Обзор наилучших энергосберегающих систем отопления для частного дома

Как выбрать наиболее эффективный энергосберегающий котел для отопления частного дома

Перед тем как приступить к выбору энергосберегающего котла отопления, нужно разделить их по типам используемого топлива. Итак, котлы бывают:

• электрическими;
• твердотопливными;
• газовыми.

Разберем подробней каждый из этих типов.

Электрические установки

Этот тип котлов имеет самый высокий КПД – порядка 98-99 %. В принципе, это условный показатель, так как само по себе электричество вырабатывается на атомных или тепловых электростанциях, где КПД будет пониже. Однако мы рассматриваем процесс получения тепловой энергии из электрической, а эффективность и экономичность таких установок здесь неоспорима.

У энергосберегающего электрокотла есть ряд безусловных преимуществ перед остальными теплогенераторами для частных домов:

• компактность котла, что позволяет монтировать его в относительно небольших частных домах;
• кроме электрической и отопительной сети не требуется подключение к иным коммуникациям;
• неинерционность, то есть нагрев прекращается сразу после отключения питания;
• простота конструкции и высокая ремонтопригодность.

Также очевидно, что энергосберегающий котел хорошо сочетается с любой автоматикой – датчиками, контроллерами, исполнительными механизмами – что дает еще одно преимущество электрокотлам. Энергосберегающие электрокотлы отличаются друг от друга по способу работы и бывают трех видов: трубчатые (ТЭН), индукционные и электродные. При этом у всех трех видов одинаковый КПД в 98-99%.

Котел с ТЭН имеет наибольшие габариты и представляет собой металлическую емкость для воды, внутри которой располагаются электрические нагреватели – ТЭН. Отличие такого котла заключается в долгом нагреве теплоносителя.

Электродные энергосберегающие котлы нагревают теплоноситель гораздо быстрее, так как его работа основана на электрохимических свойствах воды, и нагрев происходит при наложении ДЭС на электроды.

Индукционные котлы имеют катушку с металлическим сердечником, вихревые токи от катушки нагревают сердечник, а он – воду. Таким образом, нагрев в таких котлах происходит тоже быстро. Единственный минус этого котла – высокая цена, в остальном это совершенное устройство, которое пригодно для работы с любой энергосберегающей отопительной системой.

Твердотопливные и газовые котлы

Самым экономичным энергсоберегающим котлом, который работает на твердых источниках топлива, будет котел, использующий для работы древесные гранулы – пеллеты. КПД такого котла равен 92%, и это наивысший показатель эффективности среди твердотопливных котлов. Он хорош тем, что использует возобновляемый источник тепла и минимально загрязняет атмосферу продуктами горения.

Газовые энергосберегающие котлы отопления не уступают электрическим по своей эффективности. Эти конденсационные котлы имеют закрытую камеру сгорания с принудительным воздушным потоком. Тепло вырабатывается из воды, которая получается при химической реакции горения металла. Вода моментально испаряется в пламени, а теплоообменник конденсирует пар на своей поверхности, забирая его тепло. КПД такого котла достигает 96%.

Виды источников энергии

Традиционно для отопления используют несколько источников энергии:

Твердое топливо – дань традициям

Для отопления используют дрова, уголь, торфяные брикеты, пеллеты. Твердотопливные котлы и печи трудно назвать экономичными или экологичными, но применение новых технологий позволяет существенно сократить потребление топлива и, как следствие, количество продуктов сгорания, выбрасываемых в атмосферу.

Принцип работы пиролизного (газогенераторного) котла основан на использовании пиролизного газа, который применяется в качестве топлива. Древесина в таком котле не горит, а тлеет, благодаря чему порция топлива прогорает гораздо дольше обычного и дает больше тепла

Жидкое топливо – дорого, но популярно

Это сжиженный газ, дизтопливо, отработанное масло и т.п. На отопление жилища всегда расходуется большое количество жидкого топлива, и пока не придуманы способы заметного сокращения расхода. Это отопительное оборудование требует тщательного ухода, регулярной чистки от сажи и копоти.

Большая часть видов жидкого топлива имеет еще один недостаток – высокую стоимость. И все же, несмотря на явные недостатки, жидкотопливные котлы на втором месте по популярности после газовых.

Жидкотопливные котлы удобны в тех случаях, если поблизости от дома нет магистрали газопровода и нужно обустроить полностью независимую систему отопления

Газ – доступно и дешево

В традиционных газовых котлах расход топлива велик, но конденсационные модели решили эту проблему. Их установка позволяет получить максимум тепла с минимальным расходом газа. КПД конденсационных котлов может достигать более 100%. Многие модели известных брендов можно переводить на работу на сжиженном газе. Для этого нужно просто сменить форсунку. Еще один энергосберегающий вариант – инфракрасное газовое отопление.

Конденсационные котлы – новое слово в производстве газовой отопительной техники. Они экономично расходуют топливо, отличаются высоким КПД, идеально подходят для обустройства отопления и горячего водоснабжения в частных домах

Подробнее про газовые котлы читайте здесь.

Электричество – удобный и безопасный источник тепла

Единственный недостаток использования электроэнергии для отопления – высокая стоимость. Впрочем, этот вопрос решается: постоянно разрабатываются электрические системы отопления, потребляющие относительно небольшое количество энергии и обеспечивающие эффективный обогрев. К таким системам можно отнести теплые полы, пленочные обогреватели, инфракрасные радиаторы.

Теплые полы чаще всего используют в качестве дополнительной или альтернативной системы обогрева дома. Преимущество этого вида отопления – нагревается воздух на уровне человеческого роста, т.е. реализуется принцип – «ноги в тепле, голова в холоде»

Тепловые насосы – экономичные и экологичные установки

Системы работают по принципу преобразования тепловой энергии земли или воздуха. В частных домах первые тепловые насосы стали устанавливать еще в 80-х годах ХХ века, но на тот момент их могли позволить себе только очень зажиточные люди.

С каждым годом стоимость установок становится все ниже, и во многих странах они стали весьма популярны. Так, в Швеции тепловые насосы отапливают около 70% всех зданий. В некоторых странах даже разрабатываются строительные нормы и правила, обязывающие застройщиков монтировать геотермальные и воздушные системы для отопления.

Тепловые насосы устанавливают жители США, Японии, Швеции и других европейских стран. Некоторые умельцы собирают их своими руками. Это отличный способ получить энергию для обогрева дома и сохранить окружающую среду

Гелиосистемы – перспективный источник энергии

Гелиотермальные системы преобразуют лучевую солнечную энергию для отопления и горячего водоснабжения. На сегодня существует несколько видов систем, в которых используются солнечные панели, коллекторы. Они различаются по стоимости, сложности производства, удобству эксплуатации.

С каждым годом появляется все больше новых разработок, возможности солнечных систем расширяются, а цены на конструкции снижаются. Пока их нерентабельно устанавливать для крупных зданий промышленного назначения, но для отопления и горячего водоснабжения частного дома они вполне подойдут.

Гелиотермальные системы требуют только начальных затрат – при покупке и монтаже. После установки и настройки они работают автономно. Для отопления используется энергия солнца

Принцип действия

Для того, чтобы создать энергосберегающий дом, необходимо разработать проект, в котором будут предусмотрены следующие направления:

1. Обеспечение снижения тепловых потерь через стены, окна, пол, крышу и системы вентиляции, потому как в обычном доме, эти потери очень значительны (см. схему). 
2. Использование качественных материалов, позволяющих снизить тепловые потери.
3. Разработка индивидуальной архитектуры здания и его расположение на местности, должны максимально обеспечивать выполнение поставленных задач.
4. В конструкции здания предусмотреть отсутствие мостиков холода, которые могут возникать при устройстве фундамента, монтаже оконных блоков и балконных плит и т.д.

• Вентиляции – необходимо предусмотреть рекуперацию тепла, когда теплый воздух в системе вытяжной вентиляции, нагревает наружный воздух приточной вентиляции.
• Отопления – использование тепловых насосов разных типов.
• Горячего водоснабжения – установку солнечных коллекторов.
• Электроснабжения – применение солнечных электростанций или ветровых генераторов.

Конструкция энергосберегающего дома может выглядеть следующим образом (без учета системы электроснабжения): 

Состав теплоносителя

Эффективность работы агрегата зависит от электрических свойств жидкости. Электропроводность обеспечивается не самой водой, а от содержащимися в ней солями.

В соответствии с инструкцией производителей вода используется питьевая по ГОСТ 51232, сопротивление 1300 Ом на сантиметр кубический. На практике это зависит еще и от характеристик электросети.

Необходимые параметры тока указаны в паспорте котла. Отклонения от этих цифр компенсируются составом воды:

• при более высоком токе в питьевую воду добавляют дистиллят;
• при заниженном увеличивают количество солей. Можно использовать пищевую соду, 30 граммов на 100 литров.

Иногда производители разрешают использовать в качестве теплоносителя незамерзающие жидкости. Физико-химические характеристики у них другие, обычно приходится разводить исходный состав дистиллированной водой.

Устройство системы (характеристики насоса, труб, расширительного бака и т.д.) тоже отличается от обычного водяного контура.

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.

Основные преимущества и недостатки электрического отопления

Чтобы сэкономить еще больше средств, важно определить основные недостатки и понять, как их можно устранить или даже сделать преимуществами. Итак, минусами электрического отопления являются:

• большой расход электроэнергии;
• энергозависимость;
• нестабильное напряжение в электросети.

Последний недостаток можно побороть приобретением собственного генератора, но это увеличит материальные затраты.

Чтобы уменьшить большой расход электроэнергии и избавиться от энергозависимости, необходимо определить экономичные и в то же время высокоэффективные системы отопления.

При этом они должны соответствовать следующим требованиям:

• невысокие первоначальные затраты;
• высокая надежность и бесшумность;
• простота эксплуатации;
• высокий уровень КПД.

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.

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.

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.

Современные технологии отопления

Варианты отопления частного дома:

• Система получения тепла в традиционном варианте. Источник тепла – котел. Тепловая энергия распределяется теплоносителем (вода, воздух). Улучшить можно посредством увеличения теплоотдачи котла.
• Энергосберегающее оборудование, которое применяется в новых технологиях отопления. Для обогрева жилья энергоносителем выступает электричество (гелиосистема, разные типы электрического обогрева и солнечные коллекторы).

Новые технологии в отоплении должны помощь в решении вопросов:

• Уменьшение затрат;
• Бережное отношение к природным ресурсам.

Теплый пол

Инфракрасный пол (ИК) – современная технология обогрева. Основным материалом выступает необычная пленка. Положительные качества – гибкость, повышенная прочность, влагостойкость, огнеустойчивость. Укладывать можно под любой напольный материал. Излучение ИК пола хорошо влияет на самочувствие, идентично действию солнечных лучей на организм человека. Денежные расходы на укладку ИК пола меньше на 30-40% чем при затратах на установку полов с электрическими элементами подогрева. Экономия электроэнергии при использовании пленочного пола 15-20%. Пульт управления регулирует температуру в каждой комнате. Нет шума, запаха, пыли.

При водяном способе подачи тепла в стяжку пола ложится металлопластиковая труба. Температура нагрева ограничивается 40 градусами.

Водяные солнечные коллекторы

Инновационная отопительная технология применяется в местах с большой солнечной активностью. Водяные солнечные коллекторы располагают на открытых для солнца местах. Обычно это крыша здания. От солнечных лучей вода нагревается и направляется внутрь дома.

Отрицательным моментом является невозможность использования коллектора в ночное время. Нет смысла применять в районах северного направления. Большим плюсом использования этого принципа получения тепла будет общедоступность энергии солнца. Не приносит вреда природе. Не занимает полезную площадь во дворе дома.

Гелиосистемы

Применяются тепловые насосы. При общем расходе электроэнергии в 3-5 кВт насосы перекачивают от природных источников в 5-10 раз больше энергии. Источником выступают природные ресурсы. Полученная тепловая энергия поступает в теплоноситель при помощи тепловых насосов.

Инфракрасное отопление

Инфракрасные обогреватели нашли применение в виде основного и дополнительного отопления в любом помещении. При низком потреблении электроэнергии получаем большую теплоотдачу. Воздух в помещении не пересушивается.

Установка легко крепится, не нужны дополнительные разрешения на этот вид обогрева. Секрет экономии – в том, что тепло накапливается в предметах и стенах. Применяют потолочные и настенные системы. У них большой срок службы, более 20 лет.

Плинтусная технология отопления

Схема работы плинтусной технологии обогрева помещения напоминает работу ИК-нагревателей. Нагревается стена. Потом она начинает отдавать тепло. Инфракрасное тепло отлично переносится человеком. Стены не будут подвержены грибку и плесени, поскольку всегда будут сухими.

Легко устанавливается. Регулируется подача тепла в каждой комнате. Летом можно систему использовать для охлаждения стен. Принцип действия, как и при обогреве.

Воздушная система отопления

Отопительная система построена по принципу терморегуляции. Горячий или холодный воздух подается непосредственно в помещение. Основной элемент – печь с газовой горелкой. Сгораемый газ отдает тепло в теплообменник. Оттуда нагретый воздух поступает в помещение. Не требует водопроводных труб, радиаторов. Решает три вопроса – отопление помещения, вентиляция.

Преимущество в том, что отопление можно запустить в работу постепенно. При этом действующее отопление не пострадает.

Теплоаккумуляторы

Теплоноситель нагревается ночью в целях экономии денежных расходов на электроэнергию. Теплоизолированный бак, емкость больших размеров представляет собой аккумулятор. Ночью он нагревается, днём идет отдача тепловой энергии для отопления.

Использование компьютерных модулей и выделяемого ими тепла

Для запуска системы подачи тепла необходимо подключение интернета и электричества. Принцип работы: используется тепло, которое выделяет процессор при работе.

Применяют компактные и недорогие ASIC-чипы. Собирают в одно устройство несколько сотен чипов. По себестоимости эта установка выходит, как обычный компьютер.

Тепловентиляторы в отоплении

Схема монтажа тепловентилятора: 1 – Подставка, 2 – Тепловентилятор, 3 – Шуруп, 4 – Шайба гроверная.

Помимо тепловых пушек, к воздушным нагревательным компонентам относятся тепловентиляторы. Они обладают гораздо меньшими габаритами, нежели тепловые пушки, но эффект от их работы практически тот же. Данное отличие становится весьма выигрышным для использования тепловентилятора в небольших помещениях, в которых не требуется поддерживать постоянную температуру.

Так, в частном доме данный агрегат является незаменимым тогда, когда основная отопительная система не справляется со своими прямыми обязанностями. И если вы вдруг утром проснетесь от слишком прохладного воздуха, то, включив тепловентилятор, сможете обеспечить комфортные условия за короткий промежуток времени. Еще одним преимуществом тепловентилятора является то, что он используется не только в качестве обогревателя, но вполне реально его эксплуатировать в течение всего года. Для того чтобы в жаркую погоду вы смогли обеспечить себе комфортные условия жизнедеятельности, достаточно будет просто отключить тепловой компонент и наслаждаться прохладными потоками воздуха в частном доме.

Такие агрегаты могут быть как стационарными, так и переносными. Поэтому не стоит переживать по поводу того, что он не сможет обеспечить вам должные условия во всех помещениях дома. Отличаются тепловентиляторы и топливом, на котором они работают. Наиболее распространенными видами таких тепловентиляторов являются электрические агрегаты. Помимо них здесь используются еще и тепловентиляторы, работающие на газе (в том числе и сжиженном), мазуте и керосине. Последние 2 варианта используются обычно на промышленных предприятиях, равно как и стационарные разновидности тепловентиляторов.

Электрические виды предпочтительны из-за того, что в процессе их использования вам не придется переживать по поводу неправильной работы или по поводу слишком высокого нагревательного коэффициента. В то время как в процессе работы масляных агрегатов происходит постоянное их отключение, которое необходимо для того, чтобы предотвратить их перегрев и возможное воспламенение.

Виды элетроотопитальных систем и их особенности

Любая электрическая система отопления частного дома может быть построена по двум принципам:

• Прямое. Нагрев каждого помещения осуществляется устройствами, которые питаются непосредственно от сети.
• Непрямое. При таком принципе используется теплоноситель, который нагревает радиаторы, установленные в помещениях.

Существует достаточно большое количество мнений, какое для частного дома электрическое отопление является оптимальным вариантом. Большинство приверженцев непрямого способа обогрева дома как основной довод приводят длительный процесс остывания в системе, что дает достаточные преимущество во время остановки котла. Другие же, сторонники прямого нагрева, говорят о меньших затратах во время приобретения и установке оборудования.

Рассмотрим разнообразные системы электроотопления по порядку увеличения стоимости вложений:

• тепловентиляторы и конвекторы;
• обогрев при помощи инфракрасного излучения;
• электронагреватели плинтусные;
• теплые полы кабельного и пленочного типа;
• стандартная водная система, оборудованная электрическим котлом и радиаторами.

Монтаж настенных электрических конвекторов осуществляется в тех районах, где по обыкновению устанавливаются радиаторы водяного отопления – у холодных стен и под окнами. Тепловентиляторы обычно имеют принудительное нагнетание воздуха и мобильную конструкцию. Их можно располагать в наиболее удобных местах. Данный вид электроотопления является наиболее дешевым, но вместе с тем и менее эффективным.

Отопительная система на основе оборудования инфракрасного излучения более эффективна. Эти приборы, крепящиеся к потолку, нагревают все поверхности, от которых впоследствии нагревается воздух. Достаточно эффективными показали себя плинтусные конвективные обогреватели, которые располагаются по периметру комнаты. Но на подобную конструкцию потребуются дополнительные расходы из-за того что ее нужно будет установить вместо плинтусов.

Большой популярностью пользуется такой проверенный метод электроотопления как теплый пол. Этот метод в своей основе использует нагревательную пленку, электрические кабельные маты либо греющий кабель, которые способны отопить достаточно большое помещение. Сама конструкция стоит достаточно недорого, но установка под стяжку либо покрытие может нанести серьезный удар по вашему бюджету. Такой метод обогрева, является самым экономичным, более того он дарит приятное тепло и создает ощущение комфорта.

Все вышеописанные способы имеют существенный минус, их работа возможно только при наличии электроэнергии. Если повысится стоимость электроэнергии, появится возможность провести в дом природный газ или по каким-либо причинам понадобится поменять энергоноситель, предыдущее оборудование может оказаться бесполезным.

Для предотвращения подобного недоразумения, рекомендуется для обогрева установить электрокотел и стандартную водную систему с радиаторами. Если появится желания сменить энергоноситель, деньги понадобится тратить лишь на новый источник тепла.

В небольшой квартире идеальным вариантом будут кабельные теплые полы, их степень комфорта выше всяких похвал. Более дешевые методы тоже имеют право на существование. Но при более сильных холодах их возможностей может не хватать и в помещениях будет более прохладно.

В большой квартире оптимальным вариантом будет установка радиаторного автономного электрического отопления либо теплые водяные полы.

Лучший вариант выбрать было бы намного сложней, если бы не цена энергоносителя. Но владельцы квартир сталкиваются также с проблемой ограниченного лимита потребления (около 3-5 кВт).

Об этом рекомендуется подумать заранее, как только планируется организация электроотопления квартиры. Нужно внимательно изучить договор о поставке электроэнергии, где указывается данный лимит, в этом договоре также может оговариваться и то, что обогрев жилья с помощью электричества запрещен.

Электроотопление организовать в частном доме несколько проще, нежели в квартире. Лимит потребляемой мощности гораздо выше, есть возможность проверить проводку и при необходимости привести ее в порядок, начиная с линии электропередач. Из списка выше, владельцу коттеджа, наиболее удачным вариантом будет водяная система отопления с электрическим котлом.

Это достаточно легко объяснить: нужно обеспечить использование различных энергоносителей, а не только электроэнергии. Исходя из этого, потребуется подобрать котел, смонтировать его и собрать одно- или двухтрубную систему.