Современные энергосберегающие системы отопления

Система отопления на кварцевых ТЭНах

Современные технологии начали использовать уже в новом веке. На основе этих нагревательных элементов-панелей создано энергосберегающее отопление – система локального автономного обогрева помещения.

Основные элементы

В состав системы входят:

• электрические нагревательные элементы типа МКТЭН, температура которых достигает 85 – 95 °C;
• датчики температуры воздуха снаружи здания и внутри каждого из отапливаемых помещений частного дома;
• схемы управления нагревательными элементами.

Преимущества

Энергосбережение и высокая экономичность этого способа отопления основаны на том, что длительность работы системы за сутки меняется от 3 до 10 часов. Это время значительно уменьшается при правильном утеплении частного дома. Экономия – до половины расходов традиционной системы на электронагревателях.

Такого существенного энергосбережения удается достичь благодаря следующим достоинствам монолитных кварцевых ТЭНов:

• низкая стоимость – нагревательная проволока не мотается в спираль, металлическая трубка не используется, не режется, не гнется и пр.;
• малый нагрев проволоки и полная изоляция от кислорода дает большой срок работы при отоплении частного дома;
• не нужно обслуживание;
• электро- и пожаробезопасные технологии обеспечивают нагрев поверхности ниже температуры воспламенения материалов в доме;
• простой монтаж и др.

Разновидности электрических котлов

Электрический ТЭНовый котел отопления — внутреннее устройство

По устройству и принципу нагрева теплоносителя электрические котлы делятся на 3 типа:

1. ТЭНовые;
2. Электродные;
3. Индукционные.

Коэффициент полезного действия электрокотлов варьируется в диапазоне от 95 до 99%. ТЭНовые котлы нагревают воду с помощью трубчатого электрического нагревателя. В работе устройств этого типа присутствует один недостаток – при высоком содержании солей жесткости на поверхности ТЭНа со временем образуется слой накипи – соответственно ухудшается теплоотдача и снижается КПД теплогенератора.

Электродные котлы реализуют в своей работе принцип пропускания через теплоноситель электрического тока – от электрода к стенке сосуда. Вода при этом служит проводником, имеет определенное сопротивление и нагревается при протекании через нее тока. Проводимость воды корректируется добавлением в теплоноситель поваренной соли.

Особенностью работы электродного оборудования является то, что оно может использовать в качестве теплоносителя только воду. Кроме того, через некоторый промежуток времени электроды изнашиваются и требуют замены, возможно уменьшение толщины стенки котла.

Индукционные котлы не имеют недостатков, присущих другим электрокотлам. В процессе их работы теплоноситель нагревается с помощью электромагнитной индукции, при этом за счет наличия микровибрации на элементах устройства не образуется накипь. В качестве теплоносителя индукционное оборудование может использовать любое текучее вещество – воду, антифриз, вплоть до некоторых видов масел. Стоимость индукционных котлов при этом превышает цену на ТЭНовые и электродные аналоги.

Способ практически прямого преобразования электроэнергии в тепло дает электрическим теплогенераторам высочайший КПД, порой достигающий 99%. Кроме того, энергосбережение оборудования во многом зависит от конфигурации системы управления. Оперативное регулирование мощности достигается за счет наличия ступенчатого и особенно плавного регулирования производительности, возможности подключения погодозависимой автоматики.

На снижение потребления электроэнергии и объема финансовых затрат на отопление косвенным образом влияют следующие факторы:

1. Уровень и качество тепловой изоляции отапливаемого помещения;
2. Возможность использования двухставочного тарифа – стоимость электроэнергии в ночное время ниже;
3. Эффективная и рациональная конфигурация системы отопления – двухтрубная или коллекторная схема комплекса, диагональное или боковое подключение радиаторов;
4. Минимальное наличие ниш и экранов радиаторов.

Достоинствами электрических теплогенераторов является также отсутствие каких-либо отходов, не нужна дымовая труба, простота управления, обслуживания и эксплуатации. Средняя стоимость котлов на электрической энергии обычно ниже стоимости котлоагрегатов, работающих на иных видах энергоносителей.

Недостатками электрокотлов являются высокая стоимость топлива, ограничение по электрической мощности. Однофазные модели имеют максимальную мощность до 12 кВт, для установки более мощного оборудования требуется подключение линии питания с напряжением 380В.

2 Системы управления

Благодаря встроенной автоматике экономятся энергоносители, используемые для отопления

Выбирая обогревательную систему, нужно обратить внимание на оснащённость её дополнительными функциями. Должны быть в наличии:

• погодозависимое управление;
• датчик температуры, устанавливаемый в помещении;
• приоритет контура;
• внешнее управление при получении информации.

При помощи погодозависимого устройства корректируется уровень нагрева теплоносителя. При морозе на улице температура воды в системе поднимется, станет выше, чем обычно. Как только потеплеет, нагрев будет менее интенсивным. Если такая функция отсутствует, в комнатах будет жарко и некомфортно, а это приведет к увеличению расхода электроэнергии. Многие такие приборы оснащены двумя режимами: лето и зима. Используя первый, происходит отключение всех отопительных контуров. Функционируют только те, что задействованы круглый год.

Энергосберегающие технологии отопления предопределяют расстановку приоритетов отопительных контуров с сочетанием функционирования различных устройств. Например, при включении бойлера отключаются дополнительные конструкции от теплоснабжения, происходит снижение мощности котельной, благодаря чему уменьшаются потери топлива. Система климат-контроля, состоящая из кондиционирования, отопления, электроснабжения, вентиляции не только поддерживает комфорт в помещении, но и предупреждает риск внеплановых ситуаций, а также осуществляет экономию электроэнергии.

Грамотно используем тепло

Автоматизация работы системы

Распоряжаться сгенерированной энергией тоже нужно с умом. Задача номер один – вырабатывать ровно столько тепла, сколько необходимо. Ведь за семь месяцев отопительного сезона температура на улице меняется в диапазоне нескольких десятков градусов, резкие скачки возможны и в течение суток. Тут не обойтись без автоматики, которая по показаниям температурных сенсоров (в том числе расположенных на улице) переводит котёл в лёгкие режимы. Вовремя снижая и повышая мощность оборудования, вместо манипуляций с форточками и накрывания радиаторов одеялами, удастся избежать лишних затрат, которые для старых котлов, работающих по принципу «вкл/выкл» довольно внушительны.

Хорошо сэкономить ресурсы можно, пользуясь программированием отопительных устройств по таймеру. Предположим, на несколько градусов можно понизить температуру в помещениях ночью, когда все спят, или в середине дня, когда в доме никого из жильцов нет. Если отопительная система включает в себя электрический источник тепла (который запитывается через многотарифный счётчик), то есть смысл именно ночью активировать этот теплогенератор.

В этом домике тёплый пол будет основным источником обогрева

Особенности разводки

А ещё следует доставить тепло именно туда, куда необходимо, и в необходимом количестве. Само собой, очень желательно произвести тепловые и гидравлические расчёты, чтобы по их результатам выбрать правильную схему разводки, оптимальное сечение труб на всех участках, тип и количество радиаторов. Но для точной балансировки системы требуется на каждом отопительном приборе установить регулирующий кран или термоголовку. Так во всех жилых комнатах получится установить одинаково комфортный для людей режим без «перетопов», а, например, в подсобных помещениях – температуру существенно снизить.

Регуляторы температуры для батареи бывают очень функциональные

Некоторые бонусы можно получить, если без ошибок выбрать способ подключения радиаторов

Именно радиатор, а не магистрали, должен быть основным теплообменником в комнатах. Поэтому, чтобы не допустить рассеивания энергии в произвольных местах, трубы рекомендуют изолировать рукавами из вспененных полимеров, а между ними и ограждающими конструкциями прокладывать отражающие/останавливающие тепло листовые материалы.

Принцип работы системы рекуперации воздуха

Утепление домовладения

С учётом способности тёплого воздуха подниматься, а холодных воздушных масс оставаться на уровне пола, повышенное внимание уделяется утеплению потолка, пола и стен

Особенно важно такую теплоизоляцию осуществлять при отсутствии в домовладении подвального помещения. Чтобы препятствовать появлению мостиков холода, наружное утепление выполняется, начиная с цокольной части и заканчивая самой верхней точкой кровли

Грамотная теплоизоляция может гарантировать экономию энергии порядка 20-30%

Чтобы препятствовать появлению мостиков холода, наружное утепление выполняется, начиная с цокольной части и заканчивая самой верхней точкой кровли. Грамотная теплоизоляция может гарантировать экономию энергии порядка 20-30%.

Каким образом утепление влияет на энергосберегающее отопление? Основная характеристика дома, от которой все отталкиваются – это тепловые потери. Чем сильнее ваш дом похож на термос, тем больше тепла он способен удерживать. Соответственно, это первый фактор любого энергосберегающего отопления.

Кровля и чердачное пространство

Теплоизоляция выполняется каменной ватой или вспененными полимерными материалами, а в качестве покрытия применяются сэндвич-панели

При выборе оптимального способа утепления обязательно принимаются во внимание конструктивные и технические характеристики крыши

Оконные и дверные проёмы

Старые двери и окна особенно сильно нуждаются в утеплении, но любые теплоизолирующие мероприятия не являются достаточно эффективными. Целесообразно произвести полную замену старых конструкций более современными энергосберегающими системами с двойным или тройным стеклопакетом (с многоконтурным профилем).

Стеновые поверхности

Особенно востребован, с точки зрения энергосбережения, фасадный вариант утепления здания панелями на основе современного экструдированного пенополистирола (50-100 мм) или базальта. Обязательно выполняется предварительная подготовка поверхностей, включая специальное армирование и оштукатуривание водостойкими смесями.

От каких видов топлива лучше всего отказаться

Владельцы загородных построек и частных домов в пределах города используют отопительные системы, в качестве источника питания которых может выступить горячая вода, электричество, дрова или газ. Самым дорогостоящим видом обогрева сегодня является электричество. Вы сможете убедиться в этом, если подключите простой калорифер. В конце месяца счет за электроэнергию окажется весьма внушительным. Если же необходимо только лишь поддерживать комнатную температуру, то можно использовать электрические котлы.

Решая вопрос о том, какое отопление в частном доме самое экономичное, потребители довольно часто обращают внимание на дрова, которыми топятся печи, зарекомендовавшие себя как проверенный и надежный способ отопления. Вы можете оборудовать жилище камином, наслаждаясь потрескиванием поленьев долгими зимними вечерами. Однако у этого вида топлива есть некоторые минусы, выраженные в повышенной пожароопасности, а также высокой стоимости дров

Но цена на такое топливо несколько ниже по сравнению с электричеством

Однако у этого вида топлива есть некоторые минусы, выраженные в повышенной пожароопасности, а также высокой стоимости дров. Но цена на такое топливо несколько ниже по сравнению с электричеством.

3 Сокращение расходов при помощи приборов

Эффективно то отопление, при котором создаётся комфортный нагрев с минимальной температурой теплоносителя. Для этого может использоваться водяной тёплый пол. Такое отопление не подходит для применения в условиях холодного климата, потому что не может компенсировать теплопотери. К тому же напольное покрытие не должно нагреваться выше +27 градусов. Решается эта проблема при помощи радиатора, который служит дополнением к тёплому полу.

Для повышения энергоэффективности хорошим вариантом будет коллекторно-лучевая двухтрубная система радиаторного отопления. При таком способе обогрева в каждом помещении встраивается отопительная ветвь с подающим и обратным элементами. В этом случае в каждой комнате поддерживается своя температура, не оказывая влияния на другие помещения.

Тепловые пушки

Прибор, называемый электрической тепловой пушкой, имеет настолько несложную конструкцию, что некоторые даже изготавливают его самостоятельно. Основные составляющие — нагревательный элемент и вентилятор.

Корпус из нержавейки без сварных швов выполнен в виде цилиндра, что из-за внешнего сходства с пушкой и дало название прибору. Воздух извне поступает через специальные решетки в корпусе. Внутри нагревательный элемент повышает его температуру до необходимой величины, и он опять выходит наружу через систему вентиляторов. Упрощенно можно сказать, что тепловая пушка это — тот же вентилятор, но выдающий не холодный воздух, а горячий.

Конструкция электрической тепловой пушки

Электрическая пушка работает как от двух, так и трехфазной сети. Нагревательный элемент — ТЭН или спираль. Перегрев прибора исключен из-за наличия специального термостата, автоматически отключающего питание по достижении установленной температуры. Это позволяет значительно экономить электроэнергию.

Производительность прибора зависит от объема выдуваемого воздуха: чем он больше, тем быстрее прогреется помещение. В пользу тепловой пушки свидетельствуют следующие факты:

• Легкая эксплуатация;
• Компактность и небольшая масса;
• Универсальность. Можно применять для различных целей — от ускорения высыхания поверхностей во время ремонта до отопления;
• Быстрый нагрев;
• Абсолютная безопасность.

Существуют и тепловые пушки, в которых система вентиляторов отсутствует. Работают такие приборы под воздействием инфракрасного излучения и прогревают не все помещение, а отдельные секторы.

Автоматика

Схема подключения

Выбирая из нескольких моделей обогревательных котлов, потребитель должен помнить, что даже самое экономичное отопление не оправдает надежд, если оборудование не будет укомплектовано автоматикой.

Современные системы способны:

• отслеживать температуру в комнатах и на улице, а также определять оптимальные условия нагрева;
• регулировать безопасную работу котла и не допускать перегрева;
• поддерживать заданный температурный режим;
• отслеживать и выполнять установленные программы день/ночь или будний день/выходной;
• следить за функционированием котельного оборудования при длительном отсутствии хозяина;
• фиксировать сбои;
• останавливать котел в критических ситуациях.

Не стоит забывать, что всего лишь 1 дополнительный градус прогрева окружающего воздуха, абсолютно не влияющий на самочувствие человека, тянет за собой почти 5% топливных затрат.

В качестве вспомогательных приборов используются:

• температурные датчики;
• регулирующие вентили;
• термостатические головки;
• программаторы и др.

Принцип работы

ЭОУ является прибором прямого действия, т. е. в ней отсутствуют промежуточные комплектующие элементы. Работа котла водяного отопления основана на передвижении ионов между парой электродов с частотой 50 колебаний в 1 сек. А так как при любом хаотичном движении электрически заряженных частиц возникает выделение тепловой энергии, происходит нагрев жидкости.

На входе и выходе электродного котла создается большая температурная разница, что заставляет нагретую жидкость стремиться вверх по прямому подающему трубопроводу на высоту до 25-30 метров (в зависимости от модели котла).

Установки работают в автоматическом режиме, регулирование температуры осуществляется специальным датчиком, связанным с реле. Непрерывное время работы оборудования составляет от 2 до 9 часов. Нагревательная камера установки имеет небольшую емкость, что способствует моментальному нагреву теплоносителя до 95 °C.

ЭОУ предназначены для замкнутых систем водяного отопления всех типов и могут служить как основным, так и вспомогательным источником тепла.

Котел может работать как с насосом для циркуляции воды, так и без него. В первом случае потребление электроэнергии будет снижено. Контроль над работой ЭОУ осуществляет терморегулятор, который по мере изменения температуры воздуха отключает или подключает установку. Тем самым температура в помещении поддерживается на заданном уровне.

Какое топливо наиболее выгодно

Немалая сумма денег у владельцев частной недвижимости уходит на приобретение энергоресурсов на предстоящий отопительный сезон. Но у разных видов топлива неодинаковая эффективность и стоимость. В настоящее время наиболее выгодным считается использование магистрального газа, поэтому именно он считается классическим сырьем для энергосберегающего отопления.

В регионах, где много лесных насаждений, к недорогой ценовой категории приближаются дрова, аналогичная ситуация также связана с углем. Далее следует продукция промышленной переработки древесного сырья и отходов сельскохозяйственной деятельности, такая как брикеты и пеллеты.

Что касается жидкого топлива — масла, нефтепродуктов, солярки и т.д., а также сжиженного пропана – бутана, то цены на них выше в 5 – 7 раз, чем на газ из магистральных сетей. А электроэнергия для теплоснабжения объекта недвижимости обойдется дороже раз в десять. Кстати, используемые для генерации тепловые насосы работают от электропитания, хотя его расходуется немного.

В разных регионах страны ситуация с обеспечением твердым топливом отличается. В некоторых населенных пунктах оно вполне доступно и имеет выгодную цену по причине географического расположения объекта недвижимости. В тоже время в другие места топливо следует привезти, а то отражается на конечных расходах на теплоснабжение.

Неплохо обстоят дела с топливными ресурсами у владельцев фермерских хозяйств, имеющих в наличии жмых, шелуху, скорлупу или у хозяев лесопилок, у которых есть доступ к бесплатным отходам производства – коре, щепе и опилкам.

Эффективность каждого вида топлива, прежде всего, зависит от его качественных характеристик. Так при отоплении сухими дровами вырабатывается больше тепловой энергии, чем при обогреве влажным сырьем. Большее количество тепла отдают твердые древесные породы такие, как дуб.

Если используется жидкое топливо, например солярка, то для полного сгорания в ней должно быть минимальное количество примесей и ее придется часто подогревать. В случае падения напряжения в электросети производительность обогревателей снижается. Кстати, чтобы обустроить энергоэффективное теплоснабжение, нет необходимости ориентироваться исключительно на один вид топливного ресурса. Допустимо параллельное подключение теплогенераторов, независимо работающих на разном сырье.

Грамотно используем тепло

Автоматизация работы системы

Распоряжаться сгенерированной энергией тоже нужно с умом. Задача номер один – вырабатывать ровно столько тепла, сколько необходимо. Ведь за семь месяцев отопительного сезона температура на улице меняется в диапазоне нескольких десятков градусов, резкие скачки возможны и в течение суток. Тут не обойтись без автоматики, которая по показаниям температурных сенсоров (в том числе расположенных на улице) переводит котёл в лёгкие режимы. Вовремя снижая и повышая мощность оборудования, вместо манипуляций с форточками и накрывания радиаторов одеялами, удастся избежать лишних затрат, которые для старых котлов, работающих по принципу «вкл/выкл» довольно внушительны.

Хорошо сэкономить ресурсы можно, пользуясь программированием отопительных устройств по таймеру. Предположим, на несколько градусов можно понизить температуру в помещениях ночью, когда все спят, или в середине дня, когда в доме никого из жильцов нет. Если отопительная система включает в себя электрический источник тепла (который запитывается через многотарифный счётчик), то есть смысл именно ночью активировать этот теплогенератор.

В этом домике тёплый пол будет основным источником обогрева

Особенности разводки

А ещё следует доставить тепло именно туда, куда необходимо, и в необходимом количестве. Само собой, очень желательно произвести тепловые и гидравлические расчёты, чтобы по их результатам выбрать правильную схему разводки, оптимальное сечение труб на всех участках, тип и количество радиаторов. Но для точной балансировки системы требуется на каждом отопительном приборе установить регулирующий кран или термоголовку. Так во всех жилых комнатах получится установить одинаково комфортный для людей режим без «перетопов», а, например, в подсобных помещениях – температуру существенно снизить.

Регуляторы температуры для батареи бывают очень функциональные

Некоторые бонусы можно получить, если без ошибок выбрать способ подключения радиаторов

Именно радиатор, а не магистрали, должен быть основным теплообменником в комнатах. Поэтому, чтобы не допустить рассеивания энергии в произвольных местах, трубы рекомендуют изолировать рукавами из вспененных полимеров, а между ними и ограждающими конструкциями прокладывать отражающие/останавливающие тепло листовые материалы.

Принцип работы системы рекуперации воздуха

Тепловые панели – энергосберегающее отопление

Среди энергосберегающих систем отопления особую популярность приобретают тепловые панели. Их преимущества – экономное потребление электроэнергии, функциональность, удобство в эксплуатации. Нагревательный элемент расходует 50 Ватт электроэнергии на прогрев на 1 м², в то время как традиционные электрические системы отопления потребляют не менее 100 Ватт на 1 м².

На тыльную сторону энергосберегающей панели нанесено специальное теплоаккумулирующее покрытие, благодаря чему поверхность нагревается до 90 градусов и активно отдает тепло. Обогрев помещения происходит за счет конвекции. Панели абсолютно надежны и безопасны. Их можно устанавливать в детских, игровых комнатах, школах, больницах, частных домах, офисах. Они адаптированы к перепадам напряжения в электросети, не боятся воды и пыли.

Конструкция прибора

Тот, кто впервые видит этот отопительный прибор, обращает внимание на его схожесть с обычным алюминиевым радиатором отопления, который устанавливается в водяную отопительную систему. По сути, это так и есть. Электрорадиатор – это секционная батарея из алюминия, в которую вставлен ТЭН

Устанавливается нагревательный элемент в нижнюю полость батареи, устройство обязательно комплектуется блоком автоматики и контроля

Электрорадиатор – это секционная батарея из алюминия, в которую вставлен ТЭН. Устанавливается нагревательный элемент в нижнюю полость батареи, устройство обязательно комплектуется блоком автоматики и контроля.

Внутрь радиатора заливается простая вода или техническое масло. В первом случае увеличивается скорость нагрева, во втором – увеличиваются показатели безопасной эксплуатации.

Самое удивительное то, что, как и обычные секционные радиаторы, электрорадиаторы можно наращивать по секциям. Правда, при этом придется увеличивать мощность ТЭНа. В комплектацию прибора входит обязательно кран Маевского, нижняя заглушка, электрический шнур с вилкой под розетку.

Тепло из земных недр и водоемов

Геотермальные установки. Новые технологии отопления частного дома в настоящее время позволяют не только экономно расходовать источники тепловой энергии, но и обеспечивать производство электроэнергии. Затем полученное электричество направлять на всевозможные нужды такие, как освещение здание, работа нагревательного котла в водяной отопительной конструкции.

Одним из способов выработки энергии является применение геотермальных установок. Они функционируют аналогично тепловому насосу и получают тепло из грунта вне пределов частного дома.

• в частном доме монтируют специальный тепловой насос, перекачивающий теплоноситель;
• за пределами строения в подготовленную шахту опускают теплообменник, который называется грунтовым зондом. По нему к тепловому насосу поступают грунтовые воды;
• такой теплоноситель, проходя насос, передает ему часть тепла, расходуемую на обогрев дома.

Самые эффективные и производительные геотермальные системы, в основе которых находятся современные технологии отопления частного дома, используют вместо грунтовых вод антифриз, заливаемый в резервуар, расположенный на глубине (детальнее: «Современные системы отопления частного дома — выбираем вариант отопительной системы из доступных «).

Отопительные системы, созданные с применением теплового насоса, отличаются значительной эффективностью, поскольку на 1 кВт затрачиваемой энергии они способны вырабатывать 4 — 6 кВт. Новые технологии в отоплении на основе геотермальных установок не предполагают использование твердого или жидкого топлива. В результате их функционирования в природную среду не выделяются тяжелые металлы или токсины. Обустройство геотермальной теплоснабжающей конструкции обходится в значительную сумму, доступную для небольшого количества потребителей. Следует отметить, что монтаж такой системы своими силами вряд ли возможен. Несмотря на наличие подробной инструкции от производителей, основную сложность представляет строительство шахты, где будет находиться теплообменник. Разумным решением станет обращение за услугами к профессионалам.

Гидротермальные установки. Новые технологии отопления загородного дома позволяют обходиться и без того, чтобы бурить глубокую шахту. Это становится возможным только в том случае, когда поблизости располагается водоем, не промерзающий до самого дна даже в морозную погоду. На нем сооружают гидротермальную установку, извлекающую тепловую энергию непосредственно с придонного водяного слоя.

Ее конструкционное решение аналогично геотермальной системе:

• в доме устанавливают тепловой насос, помогающий циркулировать теплоносителю по трубам;
• на дно водоема помещают зонд-теплообменник, предназначенный для забора тепла.

Эффективность функционирования гидротермальной установки зависит от протяженности зонда. Если монтаж осуществлен правильно, с каждого погонного метра теплообменника получается около 40Вт. Таким образом, для отопления среднего размера загородного дома будет достаточно системы протяженностью от 200 до 300 метров.

Виды энергосберегающих котлов

Большинство авторов традиционно относят к энергосберегающим электрические котлы отопления. Это утверждение верно – электрокотлы обладают максимальным КПД. Но кроме теплогенераторов этого типа к энергосберегающим котлоагрегатам следует отнести еще 2 вила котлов – конденсационные газовые и пиролизные длительного горения.

Они реализуют в своей работе принцип более эффективного сжигания топлива, отличаются повышенным КПД по сравнению с традиционными устройствами, работающими на природном газе и твердом топливе. Поэтому выделим 3 основных вида энергосберегающих котлов:

1. Электрические;
2. Газовые конденсационные;
3. Пиролизные.