Жаба. Большая. Зеленая. Она берет за горло любого владельца коттеджа при виде счета за отопление в зимние месяцы. Сегодня мы попытаемся дать ей решительный отпор и станем искать способы обогреть свой дом с минимальными расходами. Приступим!
Сравнение источников тепла
Для начала, давайте сравним разные источники тепла по важнейшему показателю — стоимости единицы тепловой энергии, киловатт-часа.
- Магистральный газ с учетом по счетчику — 50-80 копеек;
- Сухие дрова — 1 рубль 30 копеек;
- Пеллеты (гранулированные отходы переработки древесины) — 1 рубль 50 копеек;
- Каменный уголь — 1 рубль 70 копеек;
- Газ из газгольдера — 2 рубля 40 копеек;
- Газ из баллонов — 3 рубля 20 копеек;
- Дизельное топливо — 4 рубля;
- Электроэнергия при использовании прямого нагрева (котлов, масляных обогревателей, конвекторов, тепловентиляторов) — 5 рублей.
Обратите внимание: конкретная цена может меняться в зависимости от особенностей местного рынка и коммунальных тарифов, однако соотношение цен остается неизменным уже много лет.
Итак, шаг номер один: если у вас есть возможность газифицировать дом — не пренебрегайте этой возможностью. Вложения быстро окупятся.
Традиционные и конденсационные газовые котлы
Типичный газовый котел работает с температурой обратки не ниже 55°С. Дальнейшее снижение температуры угрожает конденсацией на теплообменнике агрессивных продуктов сгорания газа, что повлечет за собой значительное снижение срока его службы.
Однако давайте вспомним одну тонкость: при сгорании природного газа (по большей части состоящего из метана) образуются преимущественно вода и углекислота. Кислоты (в первую очередь угольная) содержатся в продуктах сгорания в довольно малых количествах. А водяной пар при конденсации отдает довольно большое количество тепловой энергии.
Конденсационный газовый котел использует так называемую высшую теплоту сгорания, включающую энергию окисления газа и энергию конденсации продуктов сгорания на отдельном стойком к коррозии теплообменнике — экономайзере. Его КПД на 11-12% выше, чем у традиционного котла на газе.
Низкая температура обратки может показаться препятствием для работы системы водяного отопления.
Однако это мнимая проблема, имеющая два очень простых решения:
- Использование внутрипольного отопления, которому мы уделим внимание чуть позже;
- Увеличение количества секций радиаторов. При использовании алюминиевых отопительных приборов оно не выльется в большие расходы и быстро окупится экономией на газе.
Шаг номер два: если ваш дом газифицирован, ваш выбор — конденсационный котел.
Твердотопливники
Чем отапливать дом, если в вашем поселке нет газа?
Обладатель почетного второго места по дешевизне отопления — твердотопливный котел. Традиционные котлы этого типа обладают достаточно высокой номинальной тепловой мощностью и позволяют регулировать ее древним как мир способом — ограничением доступа кислорода (проще говоря, прикрытым поддувалом, выполняющим заодно роль дверки зольника).
Технический прогресс внес очень незначительные изменения в конструкцию традиционного отопительного прибора: разница лишь в том, что в современных моделях котлов дверкой поддувала управляет посредством цепочки механический термостат.
Ограничение доступа кислорода в топку имеет одно негативное последствие — неполное сгорание топлива. Газообразные продукты сгорания дров или угля содержат много летучих углеводородов. При прикрытом поддувале котла ваши деньги в буквальном смысле вылетают в трубу.
Так называемые пиролизные (или газогенераторные) котлы и печи лишены этого недостатка.
Процесс горения твердого топлива разбит в них на два этапа:
- Вначале оно тлеет в топке при ограниченном доступе кислорода. Продуктами неполного сгорания являются угарный газ и те самые летучие углеводороды;
- Затем в отдельной камере к продуктам неполного сгорания подмешивается атмосферный воздух. Они сгорают, отдавая свое тепло теплообменнику и заодно поддерживая процесс тления дров или пеллет в первичной топке.
Шаг номер три: если вы отапливаетесь твердым топливом, вам стоит выбрать пиролизный котел.
Электроотопление
Электрические котлы обеспечивают дом самым дорогим теплом, причем расходы планомерно увеличиваются по мере роста тарифов. На этой волне многие производители предлагают так называемые экономичные котлы, позволяющие на 20…50 (вставьте нужное число из последней увиденной вами рекламы) процентов сократить расходы на обогрев.
Развенчание мифов
Первое и главное: любой прибор прямого нагрева (то есть превращающий электроэнергию непосредственно в тепло за счет взаимодействия заряженных частиц со структурой проводника) имеет КПД, стремящийся к 100%. Это утверждение прямо вытекает из закона сохранения энергии: никаких ее других видов, кроме тепла, электрокотел не производит.
Хотите поспорить?
А давайте задумаемся:
- Котел не совершает механической работы (то есть не перемещает какую-либо массу против вектора гравитации);
- Он излучает преимущественно в ИК-спектре. Тепловое излучение способствует все тому же нагреву помещения;
- Незначительные потери на наведенные в расположенных неподалеку электрических проводниках токи, опять-таки, в конечном счете, преобразуются в тепло — проводники имеют ненулевое сопротивление.
Потери могут возникнуть только на стадии передачи тепловой энергии теплоносителю. Их уровень определяется не типом котла, будь он ТЭНовый, электродный или индукционный, а качеством теплоизоляции корпуса. Однако все теплопотери при размещении отопительного оборудования в отапливаемом помещении уходят опять-таки на обогрев окружающего воздуха.
Шаг номер четыре: не верьте рекламе. Экономичные электрические котлы — миф, на котором делают деньги производители и продавцы.
Тепловые насосы
Об устройстве и принципе работы тепловых насосов автор уже рассказывал в одной из смежных статей.
Вкратце: они используют электричество не для нагрева теплоносителя или воздуха в доме, а для перекачки тепловой энергии от нагретой до более низкой температуры окружающей среды — грунта, воды или воздуха. Это делается возможным благодаря преобразованиям фазового состояния хладагента и изменению его давления.
Тепловой насос — это отопительное устройство, которое на равных конкурирует по дешевизне отопления с твердотопливными котлами, и дышит в затылок газовым. На каждый киловатт электрической мощности ТН отдает от 2,5 до 7 киловатт тепла.
Несколько специфических особенностей тепловых насосов:
- Отношение эффективной тепловой мощности к потребляемой электрической, уменьшается по мере роста разницы температур между внешним и внутренним теплообменниками;
- Как следствие — чем выше температура низкопотенциального источника тепла, тем дешевле обходится отопление. В частности, геотермальные (работающие по схеме грунт-вода или грунт-воздух) ТН выгоднее воздушных — просто потому, что температура грунта на глубине закладки коллектора выше зимней температуры воздуха;
- По той же причине с тепловыми насосами выгодно использовать низкотемпературные отопительные приборы, нагревающиеся до 45 и менее градусов по шкале Цельсия.
Шаг номер пять: при отоплении дома электричеством вложения в тепловой насос быстро окупятся. Ежемесячная экономия по сравнению с приборами прямого нагрева составит 150-600% в зависимости от типа ТН.
Теплый пол
Переход от конвекционного отопления (то есть радиаторов, регистров, конвекторов и т.д.) к внутрипольному тоже способствует сокращению расходов на обогрев. В частности, кабельный или пленочный электрический теплый пол выгоднее электрокотла с батареями.
Позвольте, но ведь всего несколькими абзацами выше мы утверждали, что КПД всех приборов прямого нагрева одинаков!
Противоречия здесь нет. При равном энергопотреблении нагревательная пленка отдаст то же количество тепла, что и ТЭН-овый котел; однако это тепло будет иначе распределено в отапливаемом объеме. Наиболее высокой окажется температура на уровне пола, наиболее низкой — под потолком.
Что в результате?
А в результате при сохранении субъективного комфорта мы сможем снизить среднюю температуру в помещении, тем самым сократив утечки тепла через ограждающие конструкции. Экономия будет обратно пропорциональна наружной температуре: скажем, при +10 на улице снижение средней температуры в комнате на 4 градуса (с 22 до 18 °С) выльется в 50-процентное снижение затрат ((22-10)/(18-10)=1,5), а при -10 — только 14-процентное ((22 – -10)/(18 – -10)=1,14).
Шаг номер шесть: внутрипольное отопление (как электрическое, так и использующее иные источники тепла) выгоднее конвекционного. Наиболее экономично сочетание теплового насоса или конденсационного газового котла с их низкой температурой теплоносителя и водяного теплого пола.
Инфракрасный обогрев
Существенный недостаток тепловых насосов — высокая стоимость оборудования и его монтажа. Последняя статья расходов особенно велика у геотермальных ТН, так как внешние коллекторы монтируются в скважины или в котлован, что подразумевает дорогостоящие буровые или земляные работы.
Однако: в теплых регионах (с зимними температурами выше -15 — -25°С) для обогрева дома можно использовать инверторные кондиционеры — сравнительно недорогие приборы, фактически представляющие собой ТН типа воздух-воздух. Именно так реализовано отопление в доме автора: дом с жилой площадью 155 м2 обогревают пять инверторов с общей тепловой мощностью 15 кВт, и средним энергопотреблением менее 5 кВт.
Более дешевое решение (но и заметно уступающее тепловому насосу экономичностью) — инфракрасное отопление. ИК-обогреватели обеспечивают еще большее по сравнению с теплым полом снижение средней температуры при сохранении субъективного комфорта.
Как они это делают?
ИК-излучение вызывает нагрев вашей кожи и одежды без посредничества окружающего воздуха. Вспомните свои ощущения у зимнего костра: даже при -20 градусах вы испытываете ощущение тепла.
При работе инфракрасного обогревателя используется тот же механизм. Мало того: потолочная или настенная ИК-панель нагревает горизонтальные поверхности, превращая их в функциональный аналог теплого пола.
Шаг номер семь: инфракрасный обогрев помещения является дешевой альтернативой тепловому насосу и превосходит по экономичности прочие приборы прямого нагрева.
Теплоаккумулятор
Теплоаккумулятор — это всего лишь герметичный бак большого объема с теплоизолированным корпусом. Как легко догадаться по названию устройства, оно используется для создания запаса тепловой энергии.
Вода в ТА нагревается работающим на максимальной мощности котлом, после чего тепло постепенно отдается воздуху в доме посредством отопительных приборов.
Теплоаккумулятор легко подключить своими руками к уже имеющейся системе отопления: достаточно врезать его между подачей и обраткой и снабдить оба контура (котел-ТА и ТА-система отопления) циркуляционными насосами.
И как эта инструкция поможет нам сэкономить на обогреве коттеджа?
Позвольте напомнить вам два факта:
- Классический твердотопливник обеспечивает максимальный КПД на номинальной мощности, при полностью открытом поддувале. Теплоаккумулятор позволит ему работать в оптимальном режиме;
- Во всех регионах нашей великой и необъятной возможен переход на двухзональную оплату электроэнергии. Для этого нужно лишь установить и зарегистрировать счетчик “день-ночь”.
В нижних пиках суточного потребления электроэнергия предлагается по тарифам в 2-4 раза ниже дневных. Накопленное ночью в буферной емкости тепло можно использовать для обогрева днем.
Шаг номер восемь: при использовании классического твердотопливного или электрического котла наличие теплоаккумулятора заметно сократит ваши расходы на обогрев дома.
Солнечные коллекторы
В регионах с большим количеством солнечных дней для нужд отопления можно утилизировать солнечную энергию. Коллектор площадью 2 квадратных метра может отдать до 8 киловатт-часов абсолютно бесплатного тепла в сутки.
Один или несколько коллекторов подключаются в качестве дополнительного источника тепла и заметно снижают нагрузку на основной котел.
Шаг номер девять: если для вашего региона характерна ясная зимняя погода, используйте для отопления дома солнечное тепло.
Заключение
Искренне надеемся, что наш материал поможет читателю организовать обогрев дома с минимальными затратами. Как всегда, прикрепленное к статье видео даст вам дополнительную пищу для размышлений. Успехов!
