Стоимость обогрева частных домов уже давно «кусается». Особенно в тех случаях, когда их площадь немаленькая. Поэтому многие домовладельцы ломают голову над тем, как сэкономить на отоплении или сделать своё жилище теплее без серьёзных затрат. Есть разные способы это сделать. Среди них утепление дома, переход на другие источники энергии (вместо газа дрова или электричество) и отопление только части комнат. Но мало кто задумывается о получении тепла одним из самых естественных способов – от компостной кучи.
Это действительно работает. Существует простая технология, позволяющая получать нагретую воду на протяжении нескольких месяцев. Её можно использовать как для горячего водоснабжения, так и для отопления дома. Реализовать данную идею можно своими руками. Для этого нужны доступные материалы, органические отходы и небольшие знания биохимии. Для тех, кто не собирается вникать в научные тонкости процесса, достаточно просто повторить шаги, изложенные в «инструкции».
Метод Жана Пейна
Ещё в 1970 году французский лесничий полностью обеспечил своё домашнее хозяйство теплом и энергией, получаемой из биогаза. Эта идея пришла к нему после компостирования древесной поросли, от которой он очищал лес. Сначала Жану понадобился гумус для сада. Он решил эффективно использовать поросль, которую обязательно нужно было вырубать, чтобы обезопасить лес от распространения пожаров и остановить истощение лесной почвы. Потом, заметив, что переработка растительности сопровождается выделением тепла и газа метана, Пейнрешил пустить её в дело. Он понял, что это позволяет максимально использовать энергию солнца, которая накапливается в древесной поросли. Так наблюдательный французский лесничий стал изобретателем.
Первое, что создал Жан Пейн – это измельчитель для древесины. Он использовал маховик со стальными ножами, который работал от трактора. После получения мелких древесных частей, изобретатель измельчал их ещё раз до размера щепы или стружки. У него было два варианта использования древесного материала: сжигать в котле/печи для обогрева дома и нагрева воды или заложить компостную кучу и получить не только отопление с горячей водой, но также биогаз и ценное удобрение. Второй вариант показался Пейну намного более выгодным.
Из 40 тонн древесных остатков, которые лесничий со своей командой привёз из леса, можно было получить столько же энергии, сколько от 10 тысяч литров бензина. Но компостирование даст ещё больше. Это самый эффективный способ использования древесных остатков.
Закладка компостной системы обогрева по методу Жана Пейна
Рассмотрим пошагово создание компостной системы обогрева:
1) Выбираем место для биореактора.
Место должно быть на небольшом расстоянии от дома, чтобы горячая вода не проходила большой путь и не остывала. Конечно, можно нанести на трубу хорошую термоизоляцию. Но чем больше расстояние, тем выше дополнительные затраты. К тому же на прогонку воды потребуется больше электроэнергии.
2) Очерчиваем границы кучи.
Можно использовать не только специально измельчённые древесные остатки, но и простые опилки либо стружку, взятые на производстве пиломатериалов. Их нужно выложить в кучу, имеющую форму круга. Для этого определяем центр будущей кучи и забиваем в него кол. Одним концом привязываем к нему верёвку, длина которой соответствует радиусу круга, описывающего границы кучи. К другому концу крепим деревянный или металлический стержень. Он нужен для очерчивания круга, в рамки которого будет засыпаться древесный материал. Чертим границы.
3) Засыпаем слоями.
В очерченные границы насыпается древесная щепа, стружка или опилки. Каждый слой из примерно 30-40 см нужно утрамбовать ногами (утоптать) и полить водой. Она нужна для создания благоприятной среды, в которой микроорганизмы будут активно раскладывать органику.
Дошедшая до нас иллюстрация технологии Жана Пейна не включает в себя использование чего-либо, кроме древесной щепы. Но по логике между слоями следовало бы вносить мочевину (карбамид). Для эффективности – в растворённой форме. Хотя, даже посыпание гранулами будет хорошо работать.
Мочевину можно заменить навозом или куриным помётом. В этих веществах много азота – элемента, которого не хватает при компостировании опилок, стружки и щепы. Азот необходим микроорганизмам, которые перерабатывают древесную органику. При его достаточном количестве куча быстро разогревается и стабильно поддерживает высокую температуру, которая нагревает воду.
4) Ставим биореактор.
Этот пункт можно пропустить, если вам нужна только горячая вода для отопления и хозяйственных нужд. Получение биогаза – непростое дело, требующее больше знаний, оборудования и действий, чем нагревание воды за счёт биохимических процессов. Жан Пейн использовал потенциал компостногобиореактора по максимуму, получая:
• горячую воду;
• биогаз для приготовления пищи;
• ценный компост для выращивания растений.
Тема получения биогаза раскрыта в данной статье.
Технология французского энтузиаста включала в себя установку большой металлической бочки-септика в центре будущей кучи на утоптанный слой щепы высотой до 1 м. В септик насыпается полуперепревший компост с водой и герметично закрывается крышкой сверху. В нём остаётся место для воздуха, незаполненное компостом. При этом внутри бочки-септика есть небольшой патрубок, расположенный в верхней части. А снаружи подключена труба, которая ведёт наружу. По ней будет выходить биогаз метан.
5) Укладываем трубу.
Вокруг септика в виде спирали укладывается пластиковая труба, по которой будет циркулировать вода, нагреваясь за счёт результата работы микроорганизмов. В итоге труба находится внутри горы из щепы по несколько витков на разных уровнях – снизу доверху. На каждую спираль из трубынасыпается следующий слой древесных остатков.
6) Подсоединяем трубу к водопроводу/отоплению.
Последний этап – подключение выходящей из кучи трубы к коммуникациям дома. Это можно сделать как самостоятельно, так и с помощью специалистов. Для подачи воды также нужно подключить насос. Хотя даже без него будет происходить циркуляция за счёт силы подачи холодной воды.
Внутри кучи вода разогревается до 50-60 градусов. Если учесть, что во время транспортировки температура немного может упасть, можно получить 40-50 градусов на выходе в доме. Этого достаточно для горячего водоснабжения, но маловато для отопления плохо утеплённого дома. Но с хорошим утеплением такой температуры хватит для поддержания комфортной температуры в жилище. В южных районах зимой можно получить все 60 градусов (как и летом).
Герметично закрывать биореактор не нужно – микроорганизмы перерабатывают древесину с выделением тепла только при доступе воздуха. Такая куча будет горячей даже в морозы. Главное, чтобы внутри было достаточно влажно и хватало азота для активных процессов переработки.
Готовая куча имеет форму усечённого конуса с небольшой разницей между нижней и верхней стороной. Это делает её устойчивой. Если придать биореактору форму цилиндра и не установить поддерживающий каркас, щепа может осыпаться сверху. Жан Пейн потратил на свой вариант 40 т щепы и 20 т воды. Объём кучи составил 80 куб. м. Такой биореактор работал 2 года, давая горячую воду и биогаз. По оценкам специалистов, такой способ даёт в 5 раз больше энергии, чем при сжигании того же количества древесных остатков. Но это ещё не всё. На выходе ещё остаётся ценный компост, который даёт питание растениям.
Размеры кучи французского лесника впечатляют. Наверняка, такое количество древесных остатков у нас могут насобирать лишь единицы. Для этого нужна техника и немало времени. Но не расстраивайтесь, можно заложить биореактор поменьше – он тоже будет работать. Опыт изобретательного француза переняли немцы, создавшие свой вариант компостного генератора тепла. Имя ему Biomeiler. О нём речь пойдёт в следующем разделе.
Biomeiler – современные последователи Жана Пейна
Данный термин означает компостный обогреватель или органическая печь. Хотя дословный перевод с немецкого языка означает: bio – био, органическая; meiler – куча.Биомейлер (Биомайлер) – это технология, которая используется по всему миру. Изучив опыт Жана Пейна и вооружившись научными знаниями, немцы разработали её для того, чтобы люди могли перерабатывать органику по самой эффективной схеме.
На самом деле использование тепла от компостной кучи – это не новость. С давних пор этим занимаются животные! Люди не раз замечали вмятины на компостных кучах, которые были сделаны дикими кабанами. Другие звери тоже заметили, где можно найти тепло в холодное время года. Но люди не использовали весь потенциал «зажжённой» органики, потому что не обладали достаточными знаниями. Теперь, когда научно-технический прогресс открыл перед человечеством невиданные возможности, мы можем не только пользоваться традиционными источниками энергии/тепла, но и применять научные знания во благо себе и природе.
Об отоплении с помощью компоста знают многие опытные огородники, выращивающие ранние культуры в теплицах. Давно не секрет, что разлагающаяся органика не только повышает температуру в закрытом грунте, но и питает растения углекислым газом. Но мало кто использует биогенератор для длительного обогрева, потому что для этого нужно много древесных остатков и достаточно места в теплице.
Выделение тепла также происходит во время давно известного процесса заготовки кормов для КРС – силосования. Правда, там превалируют микроорганизмы, которые не разлагают, а консервируют сочный корм. А сильное нагревание бурта приводит к потере питательных веществ. То есть включаются процессы, подобные тем, которые происходят в компостной куче.
Рассмотрим подробнее технологию Биомайлер:
1) Подготовка места.
Древесная органика будет укладываться наподготовленное основание. Снизу будущий компостный курган должен иметь доступ воздуха. Его обеспечивают разными способами:
• дренажом (из различных доступных материалов);
• укладкой гофрированных труб на дно кургана (для поступления воздуха).
В первом случае на дно можно положить грубые растительные остатки, которые будут долго перегнивать (куски веток, толщиной от 1 до 5 см). Или использованные деревянные поддоны. Во втором – на выравненное основание кладётся укрывной материал, препятствующий проникновению жидкости в почву (чтобы питательные вещества не вымывались из кучи) и упрощающий сбор готового компоста в будущем. А сверху укладываются гофрированные трубы с перфорацией (дырочками), диаметром 10-15 см. Они будут обеспечивать доступ кислорода снизу. Использование укрывного материала не обязательно, поскольку это один из возможных вариантов реализации технологии Биомайлер.
Основание для кучи может быть разной формы – круглой, квадратной/прямоугольной (если есть каркас) или эллипсоидной. Главное, чтобы ширина и высота готового кургана была не менее 1.5 м. То есть если форма эллипсоидная или прямоугольная, в самом узком месте не должно быть меньше полутора метров. Такие параметры обусловлены тем, что иначе куча не будет достаточно разогреваться и удерживать высокую температуру на протяжении длительного периода.
Максимальные размеры не ограничены, когда в куче есть дополнительная аэрация. Без неё рекомендуют делать курган не выше и не шире 2.5 м. Поскольку можно организовать доступ воздуха с помощью перфорированных труб внизу и в центре, теоретически можно сделать любой размер обогревающей кучи. Но на практике мало кто использует большое количество органики – его не так-то просто собрать. Для улучшения аэрации любой обогревающий компостный курган периодически дырявят металлическим стержнем. Но аккуратно, чтобы не повредить находящиеся внутри трубы с водой.
Основание можно сделать больше будущего кургана на размер утепляющего слоя, который может быть из тюков соломы, сена или просто щепы. Это примерно от одного до полутора метров (зависит от величины кучи).
2) Установка сетки.
В технологии Biomeiler органика складывается не так, как это было у Жана Пейна. Компостную кучу поддерживает каркас из металлической сетки с довольно большой квадратной ячейкой – от 10 см. Он необходим для удержания органических остатков, придания ей устойчивой формы. Для того чтобы щепа не выпадала, внутрь каркаса на сетку крепится какой-либо неорганический материал, пропускающий воздух. Например, затеняющая сетка, агроволокно или дышащая строительная мембрана.
Поступление воздуха очень важно для аэробной переработки органики, которая сопровождается выделением тепла. Если металлическая сетка каркаса имеет мелкие ячейки любой формы, то дополнительный материал можно не применять.
Установка сетки – не обязательное мероприятие. Курган-биомайлер можно укладывать без каркаса, как у Жана Пейна. В регионах с холодной зимой снаружи его можно обложить тюками сена для дополнительной теплоизоляции.
3) Укладка нижнего слоя.
На дренаж или заранее уложенные гофрировано-перфорированные трубы насыпают первый слой растительных остатков. Для длительного перегнивания с выделением тепла используются измельчённые древесные и грубые растительные части, богатые углеродом. Их соотношение должно быть не менее 70%. 20-30% могут составлять зелёные остаткирастений, которые содержат много азота, необходимого для эффективной работы микроорганизмов. Если их нет, в кучу между слоями нужно вносить навоз, помёт или мочевину. Они позволяют разлагать целлюлозу, из которой состоит древесина.
Нижний слой органики может быть произвольной высоты – от 30 до 70 см.
4) Укладка труб.
Подобно тому, как делал Жан Пейн, внутрь компостного кургана укладываются трубы для воды. Есть два способа их размещения:
• в виде так называемого сердечника, который занимает центральную часть кучи, где держится самая высокая температура;
• в виде спирали почти по всей площади кучи на разных уровнях, как у Жана Пейна.
В первом случае после окончания переработки органики проще разобрать кучу, но объём нагреваемой воды меньше. Его хватает лишь для хозяйственных нужд. Для отопления этой воды мало. Если забирать её чаще, температура невысокая. Второй вариант укладки позволяет получить больше горячей воды. При этом из кучи выводится максимум тепла.
Сердечник наматывается вокруг тут же укладываемой щепы, которая в итоге имеет форму цилиндра. Процесс занимает немного времени и является не трудоёмким. Труднее и дольше укладывать трубу в виде спирали/змеевика. Это делается так же, как у Жана Пейна. Важно не выводить внешний виток близко к краю кучи, потому что там температура ниже.
Расстояние между витками в змеевике должно быть 15-20 см. Для того чтобы труба держалась в одной плоскости применяют два способа:
• временно укладывают сверху несколько пустотелых строительных блоков;
• наматывают змеевик на металлическую сварную сетку и прикрепляют проволокой.
Строительные блоки удерживают трубу от смещения в любой плоскости. После засыпания слоя по уровню блоков их вытягивают, заполняя пустоты органикой. Если для фиксации трубы используется сетка, монтаж производится вместе с нею. Древесные остатки накладываются сверху.
Для создания биореактора берут гибкие полиэтиленовые трубы. Если верхняя часть кургана будет уже нижней, количество витков спирали постепенно уменьшают, сохраняя минимальное расстояние между трубами. При одинаковой ширине число витков одинаково на каждом уровне. Так делают в кучах любой формы, оснащённых имеющих внешнимкаркасом.
5) Засыпка основной части органики.
В зависимости от выбранного способа укладки трубы, по-разному производится заполнение кучи органическими остатками. В случае с сердечником сначала засыпается центральная часть, а потом добавляется всё остальное. При спиральной укладке органика располагается слоями, на каждом из которых кладутся трубы. Верхний слой, закрывающий последнюю спираль, должен быть не менее 50 см.Внешние стороны кургана можно закрыть тюками соломы или древесной щепой для теплоизоляции. Это позволит лучше сохранять тепло в куче. Толщина теплоизолирующего слоя – 50-60 см.
6) Установка циркуляционного насоса.
Насос необходим для снабжения дома горячей водой. Его установка производится на последнем этапе создания биореактора. С помощью насоса необходимо прогнать воду по системе, чтобы в ней не образовалось воздушных пробок. Они снизят эффективность системы. В дальнейшем насос нужен для использования воды в системе отопления и водоснабжения.
7) Проверка системы.
После работ по монтажу труб, подключению насоса и засыпке органики нужно не только прогнать воду, но и проверить качество соединений и всей системы в целом. Важно, чтобы нигде не протекало, не было трещин и каких-либо ошибок.
Параметры и условия для эффективного компостирования
В кургане должна быть влажность 50-70%. При её уменьшении процессы компостирования замедляются, и температура внутри кучи снижается. Чтобы восстановить прежние параметры, необходимо добавить воды до нужного соотношения.
Четыре температурных стадии при компостировании:
1) Минимальная температура.
В первые дни в работу включаются низкотемпературные бактерии. Эта стадия длится до 10 дней.
2) Разогрев.
За органику берётся другая группа бактерий, которая выдерживает до 50 градусов тепла. Данная стадия более длительна, время зависит от разных факторов (размера кургана, органического наполнителя, внешней температуры, влажности, степени аэрации и т.д.).
3) Максимум тепла.
Температура внутри кучи может быть до 70 градусов. Это самая интенсивная стадия переработки органики, в процессе которой используется много воды. Она может быть значительно короче предыдущей, если куча небольшая.
4) Затухание.
Температура внутри кургана достигает максимум 40 градусов. Из-за недостатка воды или азота процессы переработки заметно замедляются. Данная стадия может растягиваться надолго.
Для того чтобы управлять температурой и не допускать сильного замедления гниения, можно увлажнять кучу. Но третья стадия может быстро истощить курган, приведя к затуханию процессов переработки. Здесь поможет постоянное использование нагревающейся воды, которое будет снижать температуру внутри и тормозить стремительное гниение.
Таким образом, для управления процессами нужно:
• заложить достаточное количество азотистых соединений, чтобы гниение не замедлилось и не прекратилось;
• с той же целью поддерживать влажность внутри кучи;
• постоянно использовать нагретую воду, чтобы максимальная стадия не истощила биореакторраньше времени.
Сырьё для компостного биореактора
В курган-компостер можно засыпать следующие органические остатки:
• остатки после деревообработки: щепу, опилки, стружку;
• любую измельчённую древесину;
• солому, сено;
• сухие стебли подсолнечника и кукурузы;
• любые зелёные растительные остатки.
При закладке кургана основной частью должна быть измельчённая древесина. В ней много целлюлозы, которая разлагается микроорганизмами. Высокой температуры, которая держится месяцами, можно достичь только на таком «топливе». Оно может перерабатываться в среднем до 18 месяцев. В больших курганах, как у Жана Пейна – до двух лет.
Биореактор нужно заполнять только измельчённой древесиной с добавлением азота (навоза, мочевины) либо в пропорции 75% на 25%, где меньшее количество – это зелёная растительность.
С помощью компостного биореактора можно отапливать дома, теплицы, курятники, свинарники, мастерские и гаражи. Это самое эффективное использование органических ресурсов, которые в прямом смысле валяются под ногами. Ими завалены наши леса. Бесплатное сырьё, которое зачастую просто сжигается или выбрасывается, не сложно превратить в тепловую энергию и ценный компост. Нужно только не лениться, чтобы собрать его и доставить на свой участок. Затраты на создание биореактораокупаются многократно. Это абсолютно безотходное производство, которое не вредит природе.
Данная технология удивляет своей простотой и совершенством, позволяя стать автономным, снизить зависимость от постоянно дорожающих ресурсов – газа и электричества. Попробуйте реализовать её на своём участке!
Пока нет комментариев. Будьте первым!