлесі қолдау деңгейлеріне байланысты болды және жалпы алғанда соңғы энергия тұтынымына жаңартылатын энергияның төмен үлесіне әкелді.
Renewable heat is an application of renewable energy referring to the generation of heat from renewable sources; for example, feeding radiators with water warmed by focused solar radiation rather than by a fossil fuel boiler. Renewable heat technologies include renewable biofuels, solar heating, geothermal heating, heat pumps and heat exchangers. Insulation is almost always an important factor in how renewable heating is implemented. Many colder countries consume more energy for heating than for supplying electricity. For example, in 2005 the United Kingdom consumed 354 TWh of electric power, but had a heat requirement of 907 TWh, the majority of which (81%) was met using gas. The residential sector alone consumed 550 TWh of energy for heating, mainly derived from methane. Almost half of the final energy consumed in the UK (49%) was in the form of heat, of which 70% was used by households and in commercial and public buildings. Households used heat mainly for space heating (69%). The relative competitiveness of renewable electricity and renewable heat depends on a nation's approach to energy and environment policy. In some countries renewable heat is hindered by subsidies for fossil fuelled heat. In those countries, such as Sweden, Denmark and Finland, where government intervention has been closest to a technology neutral form of carbon valuation (i. e. carbon and energy taxes), renewable heat has played the leading role in a very substantial renewable contribution to final energy consumption. In those countries, such as Germany, Spain, the US, and the UK, where government intervention has been set at different levels for different technologies, uses and scales, the contributions of renewable heat and renewable electricity technologies have depended on the relative levels of support, and have resulted generally in a lower renewable contribution to final energy consumption.
Күн сәулесінен жылу беру
Күннен жылыту – жаздағы немесе қысқы күн сәулесінің энергиясын пайдаланып, құрылысқа бастапқы немесе қосымша жылу беруді экономикалық тұрғыдан қамтамасыз ететін құрылыс стилі. Бұл жылу кеңістікті жылыту (күннен ауа жылыту қараңыз) және су жылыту (күннен ыстық су қараңыз) үшін қолданылуы мүмкін. Күннен жылыту дизайны екі топқа бөлінеді: Пассивті күннен жылыту жылуды жинау үшін үйдің дизайны мен құрылымына сенеді. Пассивті күннен жылытуды жобалау кезінде жылуды сақтау және тарату да ескерілуі керек, бұл пассивті түрде жүзеге асырылуы мүмкін, немесе жылуды сақтау үшін ғимараттың негізіне ауа арналары арқылы белсенді түрде жеткізуге болады. Мұндай жобалардың бірінде қыстың бұлтты күнінде (7 °C немесе 19 °F) үйдің температурасы 24 °C-қа дейін көтерілгені өлшенді, сондай-ақ жүйе ғимараттың жылу қажеттіліктерінің көп бөлігін пассивті түрде қамтамасыз етеді деп мәлімделеді. Үйдің шаршы футы 125 долларға (немесе 370 м² - 1351 доллар/м²) бағаланған, бұл дәстүрлі жаңа үйдің құнымен салыстырылады. Активті күннен жылыту жүйелері ауаны немесе сұйықтықты күн коллекторынан ғимаратқа немесе сақтау орнына тасымалдау үшін сорғыларды пайдаланады. Күннен ауа жылыту және су жылыту сияқты қолданыстар әдетте күн энергиясын панельдерде жинап, одан кейін кеңістікті жылыту және тұрғын үй су жылытқыштарын толықтыру сияқты мақсаттар үшін пайдаланады. Электр энергиясын өндіруге арналған фотоэлектрлік панельдерден айырмашылығы, күннен жылыту панельдері арзан және күн энергиясының үлкен бөлігін ұстай алады. Күннен жылыту жүйелеріне әдетте қосымша, резервтік жылыту жүйесі қажет болады, ол дәстүрлі немесе жаңаруы мүмкін.
Passive solar heating relies on the design and structure of the house to collect heat. Passive solar building design must also consider the storage and distribution of heat, which may be accomplished passively, or use air ducting to draw heat actively to the foundation of the building for storage. One such design was measured lifting the temperature of a house to 24 °C (75 °F) on a partially sunny winter day ( 7 °C or 19 °F), and it is claimed that the system provides passively for the bulk of the building's heating. The home cost $125 per square foot (or 370 m2 at $1,351/m2), similar to the cost of a traditional new home. Active solar heating uses pumps to move air or a liquid from the solar collector into the building or storage area. Applications such as solar air heating and solar water heating typically capture solar heat in panels which can then be used for applications such as space heating and supplementation of residential water heaters. In contrast to photovoltaic panels, which are used to generate electricity, solar heating panels are less expensive and capture a much higher proportion of the sun's energy. Solar heating systems usually require a small supplementary backup heating system, either conventional or renewable.
Геотермиялық жылу
Геотермальдық энергияны мұнайды іздеу сияқты, су немесе бу ұңғымаларын бұрғылау арқылы қол жеткізеді. Геотермальдық энергия – бұл зор, жеткілікті пайдаланылмаған жылу және қуат ресурсы, ол таза (кемелдік газ шығарылымдары аз немесе жоқ), сенімді (жүйелердің орташа қолжетімділігі 95%) және жергілікті (халықтың мұнайға тәуелділігін азайтады). Жер күн энергиясын сіңіріп алып, оны мұхиттарда және жер астында жылу ретінде сақтайды. Жер температурасы сіздің жерде қай жерде тұрғаныңызға байланысты жыл бойы бір деңгейде тұрақты болады. Геотермальдық жылыту жүйесі жер бетінің астындағы тұрақты температурадан пайдаланып, ғимараттарды жылыту және салқындату үшін қолданылады. Жүйе жерге орнатылған құбырлар желісінен тұрады, ол ғимараттағы құбырларға қосылған. Сораптар осы контур бойынша сұйықтықты айналдырады. Қыс мезгілінде құбырдағы сұйықтық жердің жылуын сіңіріп алып, ғимаратты жылытуға пайдаланады. Жаз мезгілінде сұйықтық ғимараттан жылуды сіңіріп алып, оны жерге шығарып жібереді.
Жылу сорғылары
Жылу сорғылары жылуды бір жерден екінші жерге жылжыту үшін жұмыс істейді және оларды жылыту және кондиционерлеу үшін де пайдалануға болады. Жоғары бастапқы шығынды талап ететін болғанымен, жылу сорғыларын пайдалану экономикалық тиімді және оларды жаңартылатын электр энергиясымен қамтамасыз етуге болады. Жылу сорғыларының екі кең таралған түрі — ауадан жылу алатын сорғылар (ASHP) және жерден жылу алатын сорғылар (GSHP), жылу ауадан немесе жерден алынуына байланысты. Ауадан жылу алатын сорғылар сыртқы ауа температурасы шамамен 15 °C-тан төмен болғанда тиімділігін жоғалтады, ал жерден жылу алатын сорғыларға бұл әсер етпейді. Жылу сорғысының тиімділігі өнімділік коэффициентімен (CoP) өлшенеді: жылуды сорғылау үшін жұмсалған әрбір электр энергия бірлігіне ауадан жылу алатын сорғы 2,5-3 бірлік жылу өндіреді (яғни оның CoP 2,5-3-ке тең), ал жерден жылу алатын сорғы 3-3,5 бірлік жылу өндіреді. Ұлыбританиядағы қазіргі отын бағаларына сүйенсек, CoP 3–4 болғанда, жерден жылу алатын сорғы электр, мұнай және қатты отынмен жылытудан кейде арзан болуы мүмкін. Жылу сорғыларын мезгіліктік жылу энергиясын сақтау жүйесіне (жылу немесе суық) қосуға болады, бұл жылы жерден жылу алу арқылы CoP-ты 4-тен 8-ге дейін екі есеге арттыруға мүмкіндік береді.
Маусым аралық жылу беру
Мезгілішілік жылу алмасуы бар жылу сорғысы, жазғы артық жылуды жылу жинақтағыштарда сақтау үшін белсенді күн энергиясын жинауды және қысқы жылыту үшін оны пайдалану үшін жер бетінен жылу алатын жылу сорғыларын біріктіреді. Бұл қажетті "көтеруді" азайтады және жылу сорғысының тиімділік коэффициентін (COP) екі есеге арттырады, себебі сорғы жерден суық емес, жылу жинақтағыштан жылумен басталады.
Ағаштан жасалған шөппен жылыту
Ағаш пеллетасын жылыту және ағашпен жылыту жүйелерінің басқа түрлері газ желісіне қосылмаған үй-жайларды жылытуда ең үлкен табысқа жетті, көбінесе бұрын олар дизель отыны немесе көмірмен жылытылған. Қатты ағаш отынына арнайы үлкен сақтау алаңы қажет, ал арнайы жылыту жүйелері қымбатқа түсуі мүмкін (бірақ көптеген Еуропа елдерінде осы бастапқы шығындарды өтеуге арналған гранттар бар). Отынның төмен құны Еуропада ағашпен жылытудың 3-ден 5 жылға дейін өтелу мерзіміне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Үлкен отын сақтау қажеттілігіне байланысты, ағаш отыны қалалық тұрғын үйлерде немесе газ желісіне қосылған үй-жайларда осылайша аз қызығушылық тудыруы мүмкін (бірақ газ бағасының өсуі және жабдықтаудың тұрақсыздығы ағаш отынын бәсекеге қабілетті етуде). Сондай-ақ, ағашпен жылытудан туындайтын ауаның ластануына, әсіресе майда бөлшектерге қатысты алаңдаушылық күшейіп келеді.
Жаңартылатын табиғи газ
Жаңартылатын табиғи газ – биомассадан алынып, табиғи газға ұқсас сапаға жеткізілген газ. Сапасын табиғи газ деңгейіне дейін арттыру арқасында, осы газды қолданыстағы газ желісі арқылы тұтынушыларға тарату мүмкін болады. Нидерланды Энергия зерттеу орталығының мәліметінше, жаңартылатын табиғи газ "жылу және электр станцияларында немесе жергілікті күйдіру қондырғыларында биомасса қолданылғандағы баламалардан арзан". Энергия бірлігінің құны "қолайлы масштаб пен жұмыс уақыты" арқасында төмендейді, ал қолданыстағы газ желісі арқылы тарату соңғы пайдаланушының капиталдық шығындарын жояды.
Қалдық судың жылуды қалпына келтіруі
Ыстық суды қайта пайдалану арқылы, пайдаланылған ыстық судан едәуір мөлшерде жылуды қалпына келтіруге болады. Ыстық су көбінесе раковиналарда, душтарда, ванналарда, ыдыс жуғыш және кір жуғыш машиналарда қолданылады. Әдетте, үйдің ішкі ыстық суының 30% душқа жұмсалады. Келіп түсетін таза судың температурасы, әдетте, душтан шығатын суға қарағанда әлдеқайда төмен болады. Арзан жылу алмастырғыш, шығып жатқан судың жылуын пайдаланып, келіп түсетін суық суды жылыту арқылы, әдетте ысырап болатын жылудың шамамен 40% -ын қалпына келтіреді.
Жылуды қалпына келтіру желдеткіші
Жылуды қайтару желдеткіші (ЖҚЖ) – әртүрлі температурадағы екі ауа көзі арасында жұмыс істейтін энергияны қайтару желдеткіш жүйесі. Шығарылатын ауадағы қалдық жылуды пайдалану арқылы, кондиционерлеу жүйесіне берілетін таза ауа алдын ала жылытылады.