Отопление в загородном доме: 6 выгодных решений для разных условий эксплуатации

Приветствую, камрады! Четыре года назад я переехал из городской квартиры в собственный дом и сразу вынужден был решать вопрос отопления. Сегодня я хочу поделиться с вами найденными решениями этой проблемы и своими рекомендациями другим владельцам коттеджей.

В моем поселке большая часть домов отапливается по старинке, печами. К счастью, это не единственное возможное решение.

Требования

Система отопления загородного дома должна отвечать двум условиям:

1. Быть экономичной. Чем меньше цена киловатт-часа тепла, тем меньше владелец заплатит за обогрев дома в течение отопительного сезона;
2. Обладать максимальной автономностью, то есть как можно дольше выполнять свои функции без участия владельца.

В местности, где зимой нередки отключения света, важна еще и энергонезависимость отопительного оборудования.

Кражи проводов и их обрыв под весом налипшего снега часто приводят к зимним отключениям света.

Вариант 1: газовое энергозависимое

Дано

• Ваш дом находится недалеко от газовой магистрали и у вас есть возможность подключения к ней;
• У вас не бывает длительных (больше одного-двух часов) отключений электричества.

Описание

Природный газ — источник самой дешевой тепловой энергии: ее киловатт-час обойдется потребителю в 50-70 копеек.

Если через ваш двор проходит газопровод — вам повезло. Дешевое отопление вашего дома гарантировано.

Дополнительно снизить расходы помогут две особенности отопительного оборудования:

1. Электронный розжиг. Он позволяет отказаться от непрерывно горящего запальника, сжигающего до четверти от всего потребляемого объема газа;

Газовый котел с системой электронного розжига: после нагрева теплоносителя до нужной температуры горелка гасится.

2. Использование высшей теплоты сгорания газа (то есть теплоты горения и теплоты конденсации водяного пара). КПД (коэффициент полезного действия) конденсационного газового котла на 11 — 13% выше, чем у классического котла.

Конденсационный котел: теплота конденсации водяного пара утилизируется вместе с теплом горелки.

В двух словах о том, как работает конденсационный котел:

• При сгорании летучих углеводородов образуется два основных продукта — углекислота СО2 и вода Н2О. Вода для полного перехода в газообразное состояние требует больших энергозатрат. Логично предположить, что при конденсации затраченное на испарение тепло можно вернуть;
• Конденсацию продуктов сгорания газа обеспечивает простое снижение температуры вторичного теплообменника (экономайзера) до 30-40 градусов. Поскольку, помимо воды, продукты сгорания газа содержат кислоты (в частности, нестабильную угольную кислоту Н2СО3, распадающуюся на СО2 и Н2О), экономайзер приходится изготавливать из стойкой к агрессивным средам нержавеющей стали;
• Чтобы охладить экономайзер до заветной низкой температуры, нужно снизить температуру обратного трубопровода системы водяного отопления. Именно поэтому с конденсационными котлами обычно используют водяной теплый пол — уложенные в стяжку или под чистовое напольное покрытие трубы с теплоносителем.

Водяной теплый пол. Рабочая температура — не выше 40 градусов.

Разводка: коллекторная, с длиной каждого контура теплого пола не больше 120 метров. Дальнейшее увеличение длины трубы сделает чрезмерно высоким ее гидравлическое сопротивление. Циркуляционный насос не сможет перекачивать теплоноситель с приемлемой скоростью.

Длина одного контура теплого пола — не больше 120 метров. При большой площади помещения в нем собирается несколько параллельных контуров, запитанных от общего коллектора.

Трубы: гофрированные нержавеющие, металлопластиковые, из сшитого полиэтилена PE-X или термомодифицированного PE-RT. Все соединения труб должны оставаться доступными после укладки чистового пола.

Обвязка котла: обычно смонтирована производителем в его корпусе. Котел подключается непосредственно к отопительным коллекторам.

Циркуляционный насос, расширительный бак и предохранительный клапан смонтированы производителем в корпусе котла.

Вариант 2: газовое энергонезависимое

Дано

• Магистральный газ есть;
• Свет часто отключают.

Описание

Энергонезависимое газовое отопление подразумевает:

Изображение	Описание
	Котел с пьезорозжигом. Основная горелка разжигается от запальника при снижении температуры теплоносителя. За управление температурой отвечает механический термостат.
	Естественную циркуляцию теплоносителя. Система может быть закрытой (с избыточным давлением) и открытой (с открытым расширительным баком).

Отопительные приборы: алюминиевые секционные радиаторы. Невысокая цена секции (от 200 рублей за штуку) очень приятным образом сочетается с ее великолепной теплоотдачей (180-210 Вт).

Алюминиевый радиатор сочетает скромную цену с высокой теплоотдачей.

Трубы: армированный алюминиевой фольгой полипропилен, металлопластик на пресс-фитингах. Внутренний диаметр розлива — не менее 32 мм (соответственно, наружный диаметр — от 40 мм).

Толстый розлив нужен для снижения гидравлического сопротивления контура: естественная циркуляция означает минимальный перепад давлений между подачей и обраткой.

Обратите внимание на диаметр розлива в сравнении с сечением подводки к радиатору.

В открытой системе отопления избыточное давление в контуре отсутствует по определению. В закрытой системе оно не превышает 2,5 кгс/см2. Именно поэтому трубам и батареям не нужен большой запас прочности, что позволяет сэкономить при их покупке.

Обвязка котла: в закрытой системе — группа безопасности (воздушник, манометр и предохранительный клапан) и мембранный расширительный бачок (объем — 1/10 от количества теплоносителя в закрытом контуре). В открытой системе — открытый расширительный бак в верхней точке контура.

Группа безопасности для закрытой отопительной системы. Она исключает опасный рост давления при нагреве и сопутствующем расширении теплоносителя.

Положение котла: как можно ниже относительно отопительных приборов. Перепад высоты между теплообменником котла и радиаторами определяет гидравлический напор в контуре.

Чем ниже относительно радиаторов установлен котел, тем быстрее циркуляция воды в контуре.

Разводка: однотрубная ленинградка или двухтрубная система верхнего розлива. После котла на розливе подачи формируется разгонный участок (вертикальная труба, по которой теплоноситель поднимается в верхнюю точку контура). Остальной розлив прокладывается с постоянным уклоном к котлу.

Двухтрубная закрытая система с верхним розливом подачи.

Вариант 3: твердотопливное

Дано

• Магистрального газа нет;
• В вашем населенном пункте разумные цены на дрова, пеллеты или уголь.

Описание

Отопительная система на твердом топливе следует сразу за магистральным газом по дешевизне тепла. Вот ориентировочные цены киловатт-час тепловой энергии для каждого вида топлива:

• Сухие дрова — 0,9-1,1 рубля;

Двадцать первый век? Не, не слышали. Топим дровами.

• Пеллеты — 1,3-1,5 рубля;
• Уголь — 1,4-1,6 рубля.

С точки зрения автономности системы отопления самый выгодный вариант — котел на пеллетах с автоматической подачей топлива из бункера. Закладка топлива требуется ему лишь раз в несколько дней.

Котел на пеллетах: автономность ограничена только размерами бункера.

Однако тут есть две проблемы:

• Энергозависимость. Пеллетный котел с шнековой подачей пеллет не работает без электричества. Если у вас часто отключают свет, это явно не ваш вариант;
• Низкая доступность пеллет в некоторых областях страны или высокие цены на них. Скажем, в столице тонна топлива стоит 7000 рублей, а в Севастополе, где я живу — от 15000.

Классические котлы на твердом топливе требуют растопки каждые 3-5 часов. Неудобно, не спорю.

Можно ли продлить работу твердотопливного котла на одной закладке топлива?

Еще как. Вот несколько идей:

Пиролизный котел способен греть дом одной закладкой дров в течение 10-12 часов. Топливо в нем не горит, а тлеет при ограниченном доступе воздуха; газообразные продукты неполного сгорания догорают в отдельной топке. В результате прибор может снижать тепловую мощность без потери КПД.

Различия между схемами сгорания топлива в классическом и пиролизном котлах.

Котел верхнего горения — это разновидность пиролизного, в котором большой объем топлива в топке поджигается не снизу, а сверху. Подача воздуха через подвижный воздуховод и отвод продуктов сгорания вместе с золой позволяют котлу работать без зольника. Автономность достигает суток и более.

Рекорд автономности принадлежит литовскому котлу Стропува, который проработал на угле 31 час.

Котел верхнего горения: дрова тлеют сверху, зола уносится восходящим потоком продуктов сгорания.

Теплоаккумулятор (большой теплоизолированный бак для воды) может работать с любым источником тепла. При кратковременной работе классического твердотопливного котла на номинальной мощности (и с максимальным КПД) вода в баке нагревается, а потом накопленная энергия постепенно расходуется на обогрев дома.

Теплоаккумулятор (он же — буферная емкость) в подвале частного дома.

Отопительная система с твердотопливным котлом может быть открытой и закрытой, с принудительной и естественной циркуляцией. У ее монтажа есть несколько тонкостей:

• В роли отопительных приборов лучше использовать не алюминиевые, а чугунные радиаторы. Большой внутренний объем секций и их солидная масса (и, соответственно, теплоемкость) позволят радиаторам дольше греть дом после того, как дрова или уголь прогорят;

Чугунные батареи медленно нагреваются, зато долго отдают тепло.

• Подключение котла к розливам выполняется только металлическими трубами (медью, гофрированной нержавейкой или сталью). При естественной циркуляции (или при остановке циркуляционного насоса) температура воды на выходе котла может нагреваться до точки кипения, что превышает возможности всех полимерных труб.

Первые два метра розлива от твердотопливного котла монтируют только металлическими трубами.

Вариант 3: электрические теплые полы

Дано

• Отсутствие магистрального газа;
• Умеренные тарифы на электроэнергию;
• Небольшая площадь дома;
• Высокий лимит электрической мощности на дом.

Описание

Низкотемпературное внутрипольное отопление считают экономичным, и не зря. Теплый пол позволяет снизить среднюю температуру в доме, а вслед за ней снижаются теплопотери через стены и потолок.

Как это возможно?

• При конвекционном отоплении радиаторами или конвекторами воздух под потолком всегда на несколько градусов теплее воздуха над полом. Чтобы получить +22 °С на уровне пола, верх комнаты придется нагреть до 26-30 градусов. Рост температуры приводит лишь к росту утечек тепла через перекрытие;

Конвекционное отопление: нагрев воздуха под потолком приводить к росту потерь тепла через перекрытие.

• Если воздух нагревается полом, то его температура будет максимальной прямо над напольным покрытием. При комфортных +22 °С на полу под потолком будет не больше +18 °С.

Внутрипольное отопление: на полу тепло, под потолком прохладно.

Электрический пол может использовать две разновидности нагревателей:

Изображение	Описание
	Пленочный. Нагревательный элемент — лист плотного термостойкого полимера с парой медных токоведущих жил. Жилы замкнуты между собой напыленными на поверхность листа угольными дорожками, обладающими высоким электрическим сопротивлением. Нагреватель укладывается под любое теплопроводное чистовое покрытие — линолеум, ламинат или паркет.
	Кабельный. Это резистивный кабель или мат из навитого на основу кабеля. Он может укладываться в стяжку или в слой плиточного клея под кафель.

Я обеими руками голосую за пленочный теплый пол. Причины две.

1. Он предельно прост в монтаже и может быть уложен уже после окончания чистовой отделки помещения. Достаточно снять линолеум или ламинат, а после укладки пленочных нагревателей вернуть его обратно;

Пленочный нагреватель укладывается прямо под ламинат. Работы могут быть выполнены во время чистовой отделки или после ее завершения.

2. Он быстрее нагревается после включения. Ламинат, уложенный поверх пленочного нагревателя, нагрет до +22-25 °С уже через 5 минут после включения. Для сравнения — стяжка с греющим кабелем нагревается до рабочей температуры за 4-6 часов.

В моем доме пленочный теплый пол смонтирован под рабочими столами (моим и жены). Восходящий поток нагревшегося воздуха обеспечивает субъективный комфорт даже при +16 в комнате.

Ламинат под рабочим столом скрывает инфракрасную нагревательную пленку.

Удельная мощность электрического теплого пола варьируется от 150 до 400 ватт на квадратный метр. Подбор мощности определяется качеством утепления основания и требованиями к скорости нагрева пола.

Позвольте, но как такая мощность сочетается с экономичностью?

Очень просто: нагревательные элементы управляются терморегулятором с помещенным под один из них термодатчиком и большую часть времени простаивают. Как только температура достигнет заданной, питание отключается и включается вновь после охлаждения пола на пару градусов. В результате средняя потребляемая мощность составляет 50-70 Вт/м².

Благодаря терморегулятору большую часть времени нагрев пола отключен.

Работа электрического теплого пола (так же, как и любого другого вида отопления электричеством) не требует внимания владельца и не нуждается в периодическом обслуживании.

Вариант 4: инфракрасный обогрев

Дано

Инфракрасное электроотопление используется в тех же условиях, что и электрический теплый пол.

Описание

Инфракрасный обогреватель отличается от конвекционного преобладающим способом передачи тепла. Энергия переносится не циркулирующими по помещению потоками нагретого воздуха, и инфракрасным (тепловым) излучением.

Инфракрасные лучи отличаются от света видимого спектра большей длиной волны.

Помещенный под потолок отапливаемой комнаты ИК-обогреватель обеспечивает такое же распределение температур, как теплый пол:

• Поверхность пола и все предметы в нижней части комнаты будут нагреты;
• Воздух под потолком останется сравнительно холодным.

Нагрев воздуха при работе инфракрасного обогревателя.

В результате обеспечивается та же, что и в случае теплого пола, экономия тепловой энергии за счет меньшей дельты температур с улицей. При, заметьте, гораздо меньших расходах на покупку отопительного оборудования:

• Пленочный теплый пол площадью 20 квадратных метров с подложкой (пенофолом) и недорогим терморегулятором обойдется в 16-18 тысяч рублей;
• Пару ИК-обогревателей с той же суммарной мощностью (около 2 кВт) можно купить за 3,5-4 тысячи.

Но это еще не все преимущества инфракрасного отопления.

Когда человек находится в зоне действия ИК-обогревателя, он чувствует то же тепло, что у костра в зимнем лесу: даже если вокруг холодно, кожа и одежда нагреваются тепловым излучением. Зона комфортной температуры снижается с привычных 20-24 °С до 14-16 °С. Как уменьшение разницы температуры с улицей отражается на энергозатратах, мы уже знаем.

Немного математики. При -10 градусах на улице уменьшение средней температуры в отапливаемом помещении с 24 до 14 °С снизит расход электроэнергии в (24 — -10)/(14 — -10)=1,42 раза.

В моем доме пленочный инфракрасный обогреватель используется в качестве вспомогательного источника тепла — он греет спальное место дочери. Благодаря ИК-обогреву я могу не бояться, что она простынет, сбросив одеяло.

Пленочный инфракрасный обогреватель в моей спальне.

Инструкция по монтажу ИК-обогревателей стандартна для нагревательных приборов:

• К розетке можно подключать нагреватели с общей мощностью не больше 3,5 кВт;
• Сечение медной проводки не должно быть меньше 1 мм² на 2 кВт мощности;
• Расстояние от нагревательного элемента до горючих предметов мебели и отделки — не меньше метра (0,5 м для низкотемпературных панелей).

Вариант 5: электрокотел и теплоаккумулятор

Дано

• Отсутствие газа;
• Двухтарифный счетчик;

Двухтарифный счетчик раздельно учитывает дневной и ночной расход электроэнергии.

• Низкий ночной тариф на электричество;
• Возможность установить в котельной или подвале теплоизолированный бак объемом 1-3 м³.

Описание

Ночной тариф на электроэнергию обычно отличается от дневного не на единицы или десятки процентов, а в разы. Оно и понятно: аккумулировать электричество без потери КПД в промышленных масштабах невозможно, и производители заинтересованы в равномерном распределении потребляемой мощности по всей продолжительности суток.

Ночью потребление энергии городом падает в несколько раз.

Владельцу частного дома это дает возможность использовать обычный электрокотел ночью, и платить за свет в 2-4 раза меньше. Днем дом будет обогреваться теплом, накопленным теплоаккумулятором.

Немного математики.

Вот тарифы, актуальные на начало 2017 года для Москвы:

• Одноставочный без учета времени суток — 5,38 рублей за киловатт-час;
• Ночной — 1,64 рубля за киловатт-час.

Для отопления качественно утепленного дома площадью 110 м2 в течение 16 часов (времени действия дорогого дневного тарифа) нужно примерно 175 кВт·ч тепла. Это количество тепла можно запасти, нагрев на 40 градусов 3000 литров воды.

С учетом ночного отопления расход электроэнергии котлом составит примерно 260 кВт·ч, что по ночному тарифу обойдется в 426 рублей. Для сравнения: по одноставочному тарифу владелец дома заплатит 260х5,38=1399 рублей. Экономия налицо.

Как реализовать электрическое отопление для загородного дома с включенным в контур теплоаккумулятором?

Схема отопления с буферной емкостью и рециркуляцией теплоносителя.

Так же, как в случае твердотопливного котла:

• В отопительной системе формируется два контура с принудительной циркуляцией. Один из них соединяет буферную емкость (теплоаккумулятор) с котлом, второй — с отопительными приборами;
• Второй контур снабжается схемой рециркуляции, поддерживающей постоянную температуру батарей независимо от температуры воды в буферной емкости.

Вариант 6: тепловые насосы

Дано

• Отсутствие газа;
• Минимальный лимит электрической мощности (не более 1/3 от потребности дома в тепле в киловаттах);
• Значительный бюджет на монтаж отопительной системы (от 300 тысяч до 1,5 миллионов рублей).

Описание

Что это такое — тепловой насос?

Это прибор, способный отобрать тепловую энергию у более холодной среды и отдать ее более теплой. Он охлаждает улицу (грунт, воду в незамерзающем водоеме или окружающий воздух), чтобы отапливать ваш дом.

Большая часть энергии заимствуется прибором у окружающей среды.

Внешний теплообменник в зависимости от среды — источника тепла может представлять собой:

Изображение	Описание
	Грунтовый коллектор. Он может быть вертикальным или горизонтальным. В первом случае трубы теплообменника погружаются в скважины глубиной в несколько десятков метров, во втором они укладываются в котлован или траншеи. Площадь, занимаемая горизонтальным теплообменником, примерно втрое превышает отапливаемую.
	Водяной коллектор. Трубы погружаются в проточный водоем или незамерзающее озеро и притапливаются грузами. Как вариант, для отбора тепла может использоваться вода из скважины; отработанные грунтовые воды сливаются во вторую, дренажную, скважину.
	Воздушный теплообменник — это медный или медно-алюминиевый радиатор с трубками, по которым циркулирует хладагент, и вентилятор для его обдува.

Стоимость самих приборов и их монтажа распределяется так:

1. Дешевле всего воздушные насосы. Внешний блок такого прибора монтируется на отдельный фундамент или вешается на закрепленных на стене консолях. С монтажом под ключ тепловой насос обойдется владельцу в 300-800 тысяч;
2. Приборы, отбирающие тепло у воды — в среднем ценовом диапазоне (600 тысяч —1,2 миллиона рублей);
3. Грунтовые (геотермальные) источники тепла — в элитной лиге (800 тысяч — 1,5 миллиона).

Эффективность (C.O.P., или Coefficient of Performance — теплоотдача в киловаттах на киловатт потребляемой мощности) растет в том же порядке и связана с температурой среды — источника тепла. Чем сильнее она нагрета, тем меньше стоит тепло для потребителя. Среднесезонный C.O.P приборов примерно равен:

1. У воздушных насосов — 2,5-3,5;

Нижний предел их рабочей температуры — -25 °С. Ограничение связано с параметрами существующих хладагентов.

Воздушный тепловой насос Мицубиши Зубадан. Нижний предел рабочей температуры минус 25 градусов.

2. У водяных — 3,5-4,5;
3. У геотермальных — 6-7. Температура грунта ниже глубины промерзания стабильно держится на уровне +10-12 градусов и увеличивается по мере заглубления в почву.

При стоимости киловатт-часа электроэнергии в 5 рублей C.O.P., равный 6-7, позволяет обогнать по дешевизне отопления дрова и вплотную приблизиться к показателям магистрального газа.

Дешево и сердито

Разновидность теплового насоса, работающая по схеме «воздух-воздух», известна нам как кондиционер. В режиме обогрева инверторный кондиционер в несколько раз выгоднее любого обогревателя. Именно инверторы я использую в качестве основного источника тепла для своего дома.

На фото — внешний блок инвертора, отапливающего мансарду в моем доме.

Вот краткий отчет об их эффективности в качестве отопительных приборов:

Расходы: на момент покупки каждая из сплит-систем мощностью 9-12 тысяч BTU (британских тепловых единиц) обошлась в 20-24 тысячи рублей. Установка — еще 3-4 тысячи на кондиционер. Если вы можете установить сплит-систему своими руками, этот пункт расходов можно вычеркнуть. Мои суммарные затраты вылились примерно в 120 тысяч.

Параметры дома: отапливаемая площадь — 154 квадратных метра. Расположение — город Севастополь, полуостров Крым. Средняя температура самого холодного месяца зимы — января +3 °С; самая низкая температура за время моей жизни в Крыму — минус 21 градус.

В Крыму с его благословенным климатом тоже бывают заморозки.

Тепловая мощность: все кондиционеры способны отдать около 15 киловатт тепла. С учетом климата Севастополя и площади дома этого хватает с хорошим запасом.

Работоспособность: проверена при -21 °С. Все инверторы продолжали обогревать дом.

Надежность: за 3 с лишним года эксплуатации один кондиционер был заправлен фреоном, еще один ремонтировался по гарантии (была заменена плата управления жалюзи). Поскольку каждая комната имеет свой источник тепла, без отопления дом не оставался: исправные кондиционеры брали на себя функции вышедшего из строя.

Энергопотребление: в зимние месяцы на отопление уходит от 600 до 1500 кВт·ч электроэнергии в зависимости от уличной температуры и температурного режима в доме.

Тарифы на свет для Севастополя на начало 2017 года.

Заключение

Теперь вы знаете, как выбрать отопление загородного дома — максимально экономичное и удобное в использовании. Дополнительную информацию можно найти в видео, которое я подобрал к этой статье. Не стесняйтесь комментировать ее и делиться собственным опытом. Успехов, камрады!