Електроопалення приватного будинку своїми руками: 6 рішень з різним економічним ефектом

Тема цієї статті – електроопалення в приватному будинку. У ній я збираюся розповісти про шести різних схемах обігріву електрикою, описати економічний ефект від застосування кожної з них і ази монтажу опалення в кожному конкретному випадку. Приступимо.

чому електроенергія

Найекономічнішим джерелом тепла для автономного опалення був і залишається магістральний газ.

У його відсутність інші джерела тепла по дешевизні кіловат-години вишикуються в наступному порядку:

Дрова з результатом 90 коп / КВт-год;
Пелети (1,4 руб / КВт-год);
вугілля (1,6 руб / Вт-ч);
дизпаливо (3 руб / КВт-год);
електроенергія (4-5 руб / КВт-год).

Магістраль – не єдине джерело газу. Пропан-бутан в газгольдері або балонах теж може живити газовий котел. Але він позбавить газову систему опалення її економічності: при використанні газгольдера ціна кіловат-години зросте приблизно до 2,3, балонів – до 3,2 рублів за кіловат-годину.

Монтаж газгольдера для автономного газопостачання приватного будинку.

Так чому ж ми говоримо саме про електричному опаленні? У чому воно перевершує дров'яної котел, вуглецеві піч?

У зручності експлуатації.

На відміну від твердопаливних котлів, електроопалення приватного будинку не вимагає закладки нової порції палива раз в кілька годин і періодичної чистки зольника.

У дизельного опалювального обладнання воно відіграє очки за рахунок відсутності шуму пальники, продуктів згоряння і необхідності зберігати в будинку великий запас палива.

Експлуатація газгольдера вимагає великих витрат на стадії його монтажу і виділеного під установку газосховища ділянки. В процесі експлуатації газобалонної станції власнику доведеться щотижня возити балони на заправку.

Чим більше балонів підключено до газобалонної станції, тим рідше потрібна їх заправка.

Мало того: всі електричні нагрівальні установки допускають управління термостатом, тобто гнучку регулювання потужності в залежності від температури повітря в будинку.

Шляхом невеликої модифікації до списку своїх функцій легко додати програмування тижневих і добових циклів, що забезпечить додаткову економію. Скажімо, термостат може знижувати температуру повітря на ніч і в робочий час.

Електроопалення допускає зручний контроль температури по виносного термостата.

А можна всіх подивитися

Отже, якими способами можна використовувати електроенергію для обігріву?

Схема 1: котел і радіатори

Перед нами класична схема водяній опалювальної системи – електричний котел і кілька конвекційних опалювальних приладів (радіаторів або водяних конвекторів), що з'єднуються розливом і підводками.

Котел може належати до одного з трьох типів:

ТЕНовий. За нагрівання відповідає батарея трубчастих нагрівальних елементів, поміщених в герметичний бак. Їх роздільне включення забезпечує ступінчасте регулювання потужності;

Пристрій ТеНові котла.

Проблема цього типу котлів – утворення накипу на ТЕНах, поступово знижує їх тепловіддачу і призводить до виходу нагрівача з ладу внаслідок перегріву.

Накип на трубчастих нагрівачах.

електродний. Вода нагрівається при протіканні через неї струму. Механізм нагрівання – той же, що і у будь-якого нагрівального елементу: проходячи через провідник з високим опором, ток призводить в рух заряджені частинки, що викликає нагрівання середовища;

Електродний котел (зліва від циркуляційного насоса).

Недолік електродного котла – можливість роботи тільки з питною водою зі строго певним вмістом солей. Розсіл викличе коротке замикання між електродами, а дистильована вода або тосол є діелектриками. Крім того, електроди поступово розчиняються в електроліті і потребують періодичної заміни.

індукційний. Нагрівання в вміщеному в діелектричний корпус феромагнітному осерді викликається вихровими струмами, наведеними намотаною на корпус котушкою індуктивності. Прилад позбавлений якихось специфічних проблем, виключно надійний і довговічний.

Міні-котельня з індукційним котлом.

Всупереч заявам продавців, жоден з типів електрокотлів не виділяється економічністю на тлі інших. На виробництво одного кіловата тепла при прямому нагріві витрачається рівно 1 КВт-год електрики.

Ісаак Ньютон нагадує: закон збереження енергії ніхто не відміняв.

Реальний ККД котла може бути менше 100% тільки при поєднанні двох факторів:

відсутності теплоізоляції котла і розливу;
Виносі котла за межі опалювального приміщення. Якщо котельня знаходиться всередині будинку, все розсіює в повітрі тепло буде йти на потреби опалення.

Обв'язка котла теж нічим не відрізняється від такої при монтажі опалювальної системи на твердопаливному або дизельному приладі. У неї входять:

Багато ТеНові котли забезпечуються власним розширювальним бачком, насосом і групою безпеки, розташованими в їх корпусі. Фактично, прилад перетворюється в повноцінну котельню і може бути підключений безпосередньо до розливу опалювальної системи.

Міні-котельня підключена прямо до розливу опалення. Вся обв'язування знаходиться всередині корпусу.

Камради, використання електрокотла з радіаторами водяного опалення – найбільш нерозумне рішення відразу з декількох точок зору.

Ось його недоліки.

дорогий монтаж. До вартості котла і радіаторів додається вартість труб, дроселів і монтажних робіт;
Максимальна вартість тепла. Крім дорожнечі кіловат-години тепла, власник отримує його нераціональний розподіл в опалювальному обсязі. Тепле повітря збирається під стелею, що призводить лише до зростання втрат через дах. На рівні підлоги повітря на 5-10 градусів холодніше;
мінімальна відмовостійкість. Вихід котла з ладу автоматично залишає будинок без опалення.

Схема 2: котел, радіатори і теплоаккумулятор

Від попередньої схеми ця відрізняється лише тим, що включає в себе теплоаккумулятор. Так називається теплоізольований бак великого обсягу, що вміщає від 200 до 3500 літрів води і забезпечений декількома висновками.

Теплоаккумулятор: зовнішній вигляд і розріз.

Довідка: при нагріванні на 40 градусів 3000 літрів води накопичують 175 КВт-год енергії.

Теплоаккумулятор підключається між двома контурами, що з'єднують його з котлом і з опалювальними приладами. Кожен контур забезпечується власним циркуляційним насосом.

Принципова схема опалення з теплоаккумулятором.

Як працює така схема?

Під час дії нічного тарифної зони що працює на максимальній потужності електрокотел гріє воду в теплоаккумуляторе. Частина тепла витрачається на підтримання температури в будинку;
днем, Під час дії більш дорогого тарифу, Котел відключений. накопичене тепло поступово витрачається на обігрів будинку.

За даними на 2017 рік для Москви і Московської області денний і нічний тарифи відрізняються більш ніж у три рази (6,19 проти 1,79 рубля). Економія очевидна і більш ніж помітна. У мінуси рішення можна записати хіба що необхідність виділити місце під масивний накопичувальний бак.

Денні та нічні тарифи на електроенергію.

Схема 3: розподілене опалення

Суть рішення – опалення будинку не одним електрокотлом з розводкою теплоносія, а окремими електричними конвекторами або масляними радіаторами для кожного приміщення.

Опалення будинку настінними електроконвектори.

Економічність рішення практично не зміниться на тлі традиційного водяного опалення з електрокотлом: перед нами все ті ж прилади прямого нагріву з нерівномірним розподілом температури повітря в об'ємі приміщення.

Однак виграш все ж буде:

вище відмовостійкість. Якщо один конвектор вийшов з ладу, це не відіб'ється на роботі інших приладів;
Менше витрати на монтаж. Нам потрібно придбати тільки недорогі нагрівальні прилади і підключити їх до розеток. Котел і труби не потрібні;
М'якше вимоги до проведення. Замість одного приладу зі споживанням 12 – 24 кіловата вона навантажена кількома з потужністю в межах 2 КВт. Раз так – не потрібні три фази і виділена лінія з великим перетином провідника для підключення котла.

Прилад підключається до звичайної електропроводці і не перевантажує її.

Довідка: для прихованої мідної проводки перетин розраховується як 1 мм 2 на струм в 10 А.

Схема 4: теплі підлоги

Що таке тепла підлога?

Це схема опалення, при якій в ролі опалювального приладу виступає вся поверхня чистового підлогового покриття.

Нагрівальні елементи можуть бути різними:

Укладені в стяжку труби з циркулюючим по ним теплоносієм;

Труби теплої підлоги підготовлені до укладання стяжки.

Гріє кабель в стягуванні або під кахлем, в шарі плиткового клею;
плівковий нагрівач під ламінатом, паркетом або лінолеумом.

В середині підлоги водяне опалення з електрокотлом, на мій погляд, не найкращий вибір – його монтаж пов'язаний з необхідністю монтувати складну колекторних розводку, узгоджувати циркуляцію в декількох незалежних контурах і заливати армовану стяжку. Воно виправдано лише при використанні водяної теплої підлоги в якості опалювального приладу в схемі з теплоаккумулятором.

Колектори водяного теплої підлоги.

Найпростіше в монтажі плівковий нагрівач: він не вимагає проведення «мокрих» будівельних робіт. Для укладання теплої підлоги досить зняти чистове покриття.

Ось порядок його укладання:

Максимальне навантаження на терморегулятор не повинна бути більше 3600 ват. При більшій потужності теплої підлоги формується кілька незалежних ланцюгів харчування з власними терморегуляторами;
Між ламінатом або паркетом і плівковим нагрівачем варто прокласти шар щільного поліетилену. Плівка не створить перешкод потоку тепла, зате дозволить запобігти потраплянню води до клем;
Під меблями гріє плівка не вкладається. При недостатньому теплоотводе вона може вийти з ладу внаслідок перегріву.

Біля стін залишаються просвіти під меблі.

Теплі підлоги будь-якого типу залишаються класичним приладом прямого нагріву. Однак, крім суб'єктивного комфорту, вони здатні забезпечити помітну економію на тлі конвекційних приладів за рахунок зменшення середньої температури в опалювальному приміщенні.

Як тепла підлога допомагає знизити температуру і чи не викличе зниження дискомфорту у мешканців будинку?

Розподіл температури в нашому випадку зовсім інше, ніж при конвекційному опаленні:

На підлозі вона максимальна (22 – 25С);

Найтепліша область – над підлогою.

Під стелею повітря охолоджується до 16-18С.

Оскільки ми підкоряємося гравітації і ходимо по підлозі, мерзнути не доведеться, а от втрати через перекриття помітно скоротяться.

Схема 5: обігрів ІЧ-випромінюванням

Інфрачервоні обігрівачі, як і електроконвектори, застосовуються для розподіленого електроопалення. Кожен з них підключається незалежно від інших і може бути при необхідності легко замінений.

Прилади можуть бути високотемпературними (з вміщеній всередину кварцової трубки спіраллю) або низькотемпературними (різноманітні кварцові, скляні та металеві панелі, плівкові обігрівачі і т.д.).

Це не панно. На фото – стилізований під нього плівковий інфрачервоний обігрівач.

Як змонтувати інфрачервоне електроопалення своїми руками?

Інструкція дуже проста.

При монтажі нагрівачів потрібно враховувати лише два обмеження:

За перетину проводки. Вона не повинна бути тонше 1 мм на 10 ампер пікового струму (при напрузі 220 вольт відповідає 2200 ватам потужності);
за нагріву будь-яких предметів і поверхонь з горючих матеріалів.Їх не можна розміщувати ближче метра від високотемпературного джерела тепла.

Оптимальне розміщення інфрачервоних обігрівачів – на стелі. В цьому випадку теплове випромінювання буде нагрівати переважно підлогу і предмети меблів в нижній частині приміщення.

Стельові інфрачервоні панелі.

Нагрівання підлоги ІК-променями призводить до того, що власник отримує функціональний аналог теплої підлоги з властивим йому раціональним розподілом температур в обсязі кімнати. Джерелами тепла стають підлогу і всі предмети в нижній частині опалювального об'єму.

Знайоме розподіл тепла, чи не так?

Однак це не все. Теплове випромінювання поряд з підлогою і меблями нагріває одяг і шкіру знаходиться в зоні дії випромінювача людини. Йому стає тепло при більш низькій температурі повітря. Зона комфорту зміщується вниз з 24 – 25 до 14 – 16 градусів.

Обігрів ІК-обігрівачами вуличного кафе.

Наскільки велику економію забезпечить таке зниження середньої температури?

Оскільки втрати тепла через стіни, вікна та дах пропорційні різниці температур по обидві сторони огороджувальних конструкцій, при 0С на вулиці перехід від конвекційного до інфрачервоного опалення дасть зниження витрат на електрику в 25/14 = 1,78 рази.

Схема 6: теплові насоси

Всі описані вище рішення на тлі традиційного електроопалення носили еволюційний характер, оскільки використовували прямий нагрів. Нагадаю, що забезпечує кіловат-годину тепла на кіловат-годину витраченого електрики.

Тепловий насос працює інакше. Електроенергія витрачається компресором, що забезпечує перекачування тепла всередину будинку. Тепло відбирається у більш холодної середовища – навколишнього повітря, грунту або води (в незамерзаючому водоймі або свердловині).

Зовнішній блок повітряного теплового насоса.

Ось повний цикл роботи приладу:

Цикл роботи теплового насоса.

Компресор стискає фреон;
Той при зростанні тиску з газу перетворюється в рідину і нагрівається;
Зайве тепло відбирається у фреону теплообмінником і використовується для нагріву повітря в приміщенні;
Після теплообмінника холодоагент потрапляє до розширювального клапану. При падінні тиску він повертається в газоподібний стан і остигає на кілька десятків градусів;
Фреон з температурою набагато нижче 0С проходить ще один теплообмінник, де відбирає надлишкове тепло у навколишнього середовища. Так, вона не відрізняється високою температурою, але холодоагент-то ще холодніше!
Холодний газ надходить до компресора. Починається новий цикл.

Така схема дозволяє отримати до 7 кіловат тепла на кіловат потужності компресора.

Велика частина тепла відбирається у довкілля.

У опалення будинку тепловим насосом є кілька, скажімо так, особливостей:

падіння ефективності (Читай – тепловіддачі на одиницю електричної потужності) при зменшенні різниці температур між теплообмінниками. Якщо зовнішнє середовище остигає або нагрівається повітря в кімнаті, за опалення доводиться платити більше;

Теплова ефективність насоса «повітря-вода» в залежності від температур вуличного повітря і теплоносія.

Тому що гріють рідкий теплоносій прилади використовуються з системами водяного теплої підлоги або низькотемпературного конвективного опалення з температурою води не вище 55С.

З тепловими насосами використовуються низькотемпературні схеми опалення.

Висока вартість монтажу. Геотермальний насос (відбирає тепло у грунту нижче рівня промерзання) вимагає буріння глибоких свердловин. Альтернатива – укладання в котлован горизонтального колектора.

При цьому під нього доведеться відвести ділянку з площею, що втричі перевищує опалювальну.

Укладання в котлован горизонтального колектора теплового насоса.

Водяний насос прив'язаний до незамерзаючої водойми (погодьтеся, що на більшій частині території Росії це рідкість).

Укладання теплообмінника в незамерзаючий проточний водойму.

Замість водойми як джерело тепла можна використовувати грунтові води зі свердловини з досить високим дебітом. Відпрацьована вода зливається в другу свердловину – дренажну;

Обмежений діапазон робочих температур. Тепловий насос може працювати при температурі зовнішнього середовища не нижче 25С. Обмеження пов'язане з температурами фазових переходів існуючих холодоагентів.

У сильний мороз повітряні теплові насоси вимушено простоюють.

Зменшення вартості кіловат-години тепла в скромні 3 рази вже зрівнює експлуатаційні витрати опалення тепловим насосом з твердопаливними котлами. Смію зауважити – при незрівнянно зручність експлуатації.

Кращі моделі приладів забезпечують подачу 6-7 кіловат тепла на КВт електричної потужності, що дозволяє впритул наблизитися до вартості газового опалення.

У регіонах з помірно холодною зимою можна використовувати найбільш дешеву різновид теплового насоса – побутовий кондиціонер. При вартості в межах 30-40 тисяч рублів кращі поділи недорогих виробників (наприклад, Gree і Cooper & Hunter) можуть працювати на обігрів при тих же 25С. Навіть біля нижньої межі робочої температури тепловіддача на кіловат потужності не падає нижче 2,5 КВт.

Найдоступніший тепловий насос.

Мій будинок опалюється саме так. Площа в 154 квадрата на двох поверхах обігрівається чотирма інверторами із загальною тепловою потужністю в 14 КВт.

Кілька сухих фактів:

Нижня вулична температура, При якій випробувана система обігріву – 21С. У будинку підтримувалися більш ніж комфортні +20;
Сумарна вартість покупки і установки чотирьох інверторів склала 110 тисяч рублів (2013 – 2015 роки);
Середня витрата ними електрики за зимовий місяць – приблизно 1500 КВт-год.

Ефективна теплова потужність кондиціонера при роботі на обігрів – 4,1 КВт при електричної потужності 980 ватів.

висновок

Як бачите, відсутність газу не ставить хрест на дешевому і не вимагає постійної уваги опаленні. Якщо у вас є свої міркування з приводу реалізації економного електроопалення – не соромтеся ділитися ними в коментарях. Успіхів, камаради!