X

Электроотопление частного дома своими руками: 6 решений с разным экономическим эффектом

Тема этой статьи — электроотопление в частном доме. В ней я собираюсь рассказать о шести разных схемах обогрева электричеством, описать экономический эффект от применения каждой из них и азы монтажа отопления в каждом конкретном случае. Приступим.

Электрическая котельная.

Электрическая котельная.

Почему электроэнергия

Самым экономичным источником тепла для автономного отопления был и остается магистральный газ.

В его отсутствие остальные источники тепла по дешевизне киловатт-часа выстроятся в следующем порядке:

  1. Дрова с результатом 90 коп/КВт-ч;
  2. Пеллеты (1,4 руб/КВт-ч);
  3. Уголь (1,6 руб/Вт-ч);
  4. Дизтопливо (3 руб/КВт-ч);
  5. Электроэнергия (4-5 руб/КВт-ч).

Магистраль — не единственный источник газа. Пропан-бутан в газгольдере или баллонах тоже может питать газовый котел. Но он лишит газовую систему отопления ее экономичности: при использовании газгольдера цена киловатт-часа вырастет примерно до 2,3, баллонов — до 3,2 рублей за киловатт-час.

Монтаж газгольдера для автономного газоснабжения частного дома.

Монтаж газгольдера для автономного газоснабжения частного дома.

Так почему же мы говорим именно об электрическом отоплении? В чем оно превосходит дровяной котел или угольную печь?

В удобстве эксплуатации.

В отличие от твердотопливных котлов, электроотопление частного дома не требует закладки новой порции топлива раз в несколько часов и периодической чистки зольника.

У дизельного отопительного оборудования оно отыгрывает очки за счет отсутствия шума горелки, продуктов сгорания и необходимости хранить в доме большой запас топлива.

Эксплуатация газгольдера требует больших расходов на стадии его монтажа и выделенного под установку газохранилища участка. В процессе эксплуатации газобаллонной станции владельцу придется еженедельно возить баллоны на заправку.

Чем больше баллонов подключено к газобаллонной станции, тем реже нужна их заправка.

Чем больше баллонов подключено к газобаллонной станции, тем реже нужна их заправка.

Мало того: все электрические нагревательные установки допускают управление термостатом, то есть гибкую регулировку мощности в зависимости от температуры воздуха в доме.

Путем небольшой модификации к списку их функций легко добавить программирование недельных и суточных циклов, что обеспечит дополнительную экономию. Скажем, термостат может снижать температуру воздуха на ночь и в рабочее время.

Электроотопление допускает удобный контроль температуры по выносному термостату.

Электроотопление допускает удобный контроль температуры по выносному термостату.

А можно всех посмотреть

Итак, какими способами можно использовать электроэнергию для обогрева?

Схема 1: котел и радиаторы

Перед нами классическая схема водяной отопительной системы — электрический котел и несколько конвекционных отопительных приборов (радиаторов или водяных конвекторов), соединяющихся розливом и подводками.

Котел может относиться к одному из трех типов:

  1. ТЭНовый. За нагрев отвечает батарея трубчатых нагревательных элементов, помещенных в герметичный бак. Их раздельное включение обеспечивает ступенчатую регулировку мощности;
Устройство ТЭНового котла.

Устройство ТЭНового котла.

Проблема этого типа котлов — образование накипи на ТЭНах, постепенно снижающей их теплоотдачу и приводящий к выходу нагревателя из строя вследствие перегрева.

Накипь на трубчатых нагревателях.

Накипь на трубчатых нагревателях.

  1. Электродный. Вода нагревается при протекании через нее тока. Механизм нагрева — тот же, что и у любого нагревательного элемента: проходя через проводник с высоким сопротивлением, ток приводит в движение заряженные частицы, что вызывает нагрев среды;
Электродный котел (слева от циркуляционного насоса).

Электродный котел (слева от циркуляционного насоса).

Недостаток электродного котла — возможность работы только с питьевой водой со строго определенным содержанием солей. Рассол вызовет короткое замыкание между электродами, а дистиллированная вода или тосол являются диэлектриками. Кроме того, электроды постепенно растворяются в электролите и нуждаются в периодической замене.

  1. Индукционный. Нагрев в помещенном в диэлектрический корпус ферромагнитном сердечнике вызывается вихревыми токами, наведенными намотанной на корпус катушкой индуктивности. Прибор лишен каких-то специфических проблем, исключительно надежен и долговечен.
Мини-котельная с индукционным котлом.

Мини-котельная с индукционным котлом.

Вопреки заявлениям продавцов, ни один из типов электрокотлов не выделяется экономичностью на фоне остальных. На производство одного киловатт-часа тепла при прямом нагреве тратится ровно 1 КВт-ч электричества.

Исаак Ньютон напоминает: закон сохранения энергии никто не отменял.

Исаак Ньютон напоминает: закон сохранения энергии никто не отменял.

Реальный КПД котла может быть меньше 100% только при сочетании двух факторов:

  • Отсутствии теплоизоляции котла и розлива;
  • Выносе котла за пределы отапливаемого помещения. Если котельная находится внутри дома, все рассеивающееся в воздухе тепло будет идти на нужды отопления.

Обвязка котла тоже ничем не отличается от таковой при монтаже отопительной системы на твердотопливном или дизельном приборе. В нее входят:

Циркуляционный насос. Он обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя и равномерный нагрев отопительных приборов.
 att1485195951 Расширительный бачок. При нагреве теплоноситель увеличивается в объеме и может разорвать трубы и радиаторы. Бачок вмещает его избыточный объем благодаря большей по сравнению с жидкостями сжимаемости находящегося в нем воздуха или азота.
 att1485195952 Предохранительный клапан. Он сливает в дренаж избыточный объем теплоносителя при превышении критического давления. Срабатывание клапана говорит о слишком малом объеме расширительного бака.
 att1485195954 Манометр. Он позволяет визуально контролировать текущее давление в контуре.
 att1485195955 Автоматический воздушник. Он сбрасывает в атмосферу попавший в контур воздух и избавляет систему отопления от мешающих циркуляции воздушных пробок.

Многие ТЭНовые котлы снабжаются собственным расширительным бачком, насосом и группой безопасности, расположенными в их корпусе. Фактически, прибор превращается в полноценную котельную и может быть подключен непосредственно к розливу отопительной системы.

Мини-котельная подключена прямо к розливу отопления. Вся обвязка находится внутри корпуса.

Мини-котельная подключена прямо к розливу отопления. Вся обвязка находится внутри корпуса.

Оценка

Камрады, использование электрокотла с радиаторами водяного отопления — наиболее неразумное решение сразу с нескольких точек зрения.

Вот его недостатки.

  • Дорогой монтаж. К стоимости котла и радиаторов добавляется стоимость труб, дросселей и монтажных работ;
  • Максимальная стоимость тепла. Помимо дороговизны киловатт-часа тепла, владелец получает его нерациональное распределение в отапливаемом объеме. Теплый воздух собирается под потолком, что приводит лишь к росту потерь через крышу. На уровне пола воздух на 5-10 градусов холоднее;
  • Минимальная отказоустойчивость. Выход котла из строя автоматически оставляет дом без отопления.

Схема 2: котел, радиаторы и теплоаккумулятор

От предыдущей схемы эта отличается лишь тем, что включает в себя теплоаккумулятор. Так называется теплоизолированный бак большого объема, вмещающий от 200 до 3500 литров воды и снабженный несколькими выводами.

Теплоаккумулятор: внешний вид и разрез.

Теплоаккумулятор: внешний вид и разрез.

Справка: при нагреве на 40 градусов 3000 литров воды накапливают 175 КВт-ч энергии.

Теплоаккумулятор подключается между двумя контурами, соединяющими его с котлом и с отопительными приборами. Каждый контур снабжается собственным циркуляционным насосом.

Принципиальная схема отопления с теплоаккумулятором.

Принципиальная схема отопления с теплоаккумулятором.

Как работает такая схема?

  • Во время действия ночной тарифной зоны работающий на максимальной мощности электрокотел греет воду в теплоаккумуляторе. Часть тепла расходуется на поддержание температуры в доме;
  • Днем, во время действия более дорогого тарифа, котел отключен. Накопленное тепло постепенно расходуется на обогрев дома.

Оценка

По данным на 2017 год для Москвы и Московской области дневной и ночной тарифы различаются более чем в три раза (6,19 против 1,79 рубля). Экономия очевидна и более чем заметна. В минусы решения можно записать разве что необходимость выделить место под массивный накопительный бак.

Дневные и ночные тарифы на электроэнергию.

Дневные и ночные тарифы на электроэнергию.

Схема 3: распределенное отопление

Суть решения — отопление дома не одним электрокотлом с разводкой теплоносителя, а отдельными электрическими конвекторами или масляными радиаторами для каждого помещения.

Отопление дома настенными электроконвекторами.

Отопление дома настенными электроконвекторами.

Оценка

Экономичность решения практически не изменится на фоне традиционного водяного отопления с электрокотлом: перед нами все те же приборы прямого нагрева с неравномерным распределением температуры воздуха в объеме помещения.

Однако выигрыш все же будет:

  • Выше отказоустойчивость. Если один конвектор вышел из строя, это не отразится на работе остальных приборов;
  • Меньше расходы на монтаж. Нам нужно приобрести только недорогие нагревательные приборы и подключить их к розеткам. Котел и трубы не нужны;
  • Мягче требования к проводке. Вместо одного прибора с потреблением 12 — 24 киловатта она нагружена несколькими с мощностью в пределах 2 КВт. Раз так — не нужны три фазы и выделенная линия с большим сечением проводника для подключения котла.
Прибор подключается к обычной электропроводке и не перегружает ее.

Прибор подключается к обычной электропроводке и не перегружает ее.

Справка: для скрытой медной проводки сечение рассчитывается как 1 мм2 на ток в 10 А.

Схема 4: теплые полы

Что такое теплый пол?

Это схема отопления, при которой в роли отопительного прибора выступает вся поверхность чистового напольного покрытия.

Нагревательные элементы могут быть разными:

  • Уложенные в стяжку трубы с циркулирующим по ним теплоносителем;
Трубы теплого пола подготовлены к укладке стяжки.

Трубы теплого пола подготовлены к укладке стяжки.

  • Греющий кабель в стяжке или под кафелем, в слое плиточного клея;
  • Пленочный нагреватель под ламинатом, паркетом или линолеумом.

Внутрипольное водяное отопление с электрокотлом, на мой взгляд, не лучший выбор — его монтаж связан с необходимость монтировать сложную коллекторную разводку, согласовывать циркуляцию в нескольких независимых контурах и заливать армированную стяжку. Оно оправданно лишь при использовании водяного теплого пола в качестве отопительного прибора в схеме с теплоаккумулятором.

Коллекторы водяного теплого пола.

Коллекторы водяного теплого пола.

Проще всего в монтаже пленочный нагреватель: он не требует проведения «мокрых» строительных работ. Для укладки теплого пола достаточно снять чистовое покрытие.

Вот порядок его укладки:

 att1485195961 Обжимаем клеммы на токоведущих жилах нагревателя и на проводе питания. Изолируем клеммы и срезы токоведущих дорожек битумными накладками.
 att1485195962 Укладываем на пол пенофол толщиной 2-3 мм отражающим слоем вверх. Он минимизирует потери на нагрев основания.
 att1485195963 Укладываем в слой пенофола термодатчик и подключаем его к установленному на стену терморегулятору.
 att14851959631 Подключаем провода питания (соединяющие термодатчик с нагревательным элементом и сетью).
 att1485195964 Проверяем нагрев и, если все в порядке, укладываем чистовое покрытие.

Несколько нюансов:

  • Максимальная нагрузка на терморегулятор не должна быть больше 3600 ватт. При большей мощности теплого пола формируется несколько независимых цепей питания с собственными терморегуляторами;
  • Между ламинатом или паркетом и пленочным нагревателем стоит проложить слой плотного полиэтилена. Пленка не создаст препятствий потоку тепла, зато исключит попадание воды к клеммам;
  • Под мебелью греющая пленка не укладывается. При недостаточном теплоотводе она может выйти из строя вследствие перегрева.
У стен остаются просветы под мебель.

У стен остаются просветы под мебель.

Оценка

Теплые полы любого типа остаются классическим прибором прямого нагрева. Однако, кроме субъективного комфорта, они способны обеспечить заметную экономию на фоне конвекционных приборов за счет уменьшения средней температуры в отапливаемом помещении.

Как теплый пол помогает снизить температуру и не вызовет ли снижение дискомфорта у обитателей дома?

Распределение температуры в нашем случае совсем иное, чем при конвекционном отоплении:

  • На полу она максимальна (22 — 25С);
Самая теплая область - над полом.

Самая теплая область — над полом.

  • Под потолком воздух остывает до 16-18С.

Поскольку мы подчиняемся гравитации и ходим по полу, мерзнуть не придется, а вот потери через перекрытие заметно сократятся.

Схема 5: обогрев ИК-излучением

Инфракрасные обогреватели, как и электроконвекторы, применяются для распределенного электроотопления. Каждый из них подключается независимо от остальных и может быть при необходимости легко заменен.

Приборы могут быть высокотемпературными (с помещенной внутрь кварцевой трубки спиралью) или низкотемпературными (разнообразные кварцевые, стеклянные и металлические панели, пленочные обогреватели и т.д.).

Это не панно. На фото - стилизованный под него пленочный инфракрасный обогреватель.

Это не панно. На фото — стилизованный под него пленочный инфракрасный обогреватель.

Как смонтировать инфракрасное электроотопление своими руками?

Инструкция очень проста.

При монтаже нагревателей нужно учитывать всего два ограничения:

  • По сечению проводки. Она не должна быть тоньше 1 мм на 10 ампер пикового тока (при напряжении 220 вольт соответствует 2200 ваттам мощности);
  • По нагреву любых предметов и поверхностей из горючих материалов. Их нельзя размещать ближе метра от высокотемпературного источника тепла.

Оптимальное размещение ИК-обогревателей — на потолке. В этом случае тепловое излучение будет нагревать преимущественно пол и предметы мебели в нижней части помещения.

Потолочные инфракрасные панели.

Потолочные инфракрасные панели.

Оценка

Нагрев пола ИК-лучами приводит к тому, что владелец получает функциональный аналог теплого пола с присущим ему рациональным распределением температур в объеме комнаты. Источниками тепла становятся пол и все предметы в нижней части отапливаемого объема.

Знакомое распределение тепла, не правда ли?

Знакомое распределение тепла, не правда ли?

Однако это не все. Тепловое излучение наряду с полом и мебелью нагревает одежду и кожу находящегося в зоне действия излучателя человека. Ему становится тепло при более низкой температуре воздуха. Зона комфорта смещается вниз с 24 — 25 до 14 — 16 градусов.

Обогрев ИК-обогревателями уличного кафе.

Обогрев ИК-обогревателями уличного кафе.

Насколько большую экономию обеспечит такое снижение средней температуры?

Поскольку потери тепла через стены, окна и крышу пропорциональны разнице температур по обе стороны ограждающих конструкций, при 0С на улице переход от конвекционного к инфракрасному отоплению даст снижение расходов на электричество в 25/14=1,78 раза.

Экономия налицо.

Экономия налицо.

Схема 6: тепловые насосы

Все описанные выше решения на фоне традиционного электроотопления носили эволюционный характер, поскольку использовали прямой нагрев. Напомню, обеспечивающий киловатт-час тепла на киловатт-час потраченного электричества.

Тепловой насос работает иначе. Электроэнергия расходуется компрессором, обеспечивающим перекачку тепла внутрь дома. Тепло отбирается у более холодной среды — окружающего воздуха, грунта или воды (в незамерзающем водоеме или скважине).

Внешний блок воздушного теплового насоса.

Внешний блок воздушного теплового насоса.

Вот полный цикл работы прибора:

Цикл работы теплового насоса.

Цикл работы теплового насоса.

  1. Компрессор сжимает фреон;
  2. Тот при росте давления из газа превращается в жидкость и нагревается;
  3. Лишнее тепло отбирается у фреона теплообменником и используется для нагрева воздуха в помещении;
  4. После теплообменника хладагент попадает к расширительному клапану. При падении давления он возвращается в газообразное состояние и остывает на несколько десятков градусов;
  5. Фреон с температурой намного ниже 0С проходит еще один теплообменник, где отбирает избыточное тепло у окружающей среды. Да, она не отличается высокой температурой, но хладагент-то еще холоднее!
  6. Холодный газ поступает к компрессору. Начинается новый цикл.

Такая схема позволяет получить до 7 киловатт тепла на киловатт мощности компрессора.

Большая часть тепла отбирается у окружающей среды.

Большая часть тепла отбирается у окружающей среды.

У отопления дома тепловым насосом есть несколько, скажем так, особенностей:

  • Падение эффективности (читай — теплоотдачи на единицу электрической мощности) при уменьшении разности температур между теплообменниками. Если внешняя среда остывает или нагревается воздух в комнате, за отопление приходится платить больше;
Тепловая эффективность насоса "воздух-вода" в зависимости от температур уличного воздуха и теплоносителя.

Тепловая эффективность насоса «воздух-вода» в зависимости от температур уличного воздуха и теплоносителя.

Поэтому греющие жидкий теплоноситель приборы используются с системами водяного теплого пола или низкотемпературного конвекционного отопления с температурой воды не выше 55С.

С тепловыми насосами используются низкотемпературные схемы отопления.

С тепловыми насосами используются низкотемпературные схемы отопления.

  • Высокая стоимость монтажа. Геотермальный насос (отбирающий тепло у почвы ниже уровня промерзания) требует бурения глубоких скважин. Альтернатива — укладка в котлован горизонтального коллектора.

При этом под него придется отвести участок с площадью, втрое превышающую отапливаемую.

Укладка в котлован горизонтального коллектора теплового насоса.

Укладка в котлован горизонтального коллектора теплового насоса.

Водяной насос привязан к незамерзающему водоему (согласитесь, что на большей части территории России это редкость).

Укладка теплообменника в незамерзающий проточный водоем.

Укладка теплообменника в незамерзающий проточный водоем.

Вместо водоема в качестве источника тепла можно использовать грунтовые воды из скважины с достаточно высоким дебитом. Отработанная вода сливается во вторую скважину — дренажную;

  • Ограниченный диапазон рабочих температур. Тепловой насос может работать при температуре внешней среды не ниже -25С. Ограничение связано с температурами фазовых переходов существующих хладагентов.
В сильный мороз воздушные тепловые насосы вынужденно простаивают.

В сильный мороз воздушные тепловые насосы вынужденно простаивают.

Оценка

Уменьшение стоимости киловатт-часа тепла в скромные 3 раза уже уравнивает эксплуатационные расходы отопления тепловым насосом с твердотопливными котлами. Смею заметить — при несравнимом удобстве эксплуатации.

Лучшие модели приборов обеспечивают подачу 6-7 киловатт тепла на КВт электрической мощности, что позволяет вплотную приблизиться к стоимости газового отопления.

В регионах с умеренно холодными зимами можно использовать наиболее дешевую разновидность теплового насоса — инверторный кондиционер. При стоимости в пределах 30-40 тысяч рублей лучшие подели недорогих производителей (например, Gree и Cooper&Hunter) могут работать на обогрев при тех же -25С. Даже у нижней границы рабочей температуры теплоотдача на киловатт мощности не падает ниже 2,5 КВт.

Самый доступный тепловой насос.

Самый доступный тепловой насос.

Мой дом отапливается именно так. Площадь в 154 квадрата на двух этажах обогревается четырьмя инверторами с общей тепловой мощностью в 14 КВт.

Несколько сухих фактов:

  • Нижняя уличная температура, при которой опробована система обогрева — -21С. В доме поддерживались более чем комфортные +20;
  • Суммарная стоимость покупки и установки четырех инверторов составила 110 тысяч рублей (2013 — 2015 годы);
  • Средний расход ими электричества за зимний месяц — примерно 1500 КВт-ч.
Эффективная тепловая мощность кондиционера при работе на обогрев - 4,1 КВт при электрической мощности 980 ватт.

Эффективная тепловая мощность кондиционера при работе на обогрев — 4,1 КВт при электрической мощности 980 ватт.

Заключение

Как видите, отсутствие газа не ставит крест на дешевом и не требующем постоянного внимания отоплении. Если у вас есть свои соображения по поводу реализации экономного электроотопления — не стесняйтесь делиться ими в комментариях. Успехов, камрады!

загрузка...


Поделиться
Советуем прочитать
Электроотопление частного дома своими руками: 5 схем с дешевым теплом Обогреватели инфракрасного излучения для обогрева помещений: ответы на 9 вопросов по особенностям, подключению и безопасной эксплуатации Лучистое отопление и его особенности


Подписывайся на наши новости Вконтакте!




Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток

Top