X

Экзотические отопительные системы: 3 решения, с которыми вы не знакомы

Тема этой статьи — необычные отопительные системы, по каким-либо причинам малоизвестные широкой публике. Нам предстоит познакомиться с принципами их работы и с оборудованием, обеспечивающим обогрев дома в каждом конкретном случае. Приступим.

В это трудно поверить, но на снимке запечатлен монтаж системы отопления.

В это трудно поверить, но на снимке запечатлен монтаж системы отопления.

В силу традиции

Некоторое время назад после переезда в Крым и покупки дома в Севастополе мне довелось выбирать способ его обогрева. Предыдущим владельцем была смонтировано классическое водяное отопление с электрокотлом (газа в нашем поселке нет). Однако расходы на обогрев электричеством даже при сравнительно демократичных тарифах на электроэнергию оказались вполне сопоставимыми с семейным бюджетом.

Я заинтересовался, чем обогреваются соседние дома. Небольшой опрос, проведенный среди соседей показал, что в качестве альтернативы дорогому электричеству применяются только твердотопливные котлы и печи на дровах и угле.

Двадцать первый век? Не, не слышали.

Двадцать первый век? Не, не слышали.

Но это же неудобно! Растопка твердотопливного источника тепла требуется несколько раз в сутки. К тому же для реализации твердотопливного отопления нужно бурить стену, сооружать дымоход и оборудовать котельную, что нарушило бы уже продуманную планировку жилых помещений.

Неужели у электрических и твердотопливных котлов в отсутствие магистрального газа нет альтернатив?

Разумеется, они есть. Куда более дешевые в эксплуатации по сравнению с ТЭНовым котлом и удобные по сравнению с отопительной установкой на твердом топливе. Нужно лишь преодолеть инерцию мышления и привычку к шаблонам.

Не беда.

Не беда.

Зерна от плевел

Для начала давайте отсеем весь мусор — системы отопления, которые позиционируются как экономичные, но на практике таковыми не являются. Сюрприз!

Маркетологи ради роста продаж вполне способны на искажение фактов и прямую ложь:

  • Индукционные и электродные котлы — это обычные электрические приборы прямого нагрева. Они ничуть не экономичнее ТЭНовых отопительных установок. Для получения киловатта тепловой энергии любой нагревательный прибор должен потратить киловатт электричества;
Индукционный котел исключительно надежен. Но экономичностью он ничем не отличается от ТЭНового собрата.

Индукционный котел исключительно надежен. Но экономичностью он ничем не отличается от ТЭНового собрата.

Это прямо следует из закона сохранения энергии. Поскольку котел не совершает физической работы (то есть не перемещает некую массу против вектора гравитации), все потраченное им электричество, так или иначе, преобразуется в нагрев.

Сэр Ньютон осуждает тех, кто прогуливал физику.

Сэр Ньютон осуждает тех, кто прогуливал физику.

  • То же самое касается электрорадиаторов и электрических конвекторов. Они ничуть не экономичнее котлов, которыми оснащаются традиционные водяные системы. Разница лишь в том, что водяное отопление означает неизбежные потери тепла при транспортировке;
Экономичный электрический радиатор - еще одна сказка для доверчивых простаков.

Экономичный электрический радиатор — еще одна сказка для доверчивых простаков.

Тепло, которое теплоноситель теряет по пути от котла к радиатору, расходуется на обогрев жилого помещения. Исключение — сценарий, в котором электрокотел вынесен в отдельную неотапливаемую котельную. Но в этом случае потери можно минимизировать простой теплоизоляцией труб.

  • Дизельный котел обеспечивает стоимость киловатт-часа тепла в 3-3,4 рубля. Это лишь немногим ниже, чем цена киловатт-часа электроэнергии. При этом владелец столкнется с рядом мелких, но неприятных проблем — запахом солярки, необходимостью хранения запаса топлива и высоким уровнем шума при работе горелки;
Дизельная котельная: шумно и дорого.

Дизельная котельная: шумно и дорого.

Отработанное масло для автомобильных моторов при той же теплотворной способности, что у солярки, обходится в 5-6 раз дешевле. Однако каналы постоянной поставки отработки есть разве что у владельцев и работников СТО и автосервисов.

  • В сопоставимую сумму обойдется тепло, полученное при сжигании сжиженного газа из газгольдера или баллонов. В первом случае владельцу предстоит раскошелится на 200 — 500 тысяч рублей за саму емкость для пропана и ее подземный монтаж, а потом иметь большое и светлое чувство с ее периодическими освидетельствованиями работниками газовой службы. Во втором его ждут еженедельные путешествия в компании полудюжины баллонов для их заправки;
Газобаллонная станция увеличивает автономность отопительной системы до нескольких дней. Потом баллоны нужно заправлять.

Газобаллонная станция увеличивает автономность отопительной системы до нескольких дней. Потом баллоны нужно заправлять.

  • Воздушное отопление любого типа обеспечит незначительную экономию лишь за счет рекуперации: тепло отработанного воздуха, покидающего дом через систему вентиляции, используется для подогрева приточного.

Однако доля вентиляции в общих потерях тепла для типичного частного дома не превышает 15%. Сопоставьте возможную экономию с трудоемкостью и стоимостью прокладки воздуховодов (они монтируются только на стадии строительства или капитального ремонта) — и вы придете к неутешительным выводам.

Воздуховоды системы воздушного отопления.

Воздуховоды системы воздушного отопления.

Эволюция

Итак, наши задачи:

  • Минимальная цена киловатт-часа тепла;
  • Максимальная автономность. В идеале отопительная система должна работать без внимания со стороны владельца, поддерживая в отапливаемых помещениях заданную температуру.

Вначале — немного теории.

Любые разновидности систем отопления должны всего лишь компенсировать потери тепла через перекрытия, окна и стены.

Эти потери определяются:

  1. Качеством утепления;
Утепление фасада может сократить расходы на отопление в 2-3 раза.

Утепление фасада может сократить расходы на отопление в 2-3 раза.

  1. Разницей температуры внутри и снаружи дома. Чем ниже температура в вашем доме, тем меньше вы заплатите за его обогрев.

Как снизить среднюю температуру в помещении без дискомфорта для его обитателей?

Раз: пленочный теплый пол

Что это такое — пленочный теплый пол?

Основной его компонент — пленочный нагреватель. Две медные токоведущие жилы по его краям соединяются между собой угольными дорожками с высоким электрическим сопротивлением. При подаче на нагреватель питания дорожки разогреваются и начинают излучать в инфракрасном диапазоне, нагревая уложенное поверх пленочного нагревателя чистовое покрытие пола.

Главный элемент пленочного теплого пола.

Главный элемент пленочного теплого пола.

Регулировка температуры обеспечивается:

  • Терморегулятором. Это может быть примитивное электромеханическое устройство или сложный электронный прибор с возможностью программирования суточных и недельных циклов (например, снижающий температуру в помещении в рабочее время и повышающий ее к вашему приходу с работы);
Программируемый терморегулятор.

Программируемый терморегулятор.

  • Термодатчиком, контролирующим температуру пола. Он укладывается под пленочный нагреватель.

Позвольте, но это же классический прибор прямого нагрева! Разве он может быть экономичным?

По сравнению с традиционным водяным отоплением — еще как. Экономия достигается за счет существенного снижения температуры в верхней части отапливаемого объема.

Дело в том, что при конвекционном отоплении воздух под потолком всегда нагрет на несколько градусов выше, чем на уровне пола. Но ходим-то мы по полу, а не по потолку! Нагрев перекрытия приводит лишь к бесполезным потерям тепла.

Любые системы внутрипольного отопления являются более экономичными по сравнению с конвекционными именно за счет снижения средней температуры в доме. При этом сохраняется ощущение субъективного комфорта. «Держи ноги в тепле, а голову в холоде», помните?

Температура в отапливаемом помещении при внутрипольном отоплении.

Температура в отапливаемом помещении при внутрипольном отоплении.

Почему из всех разновидностей внутрипольного отопления я рекомендую именно пленочный теплый пол?

Да потому, что он предельно прост в монтаже. Вам не нужно заливать стяжку или класть кафель: достаточно лишь снять линолеум или ламинат и уложить под чистовое покрытие инфракрасную пленку и отражающую подложку (фольгу или пенофол).

Процесс монтажа выглядит так:

  1. Укладываем подложку;

Пенофол кладется фольгой вверх. В этом случае большая часть инфракрасного излучения будет отражаться в сторону комнаты, а не поглощаться утеплителем.

Подложка уложена отражающим слоем вверх.

Подложка уложена отражающим слоем вверх.

  1. Обжимаем клеммы на токоведущих дорожках и зачищенных от изоляции проводах питания. Это можно сделать обычными пассатижами;
Шипы клемм должны проколоть медные дорожки.

Шипы клемм должны проколоть медные дорожки.

  1. Изолируем клеммы и срезы токоведущих дорожек битумными накладками;
Изоляция клеммы на соединении греющей пленки с проводом питания.

Изоляция клеммы на соединении греющей пленки с проводом питания.

  1. Укладываем в вырезанную в подложке ямку термодатчик;
  2. Монтируем терморегулятор;
  3. Подключаем к нему провода питания и термодатчик;
  4. Проверяем нагрев пленки;

Вы не почувствуете нагрев, если будете держать руку на пленочном нагревателе. Он обладает минимальной теплоемкостью, а ваша рука — довольно высокой теплопроводностью. После подачи питания подождите несколько минут, а потом поднесите руку к пленке: вы должны ощутить исходящее от нее тепло.

  1. Если все в порядке — укладываем поверх нагревателя плотную полиэтиленовую пленку (для защиты от возможных протечек) и чистовое напольное покрытие.
Укладка ламината поверх греющей пленки.

Укладка ламината поверх греющей пленки.

Несколько нюансов:

  • В помещении с качественным утеплением пола (настильный деревянный пол по лагам) достаточно мощности пленки в 150 ватт на квадратный метр. При укладке на бетон лучше увеличить мощность до 220 Вт/м2;

Не бойтесь этих цифр: реальное среднее потребление электроэнергии редко превышает 50 ватт на квадрат. Запас по мощности нужен в основном для быстрого нагрева помещения.

  • На один терморегулятор должна приходиться суммарная мощность нагревателя не более 3600 ватт (для пленки с удельном мощностью 220 Вт/м2 это соответствует 16 квадратам). Если потребность в тепле больше, формируется несколько цепей питания с собственными терморегуляторами;
  • Сечение скрытой медной проводки в этом случае рассчитывается как 1 мм2 на 10 ампер пикового тока (или на 2,2 КВт мощности).
Последствия перегрузки проводки очень предсказуемы.

Последствия перегрузки проводки очень предсказуемы.

В моем доме пленочные нагреватели использованы для обогрева рабочих мест. Они уложены под креслами около компьютеров и с минимальными затратами электричества создают ощущение субъективного комфорта даже при сравнительно низкой (16 — 18С) температуре в помещении.

На фото - участок теплого пола под рабочим столом.

На фото — участок теплого пола под рабочим столом.

Два: инфракрасные обогреватели

Классический радиатор отдает большую часть тепла при непосредственном контакте с воздухом. За его равномерное распределение в отапливаемом объеме отвечает Ее Величество Конвекция — перемешивание воздуха восходящим горячим потоком. Именно поэтому радиаторы и конвекторы снабжают развитым оребрением: оно увеличивает поверхность теплового контакта.

Однако если уменьшить площадь поверхности нагревателя и увеличить его температуру, акценты сместятся: он будет отдавать тепло окружающим предметам преимущественно за счет инфракрасного излучения. Именно так работают ИК-обогреватели.

ИК-обогреватель с нагревательной спиралью в кварцевой трубке.

ИК-обогреватель с нагревательной спиралью в кварцевой трубке.

Пардон, но ведь это все то же электрическое отопление с прямым нагревом. Причем вовсе не внутрипольное. Откуда здесь-то взяться экономии?

Вспомните: прибор, излучая в ИК-диапазоне, нагревает окружающие предметы. Установленный на стене или подвешенный к потолку, он будет нагревать, прежде всего, пол и мебель в нижней части комнаты. Они, в свою очередь, станут отдавать избыточное тепло воздуху.

Знакомое распределение температур, не правда ли?

Знакомое распределение температур, не правда ли?

Чем-то знакомо, верно? Да-да, это та же схема обогрева, которая делает экономичным теплый пол.

Но это еще не все.

Помните свои ощущения у костра в зимнем лесу? Вокруг холодно, но вы чувствуете исходящее от огня тепло. Этот эффект срабатывает и в нашем случае: ИК-излучение нагревает кожу и одежду людей в помещении. В результате комфортная температура снижается с обычных 20-22 градусов до 14-16.

В зоне действия обогревателей будет тепло даже при низкой температуре в помещении.

В зоне действия обогревателей будет тепло даже при низкой температуре в помещении.

Как снижение температуры сказывается на потребности в тепле, мы уже выяснили ранее. Скажем, при уличной температуре в -5 снижение средней температуры в комнате с +25 до +16 уменьшит расход тепловой энергии (а вслед за ним — и ваши расходы на отопление) в (25 — -5)/(16 — -5)=1,43 раза.

Инструкция по монтажу ИК-обогревателей своими руками не отличается от правил установки любых других стационарных электроприборов:

  • При мощности до 3,5 КВт они могут подключаться к обычной розетке с заземлением, при большей мощности — отдельным проводом к щитку;
Предел нагрузки на розетку - ток в 16 ампер, что при напряжении 220 вольт дает 3520 ватт.

Предел нагрузки на розетку — ток в 16 ампер, что при напряжении 220 вольт дает 3520 ватт.

  • Сечение медного провода в этом случае лучше рассчитывать исходя из нормы в 8 ампер на 1 мм2;
  • Если прибор питается через терморегулятор, его термодатчик должен находиться за пределами зоны прямого нагрева излучением;
  • При подключении нескольких нагревателей нельзя использовать разветвители.
Вот поэтому.

Вот поэтому.

В моем доме настенный инфракрасный нагреватель используется для обогрева мансардной спальни. Мощности в 400 ватт хватает для поддержания на площади 18 квадратных метров температуры в 16-18С.

Что куда более важно — в зону обогрева попадает спальное место дочери; теперь я не боюсь, что скинувший во сне одеяло ребенок подхватит простуду.

Настенный пленочный ИК-обогреватель.

Настенный пленочный ИК-обогреватель.

Революция

Три: тепловой насос

Описанные мной выше решения были эволюционными изменениями концепции прямого нагрева: по сравнению с традиционным электрокотлом они обеспечивают экономию в десятки процентов. Однако существует схема отопления, которая позволит сократить затраты электричества в… 3-6 раз.

Разрешите представить: лидер экономичности среди электрических нагревательных приборов — тепловой насос.

Этот прибор заслужил свое название тем, что не вырабатывает тепло, а лишь перекачивает его. Что особенно важно, конструкция теплового насоса позволяет отобрать тепло у более холодной среды и использовать его для нагрева более теплой воды в отопительной системе или воздуха в доме.

Котельная с тепловым насосом.

Котельная с тепловым насосом.

Как это работает?

В основе конструкции лежит тот же цикл, что и в случае обыкновенного холодильника:

  • Газообразный фреон сжимается компрессором и переходит в жидкую фазу. При сжатии он нагревается на несколько десятков градусов;
  • Проходя теплообменник, хладагент отдает избыток тепла. Оно используется для обогрева дома;
  • Затем на пути фреона встречается расширительный клапан. При падении давления хладагент снова становится газообразным и резко остывает;
  • Проходя второй теплообменник, он отбирает тепловую энергию у теплой по сравнению с ним внешней среды;
  • Нагревшийся хладагент попадает в компрессор — и начинается новый цикл.
Принципиальная схема прибора.

Принципиальная схема прибора.

Поскольку энергия расходуется только на работу компрессора, такая схема позволяет получить до 6 киловатт тепла на киловатт электрической мощности.

Большую часть тепла вы получаете абсолютно бесплатно.

Большую часть тепла вы получаете абсолютно бесплатно.

Основной параметр, описывающий работу теплового насоса при работе на нагрев — так называемый C.O.P, или Coefficient of Performance. Он описывает отношение эффективной тепловой мощности к потребляемой электрической.

C.O.P. обратно пропорционален разнице температур между теплообменниками насоса: чем теплее внешняя среда, у которой он отбирает тепло, тем дешевле обходится киловатт.

Эффективность работы прибора можно увеличить и другим путем — снизив температуру внутреннего теплообменника. Именно поэтому с тепловыми насосами обычно используют низкотемпературное (не более 55С на подаче) конвекционное или внутрипольное отопление.

Система с тепловым насосом и теплым полом.

Система с тепловым насосом и теплым полом.

У какой именно среды тепловой насос может отбирать тепло?

Возможны три варианта:

  1. Геотермальный прибор использует тепло грунта ниже уровня промерзания. Теплообменник представляет собой полимерные трубы с циркулирующим по ним незамерзающим теплоносителем. Грунтовый коллектор может быть вертикальным (погруженным в скважины) или горизонтальным (уложенным в траншею или котлован).
    Геотермальные насосы обеспечивают постоянное значение C.O.P. на протяжении всего отопительного сезона, но их монтаж довольно дорог в силу большого объема земляных работ;
Укладка горизонтального теплообменника.

Укладка горизонтального теплообменника.

  1. В качестве источника низкопотенциального тепла могут использоваться незамерзающий водоем или грунтовые воды из скважины с достаточно высоким дебитом. Отдавшая тепло вода сливается во вторую, дренажную скважину. Соответствующие приборы при монтаже «под ключ»несколько дешевле геотермальных, но по понятным причинам применимы далеко не везде;
Водяной теплообменник.

Водяной теплообменник.

  1. Наиболее доступное решение — воздушный тепловой насос. Он отбирает тепло у окружающего воздуха. Внутренний теплообменник может греть как жидкий теплоноситель, так и непосредственно воздух в помещении.
Воздушный Мицубиши Зубадан.

Воздушный Мицубиши Зубадан.

Фактором, ограничивающим нижнюю границу рабочей температуры прибора, служит температура изменения агрегатного состояния фреона. Лучшие воздушные насосы работают при -25С на улице. Увы, на большей части территории нашей страны зимние температуры опускаются ниже.

Самая доступная версия воздушного теплового насоса наверняка знакома читателю. Это обычный кондиционер. В режиме нагрева он расходует в несколько раз меньше тепла, чем любой обогреватель.

Именно инверторные кондиционеры были выбраны мной в качестве основного отопления дома. В общей сложности на двух этажах установлено 4 прибора производительностью 9000 и 12000 BTU (эффективная тепловая мощность — от 3,2 до 4,1 киловатта).

Эта модель позиционируется производителем как бытовой тепловой насос.

Эта модель позиционируется производителем как бытовой тепловой насос.

По итогам трех благополучно пройденных отопительных сезонов я могу дать оценку этой схеме отопления. Вот сухие факты:

  • Суммарные расходы на сами кондиционеры и их монтаж на момент покупки составили около 110 тысяч рублей;
  • За время эксплуатации я столкнулся с одной неисправностью оборудования. На одном из кондиционеров после полугода эксплуатации была по гарантии заменена плата управления заслонками;
  • Во время заморозков, в крайне редкие в Севастополе -20, все приборы исправно работали на обогрев. При этом, в доме поддерживались вполне комфортные +20С;

При длительной работе в заморозки в поддонах внешних блоков образуется лед. Проблема решается укладкой в поддон и трубки отвода конденсата греющего кабеля. В моем случае этого делать не пришлось: заморозки в Крыму редки и не длятся дольше трех-четырех дней.

Внешний блок кондиционера, отвечающего за обогрев мансарды.

Внешний блок кондиционера, отвечающего за обогрев мансарды.

  • Расход электроэнергии на обогрев двух этажей площадью 150 квадратов в зимние месяцы держится на уровне 1500 КВт-ч. По текущим тарифам они обходятся в сумму около 6000 рублей.

Заключение

Надеюсь, что этот материал поможет читателю спроектировать эффективное и экономичное отопление для своего дома. Если вас заинтересовали предложенные решения, дополнительную информацию можно найти в видео в этой статье. Жду ваших дополнений. Успехов, камрады!

загрузка...


Поделиться
Советуем прочитать
Однотрубная система отопления: схема, разновидности, достоинства и недостатки, принципы монтажа Лучевая система отопления: плюсы и минусы, применяемые материалы и правила монтажа Открытая система теплоснабжения: реализация и 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