Электроотопление частного дома своими руками: 5 схем с дешевым теплом

Киловатт-час тепла, полученный электрокотлом, обходится в стоимость киловатт-часа электроэнергии (на начало 2017 года около 5 рублей), что делает этот источник тепла самым дорогим. Сегодня я хочу рассказать о том, как сделать электроотопление в доме максимально дешевым.

Электричество считается самым дорогим источником тепла. Однако есть несколько лазеек, позволяющих сделать его дешевле.

Почему электричество

Самый дешевый источник тепла — магистральный газ. Для владельца газового котла киловатт-час тепла стоит всего 50-70 копеек. Только вот беда, во многих поселках и пригородах нашей великой и необъятной газа просто-напросто нет.

Вслед за газом по дешевизне энергии следуют:

• Дрова с результатом 0,9-1,1 р./кВт⋅ч;

Если нет магистрального газа, дешевле всего отапливать дом дровами.

• Пеллеты (гранулированные опилки) — 1,4-1,5 р./кВт⋅ч;
• Каменный уголь — 1,6 р./кВт⋅ч.

И каким же образом может тягаться с ними электрическое отопление, которое обходится дороже в 3-5 раз?

Камрады, на экономичности список ключевых свойств системы отопления не заканчивается. Для нее важна еще и автономность — способность поддерживать постоянную и комфортную температуру в доме без участия владельца. А по этому параметру твердое топливо проигрывает электроэнергии в пух и прах:

• Классические твердотопливные котлы нуждаются в загрузке топлива и растопке каждые 3-6 часов;

Неудобство твердотопливного отопления в том, что котел нужно растапливать каждые несколько часов.

• Пиролизные котлы удлиняют промежуток между растопками до 10-12 часов;
• Котлы на пеллетах с автоматизированной подачей топлива из бункера работают в автономном режиме до недели;

Котел на пеллетах с автоматической подачей топлива. Автономность ограничена только размером бункера.

• Все виды электрического отопления дома способны работать без ухода и обслуживания неограниченно долго.

Шах и мат. Отопление, не позволяющее вам отлучиться из дома на несколько суток без сброса и осушения отопительного контура (иначе он будет разморожен) — это крайне неудобно.

Пеллетный котел сможет поддерживать тепло в доме во время вашей отлучки на несколько дней. Только вот постоянные поставки пеллет доступны далеко не везде, а разброс цен на них часто ставит под сомнение экономичность этого вида топлива. Скажем, в Москве тонна пеллет стоит 7000 рублей, а в Севастополе — уже от 15000.

Цены на пеллеты варьируются в зависимости от удаленности от производителя и количества конкурирующих предложений.

Итак, наша задача — найти способы снижения накладных расходов при отоплении электричеством.

Схема 1: котел с теплоаккумулятором

Устройство

Малый контур с принудительной циркуляцией воды соединяет электрический котел с теплоаккумулятором — баком с внешней теплоизоляцией объемом до 3000 литров.

Теплоаккумулятор, или буферная емкость для отопления — теплоизолированный бак с патрубками для подключения к нескольким контурам.

Большой контур опоясывает дом, соединяя бак с отопительными приборами. В нем должна быть организована рециркуляция теплоносителя, обеспечивающая постоянную температуру батарей независимо от температуры воды в баке.

Принципиальная схема системы отопления с теплоаккумулятором. Гидрострелка обеспечивает подключение контуров с разной температурой теплоносителя.

Для реализации этой схемы нужна двухставочная тарификация электроэнергии и двухтарифный счетчик.

Двухтарифный счетчик: дневное и ночное потребление электроэнергии тарифицируются по разным ставкам.

Принцип работы

Котел работает только ночью, во время действия ночного тарифа (он в 3-4 раза ниже дневного). Вырабатываемое им тепло расходуется на нагрев воды в баке теплоаккумулятора. Днем, когда киловатт-час стоит дороже, котел простаивает, а накопленное тепло постепенно расходуется на обогрев дома.

Справка: нагрев 3000 литров воды на 40 градусов, вы запасете 175 кВт ⋅ ч тепла. Этого хватит для отопления в течение 16 часов (всего времени действия дневного тарифа) дома площадью 100-120 квадратов.

Выигрыш: согласно актуальной для нашей столицы на начало 2017 года тарифной сетке, на одноставочном тарифе киловатт-час электроэнергии стоит 5,38 рубля. При двухставочной тарификации ночью (с 23 до 7 часов) цена падает до 1,64 р. Разница — в 3,3 раза.

Минусы:

• Большие габариты буферной емкости. Не во всякой котельной можно разместить бак объемом в несколько кубометров;

Объем теплоаккумулятора может достигать 3 кубов. Такой бак поместится не в каждой котельной.

• Разброс региональных тарифов. В Севастополе, где я живу, при потреблении электричества свыше 600 кВт⋅ч в сутки разница между одноставочным и ночным тарифами будет всего 5,4 против 3,78 рублей.

Превед, маркетолог

Раз уж мы затронули электрокотлы, мне следует развеять одно связанное с ними весьма распространенное заблуждение.

Некоторые виды котлов (конкретно — электродные и индукционные) позиционируются производителями и продавцами как экономичные. Такое позиционирование — первостатейная ложь.

Любой прибор прямого нагрева имеет КПД, равный 100%. Это утверждение вытекает из закона сохранения энергии: электрокотел просто не производит никакой другой энергии, кроме тепловой. Он не перемещается в пространстве против вектора гравитации, а все потери на излучение и даже на циркуляцию воды в контуре в конечном счете преобразуются во всю ту же тепловую энергию.

Надпись «Eco-Energy» на упаковке электродного котла должна указывать на его экономичность. Как говорил герой Булгакова, «поздравляю вас, гражданин, соврамши».

Схема 2: теплые полы

Устройство

Теплый пол — это отопительная система, в которой радиаторы заменяет вся поверхность пола. Ее нагрев может быть реализован несколькими способами:

• Трубами с теплоносителем, уложенными в стяжку или на теплораспределительные пластины под чистовое покрытие;

Водяной теплый пол подготовлен к укладке стяжки.

• Греющим кабелем. Он укладывается не только в стяжку, но и в слой плиточного клея под кафель;
• Пленочными нагревателями. Нагревательный элемент этого типа — лист плотного диэлектрического полимера с парой медных токоведущих жил и соединяющими их между собой токоведущими дорожками с высоким электрическим сопротивлением. Пленочный теплый пол укладывается под чистовое напольное покрытие с достаточно высокой теплопроводностью — линолеум, ламинат или паркетную доску.

Водяное отопление с теплым полом и электрокотлом — решение, скажем вежливо, странное. Оно получается неоправданно сложным, а посредничество теплоносителя дополнительно снижает КПД (коэффициент полезного действия) отопительной системы. Вместо котла принято использовать кабельные и пленочные системы обогрева.

Уложенная под чистовое покрытие пленка обладает куда меньшей инерционностью по сравнению с кабелем, уложенным под плитку и тем более в стяжку. Пленочный нагреватель прогревает покрытие до комфортных +25 °С за 5-10 минут, кабель под плиткой — за 30, кабель в стяжке — за 3-5 часов.

В моем доме пленочный теплый пол смонтирован под рабочим столом. При включенном нагреве за ним комфортно работать даже при +16 в комнате.

Укладка нагревательной пленки своими руками не представляет особых сложностей:

Изображение	Этап монтажа пленочного теплого пола
	Укладка подложки. На полу расстилается пенофол (вспененный фольгированный утеплитель) фольгой вверх.
	Подключение пленки к терморегулятору и питанию. Клеммы обжимаются на токоведущих жилах и на проводе, затем изолируются битумными накладками. Под пленку укладывается термодатчик.
	Укладка финишного покрытия. Поверх пленочного нагревателя настилается ламинат, линолеум или паркет.

Пара тонкостей:

1. Нагрузка на один терморегулятор не должна быть больше 3,6 кВт. Если помещение имеет большую площадь, смонтируйте несколько раздельных цепей питания с независимыми терморегуляторами;
2. Греющую пленку нельзя укладывать под мебель и другие теплоизолирующие пол предметы. Как и любой электроприбор, она не любит перегрева.

Принцип работы

Конвекционное отопление (старые добрые настенные батареи) прогревают, прежде всего, пространство под потолком: конвекционные потоки уносят теплый воздух, обладающий меньшей плотностью вверх. Чтобы получить хотя бы +20 °С на уровне пола, воздух над головой нужно прогреть до +26 — +30 градусов.

Распределение температуры при конвекционном отоплении: на полу холодно, под потолком жарко.

При отоплении теплым полом картина иная: сильнее всего нагрет воздух над полом, а по мере подъема к потолку его температура снижается.

Что дает такое распределение тепла?

1. Субъективный комфорт. Ноги в тепле — это приятно, поверьте;
2. Отсутствие сквозняков на уровне пола. Вы можете спокойно отпустить грудного ребенка исследовать детскую комнату или гостиную: простуды обойдут его стороной;

Сквозняки? Простуды? Не, не слышали.

3. Снижение средней температуры в помещении. Этот параметр имеет прямое отношение к экономии: потери тепла отапливаемым помещением всегда прямо пропорциональны дельте температур с улицей.

Выигрыш: при 0 °С на улице снижение средней температуры в комнате с 25 (30 под потолком и 20 на полу) до 20 (22 на полу и 18 под потолком) градусов даст экономию в 20%. С ростом уличной температуры экономичность решения будет увеличиваться, со снижением — падать.

Минусы: даже если монтировать электрическое отопление частного дома своими руками, оно обойдется примерно в 800 рублей на квадратный метр (при использовании недорогого пленочного нагревателя с механическим терморегулятором). Если монтаж выполняется силами наемных рабочих, расходы возрастут еще в полтора-два раза.

Недорогой пленочный нагреватель обходится в 600-700 рублей за квадрат. К его стоимости добавятся расходы на провода и терморегуляторы.

Схема 3: инфракрасный обогрев

Устройство

Любой отопительный прибор отдает тепло окружающим предметам двумя способами:

1. За счет конвекции (то есть прямого контакта с воздухом и переноса тепловой энергии его потоками);
2. За счет теплового излучения. С его действием знаком любой человек, хоть однажды сидевший у зимнего костра: воздух холодный, но руки и лицо чувствуют тепло.

Меняя температуру и площадь поверхности прибора, можно добиться преобладания одного из способов передачи тепла. Источник тепловой энергии с небольшой площадью и сравнительно высокой температурой будет обогревать комнату преимущественно ИК-лучами, а умеренно теплая батарея с развитым оребрением секций — конвекцией.

Инфракрасное электроотопление частного дома может быть организовано приборами нескольких разновидностей:

Изображение	Разновидность инфракрасного нагревателя
	С кварцевой трубкой. В нее помещена нагревательная спираль, разогревающаяся при подаче питания до 600-800 °С.
	С керамической или стеклянной нагревательной панелью. Ее температура гораздо ниже — 80-90 градусов.
	С металлической панелью (алюминиевой или стальной). За декоративным экраном скрывается низкотемпературная нагревательная спираль в керамическом изоляторе.
	Пленочный. В качестве источника тепла может использоваться уже знакомая нам греющая пленка для теплого пола или тонкий полимерный лист с вплавленной в него карбоновой нитью.

Как организовать инфракрасный обогрев дома своими руками? Вот несколько несложных правил монтажа ИК-обогревателей:

Оптимальное размещение: на потолке, так, чтобы тепловое излучение было направлено вниз.

ИК-обогреватель лучше расположить под потолком. Тогда он будет греть низ комнаты.

Подключение: к обычной розетке или проводке напряжением 220 вольт через колодки.

Ограничения:

• Нагрузка на одну розетку не должна быть больше 3,5 кВт;
• Сечение медной проводки не должно быть меньше 1 мм2 на 10 ампер пикового тока.

Принцип работы

Когда источники ИК-излучения находятся под потолком и греют пол, распределение температур в комнате становится таким же, как при использовании теплого пола: внизу тепло, вверху прохладно.

Инфракрасный обогрев потолочным прибором: распределение температур — то же, что при внутрипольном отоплении.

Но это не все. Тепловое излучение греет не только пол и мебель: кожа и одежда находящихся в комнате людей тоже чувствует тепло. В результате зона комфортной температуры снижается с 22-24 до 14-16 градусов.

Расходы на монтаж системы обогрева при этом на порядок меньше, чем в случае теплого пола: прибор мощностью 1 кВт и стоимостью 1500 рублей способен обогреть площадь в 15-20 м 2 . Для сравнения — на недорогой пленочный нагреватель той же площади с простейшим механическим терморегулятором уйдет как минимум 12-15 тысяч.

Выигрыш: при уличной температуре 0 °С снижение средней температуры в комнате с 25 до 15 градусов обеспечит экономию электроэнергии в 40%.

Минусы: в зону излучения ИК-обогревателей должна попадать вся жилая площадь дома. Вне этой зоны будет просто-напросто холодно.

В помещении с инфракрасным отоплением вам будет тепло лишь в зоне действия обогревателя.

Схема 4: тепловые насосы

Устройство

Тепловой насос — это, как и следует из названия, прибор для перекачки тепловой энергии. Самый наглядный пример теплового насоса — обычный холодильник: он отбирает тепловую энергию у холодильной камеры и отдает ее воздуху комнаты, в которой стоит.

Как работает это устройство?

Вот полный цикл работы прибора на нагрев.

Основные узлы теплового насоса и направление движения хладагента.

1. Компрессор сжимает газообразный фреон. Тот при росте давления переходит в жидкое агрегатное состояние и нагревается на несколько десятков градусов;
2. Горячий хладагент проходит через внутренний теплообменник насоса, где отдает избыток тепла теплоносителю или воздуху в комнате;
3. Пройдя расширительный клапан (попросту говоря — участок магистрали с резко увеличивающимся сечением), остывший жидкий фреон превращается в газ и… мгновенно охлаждается еще на несколько десятков градусов;
4. Хладагент проходит внешний теплообменник и нагревается, отбирая тепло у внешней среды — холодной по сравнению с воздухом в отапливаемом помещении, но теплой по сравнению с ним;
5. Дальше — сжатие компрессором и повторный цикл.

Обыкновенный холодильник работает по тому же принципу, что и тепловой насос.

Выигрышность такого цикла в том, что:

• Внешняя среда (донор тепла) может быть гораздо холоднее воздуха в доме;
• Электроэнергия расходуется только компрессором, причем его электрическая мощность может быть в несколько раз ниже эффективной тепловой мощности насоса (то есть количества тепла, которое он перекачивает в дом за единицу времени).

При работе теплового насоса большую часть тепловой энергии вы получаете абсолютно бесплатно.

Лучшие тепловые насосы позволяют получить до 7 кВт ⋅ ч тепла на каждый киловатт-час потраченной электроэнергии.

Монтаж насоса вам волей-неволей придется доверить представителям дилера или производителя: в противном случае вы лишитесь гарантии на оборудование.

У системы водяного отопления, работающей с этим прибором, есть всего одна особенность: оно должно быть низкотемпературным (не выше 55 градусов, желательно — 40-45). В этом случае вы получите максимальную эффективность работы теплового насоса: дельта температур между его теплообменниками будет минимальной.

Изменение эффективности работы теплового насоса (COP) в зависимости от температур теплоносителя и наружного теплообменника. Чем меньше разница между ними, тем дешевле обойдется отопление.

С тепловыми насосами с внутренним водяным контуром используют водяной теплый пол или обычные радиаторы с увеличенным количеством секций.

Принцип работы

Средой-донором могут служить:

• Грунт ниже уровня промерзания. На глубине нескольких метров его температура постоянна и держится на уровне 10-14 градусов тепла;
• Вода в незамерзающем водоеме или грунтовые воды, откачиваемые из скважины с достаточным дебитом. Вода, отдавшая тепло, сбрасывается в дренажную скважину;

Тепловой насос, работающий по схеме «вода-вода»: внешний теплообменник помещен в незамерзающий водоем.

• Уличный воздух.

Минимальную температуру окружающего воздуха ограничивают характеристики существующих хладагентов. Воздушные тепловые насосы способны работать при температуре воздуха не ниже -25 °С. По мере падения уличной температуры снижается эффективность работы насоса (теплоотдача на киловатт мощности).

Для теплового насоса Mitsubishi Zubadan производителем заявлена нижняя граница рабочей температуры в -25 градусов.

Выигрыш: киловатт тепла обходится в 2,5-7 раз дешевле киловатта электричества в зависимости от характеристик прибора и температур отапливаемого помещения или теплоносителя и внешней среды.

Минусы: высокая стоимость оборудования и монтажа. Я могу привести конкретные цифры: при установке воздушного теплового насоса в соседнем со мной доме с отапливаемой площадью 300 м2 все оборудование (включая теплые полы и фанкойлы) и его монтаж под ключ обошлись в 850 тысяч рублей.

В случае геотермальных насосов свой весомый вклад в бюджет проекта вносит монтаж грунтовых теплообменников. Вертикальные коллекторы погружаются в скважины глубиной 50-100 метров (бурение погонного метра скважины стоит 2000-3000 рублей в зависимости от типа грунта). Горизонтальный коллектор требует рытья котлована с площадью втрое больше отапливаемой.

Укладка в грунт горизонтального теплообменника геотермального теплового насоса.

Схема 5: кондиционеры

Устройство

Кондиционер считается электроприбором для охлаждения воздуха (термин «кондиционирование» возник не на пустом месте). Однако любой кондиционер является частным случаем теплового насоса, работающего по схеме «воздух-воздух», и при работе на нагрев он оказывается выгоднее любого прибора прямого нагрева.

Современный инверторный кондиционер от компании Самсунг. Его устройство ничем не отличается от устройства воздушного теплового насоса.

Голые факты:

• C.O.P. (Coefficient of Performance, отношение тепловой мощности к потребляемой) современных инверторных кондиционеров варьируется от 3,6 до 5;
• Нижняя граница рабочей температуры при работе на обогрев — -25 градусов позволяет прибору отапливать дом в теплых регионах страны всю зиму. В средней полосе России кондиционер может использоваться в межсезонье в качестве вспомогательного источника тепла.

Установить прибор можно как своими руками, так и силами многочисленных фирм, предлагающих монтаж и обслуживание климатической техники.

Проще всего установить оконный кондиционер. Его нужно просто вставить в открытую створку.

Принцип работы

От тепловых насосов, греющих теплоноситель, кондиционер отличается тем, что отдает тепло непосредственно воздуху в комнате. Если нужно отапливать несколько комнат — нет проблем: поставьте несколько инверторов или мультисплит-систему (один внешний блок с несколькими внутренними).

Пара маленьких хитростей:

• При работе на тепло направьте поток воздуха из внутреннего блока вниз. Если жалюзи установлены в горизонтальное положение, кондиционер будет греть воздух под потолком;

В режиме обогрева направьте жалюзи сплит-системы вниз. Тогда воздух в комнате будет прогрет равномерно.

• Вентилятор внутреннего блока должен работать на больших оборотах. В этом случае поток теплого воздуха достает до пола и нагревает его. В первую очередь рекомендация касается домов с бетонными перекрытиями: высокая теплопроводность бетона заставит прогреться весь пол в комнате.

Выигрыш: экономия электроэнергии достигает 3-5 раз по сравнению с классическим отоплением электрокотлом.

Этот кондиционер отдает 3,6 кВт тепла на киловатт потребляемой мощности.

Минус: ограниченный диапазон уличных температур.

Мой опыт

Основной источник тепла в моем доме — инверторные кондиционеры. Возможно, мой опыт окажется полезным уважаемому читателю. Итак, цифры и факты:

Отапливаемая площадь: 154 квадратных метра на двух этажах.

Климатическая зона: город Севастополь, полуостров Крым. Средняя температура января +3 °С.

Количество кондиционеров: 5 штук.

Сплит-системы на фото отвечают за обогрев спальни и детской на первом этаже моего дома.

Суммарная тепловая мощность: 14 киловатт.

Минимальная уличная температура: производителями заявлены -15-25 °С. На практике все кондиционеры продолжали исправно греть в пик прошлогодних заморозков, когда температура упала до -21 градуса.

Энергопотребление: от 800 до 1500 кВт⋅ч в месяц в зависимости от уличной температуры. По текущим тарифам расходы примерно соответствуют той сумме, которую мои соседи платят за дрова и уголь. Но при вдвое большей площади дома и несопоставимом удобстве пользования отоплением.

Актуальные для Севастополя на начало 2017 года тарифы на электроэнергию.

Заключение

Как видите, электроотопление может быть достаточно экономным и успешно конкурировать по дешевизне с твердым топливом, а то и с магистральным газом. Узнать больше о способах отопления дома электричеством вам поможет видео в этой статье. Пожалуйста, не стесняйтесь дополнять и комментировать ее. Успехов, камрады!