Энергосберегающие технологии при отоплении дома

Энергосберегающие системы отопления интересуют все больше людей. Способы экономии электроэнергии — существенный нюанс при выборе системы отопления. Последнее слово техники в этом вопросе — инфракрасный обогрев и индукционные котлы, солнечное отопление и системы умного дома.

Суть энергосбережения

Для начала хотим открыть один небольшой секрет. Возможно, вы удивитесь, но любые электрические нагреватели являются энергосберегающими. Ведь что этот термин означает для аппарата, выделяющего тепловую энергию? Он значит, что энергия, содержащаяся в топливе или электричестве, преобразуется котлом или нагревателем в тепловую максимально эффективно, а степень этой эффективности характеризуется КПД агрегата.

Так вот, все электрические приборы для нагрева помещений имеют КПД 98—99%, таким показателем не может похвастаться ни один источник тепла, сжигающий разные виды топлива. Даже на практике так называемые энергосберегающие электрические системы отопления выделяют 98—99 Вт теплоты, израсходовав 100 Вт электроэнергии. Повторяем, это утверждение верно для любых электронагревателей – от дешевых тепловентиляторов до самых дорогих инфракрасных систем и котлов.

Сравнительный пример. 1 кг сухих дров в среднем выделяет при сгорании 4.8 Квт теплоты, но реально мы можем получить только 3.6 кВт, поскольку КПД котла составляет 75%. Электрический отопитель куда эффективнее, потребив из сети 4.8 кВт, он отдаст в дом 4.75 кВт.

Поистине энергосберегающая система отопления – это тепловой насос или солнечная батарея. Но и здесь никаких чудес нет, эти устройства просто берут энергию из окружающей среды и переносят в дом, практически не затрачивая электричества из сети, за которое нужно платить. Другое дело, что подобные установки очень дорогие, а наша цель – в качестве примера рассмотреть доступные новинки рынка, декларируемые как энергосберегающие. К ним относятся:

• инфракрасные системы отопления;
• индукционные энергосберегающие электрокотлы для отопления.

Способы повышения энергоэффективности дома

Сократить затраты энергии, используемой для отопления, можно разными методами:

• повышением энергоэффективности строения;
• применением системы «Умный дом», а также другой автоматикой, позволяющей минимизировать затраты;
• снижением электропотерь при помощи радиаторов и иных приборов;
• увеличением КПД отопительных котлов или печей;
• использованием экологичных видов энергии (дрова, солнечные батареи).

Для достижения лучших результатов можно применять комбинацию двух или более вариантов.

Даже самая надежная и качественная система отопления не принесет особой пользы, если в доме происходит масштабная отдача тепла, поэтому следует предпринять меры, которые будут препятствовать утечкам теплоэнергии через щели и открытые форточки.

Важно предпринять простые, но эффективные шаги, обложив теплоизоляционным материалом полы, стены, двери, потолки, оконные рамы. Помимо утепления по нормативным требованиям можно разместить и дополнительную изоляцию. Это позволит еще больше сократить теплопотери, тем самым повысив энергоэффективность здания.

Для проведения качественной теплоизоляции можно вызвать специалиста-энергоаудитора. Он произведет тепловизионную съемку дома, что позволит выявить места наиболее интенсивных теплопотерь, изоляцию которых нужно осуществить в первую очередь

Как правило, наибольшие потери тепла происходят через стены, перекрытие чердака, а также пол по лагам. Эти участки требуют качественной теплоизоляции. Для предотвращения утечек тепла через окна можно использовать ставни, закрывающиеся на ночь.

Системы инфракрасного обогрева

Принцип работы приборов инфракрасного обогрева любой конструкции заключается в том, чтобы преобразовать электроэнергию в тепловую, выдав последнюю в виде инфракрасного излучения. С помощью этого излучения аппарат нагревает все поверхности, находящиеся в зоне его действия, а потом от них прогревается воздух в помещении. В отличие от конвективного, такое тепло не оказывает влияние на самочувствие человека и в этом отношении считается оптимальным вариантом.

Для справки. Тепловой поток включает в себя 2 составляющие: лучистую и конвективную. Первая представляет собой инфракрасное излучение, идущее от нагретых поверхностей. Вторая – это прямой нагрев воздуха. Все инфракрасные системы отопления, сделанные по энергосберегающей технологии, 90% тепла передают излучением и только 10% уходит на прогрев воздуха. При этом КПД нагревателей неизменный – 99%.

Новинками на современном рынке, набирающими все большую популярность, считается 2 вида инфракрасных систем:

• длинноволновые потолочные обогреватели;
• пленочные напольные системы.

В отличие от привычных нам обогревателей типа UFO длинноволновые излучатели не светятся, так как их нагревательные элементы работают по другому принципу. Алюминиевая пластина нагревается прикрепленным к ней ТЭНом до температуры не более 600 ºС и выдает направленный поток инфракрасного излучения с длиной волны до 100 мкм. Прибор с пластинами подвешивается к потолку и осуществляет нагрев поверхностей, расположенных в зоне его действия.

На самом деле подобные энергосберегающие системы электрического отопления дадут в помещение ровно столько тепла, сколько затратили энергии из сети. Только сделают это иным путем, через излучение. Человек может ощущать тепловой поток, лишь находясь прямо под нагревателем.

Для поднятия температуры воздуха в комнате подобным системам, в отличие от конвективных, требуется много времени. Это неудивительно, ведь передача тепла идет не напрямую воздуху, а через посредников – полы, стены и другие поверхности.

Посредники используют и напольные системы отопления ПЛЭН. Это 2 слоя прочной пленки с греющим элементом из углерода между ними, для отражения тепла вверх нижний слой покрыт серебряной пастой. Пленка укладывается на стяжку или между лагами под напольное покрытие из ламината или других материалов. Это покрытие и служит посредником, система сначала прогревает ламинат, а от него тепло передается воздуху помещения.

Получается, что напольное покрытие преобразует инфракрасное тепло в конвективное, — на это также требуется время. Так называемое энергосберегающее отопление дома с помощью пленочных теплых полов обладает все той же эффективностью – 99%. В чем же тогда реальное преимущество таких систем? Оно заключается в равномерности обогрева, при этом оборудование не занимает полезное пространство комнаты. Да и монтаж в этом случае не сравнить по сложности с водяным теплым полом или радиаторной системой.

Индукционные электрокотлы

Эта новинка появилась на рынке относительно недавно и вызвала немалый интерес, поскольку была разрекламирована, как очередная энергосберегающая установка. В действительности этот водонагреватель использует закон электромагнитной индукции, согласно которому неподвижный стальной стержень, помещенный внутрь катушки с протекающим по ней током, будет нагреваться. Никаких хитростей здесь нет, так называемый энергосберегающий котел функционирует с КПД порядка 98—99%, как и прочие его электрические «собратья».

Явное преимущество агрегата состоит в том, что проходящий через него теплоноситель не контактирует с важными элементами, а только с металлическим стержнем. Потому котел способен надежно прослужить много лет без всякого обслуживания, кроме периодической промывки. Другие достоинства индукционного аппарата заключаются в:

• малых габаритах и массе, что очень важно при размещении теплогенератора в помещении топочной;
• быстром прогреве теплоносителя.

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.

Дополнительный «бонус» — стильный внешний вид. Приборы вписываются в любой дизайн. Монтаж не сложен, в комплекте с панелями поставляются все необходимые крепежные элементы. Уже с первых минут включения прибора ощущается тепло. Помимо воздуха, прогреваются стены. Единственный минус – использование панелей нерентабельно в межсезонье, когда нужно лишь слегка обогреть помещение.

Энергосбережение с использованием монолитных кварцевых теплоэлектронагревателей

Сэкономить электроэнергию можно, если, к примеру, использовать кварцевые теплоэлектронагреватели. Такое эффективное отопление частного дома преобразует электрическую энергию в тепловую. Имеющийся в составе ТЭНов кварцевый песок достаточно долго сохраняет в себе тепло после того, как отключается электропитание.

В чём преимущества панелей из кварца:

1. Доступная цена.
2. Достаточно большой срок эксплуатации.
3. Высокий КПД.
4. Сравнительно небольшое потребление электроэнергии.
5. Удобство и лёгкость в монтаже оборудования.
6. Отсутствие выгорания кислорода в здании.
7. Пожарная и электро безопасность.

Монолитный кварцевый теплоэлектронагреватель

Энергосберегающие панели для отопления изготовлены с применением раствора, сделанного с использованием кварцевого песка, который и обеспечивает хорошую отдачу тепла и большой срок эксплуатации. Благодаря наличию кварцевого песка обогреватель хорошо сохраняет тепло даже тогда, когда отключается электроэнергия, и может обогреть до 15 кубометров здания. Изготавливать эти панели начали в 1997 году, с каждым годом они всё больше становятся популярными благодаря своему энергосбережению. Многие здания, в том числе школы, переходят на это энергосбережение в системах отопления.

Эта система отопления изготовлена из модулей, подключенных параллельно, и сколько их будет, зависит от размеров помещения. Ещё один плюс – это возможность автоматического управления.

Использование солнечной энергии

Солнечное тепло является экологичным и достаточно эффективным источником для устройства целого ряда обогревательных систем. Некоторые модификации в качестве дополнительного питания используют электроэнергию, другие работают только от солнечных элементов. В некоторых случаях в дополнительном оборудовании нет необходимости – достаточно солнечных лучей.

Воздушные модульные коллекторы

Солнечные батареи (коллекторы) устанавливают на южной стороне здания под таким углом, чтобы нагревание их солнечными лучами было максимальным. Система работает в автоматическом режиме: когда температура воздуха опускается ниже заданной отметки, воздух при помощи вентиляторов прогоняется через нагревательные модули. Одна воздушная батарея позволяет обогреть помещение площадью до 40 м², соответственно, комплект коллекторов способен обслужить весь дом.

Для южных регионов достаточно эффективным и недорогим оборудованием для создания системы обогрева являются солнечные воздушные коллекторы модульного типа

Солнечные модули экологичны и рентабельны, их удобно использовать совместно с другими отопительными системами в качестве резервного источника энергии. Конструкция устройств проста, поэтому существуют схемы сборки солнечных батарей своими руками. Готовые коллекторы также доступны по стоимости и быстро окупаются. Единственное, что необходимо сделать перед их покупкой – рассчитать мощность оборудования и размеры модулей.

В коттеджах и дачных домиках солнечные батареи устанавливают для резервного питания постоянного тока Вольт небольшой мощности или нагрузок переменного тока 220 Вольт

Воздушно-водяные коллекторы

Для любого климата подходят и системы горячего водоснабжения, работающие от солнечной энергии. Принцип работы системы прост: нагретая в коллекторах вода поступает по трубам в накопительный бак, а из него – по всему дому. Жидкость постоянно циркулирует под действием насоса, поэтому процесс является непрерывным. Несколько солнечных коллекторов и два больших резервуара могут обеспечить теплом дачный домик – конечно, при условии, что будет достаточно солнца. Высокотемпературные коллекторы позволяют установить «теплый пол».

Абсолютно не загрязняют воздух и не создают шума солнечные системы горячего водоснабжения, но для их установки требуется дополнительное оборудование: насос, пара накопительных баков, бойлер, трубопровод

Преимуществом оборудования, работающего на водяных коллекторах, является экологичность. Тишина и чистый воздух внутри дома не менее важны, чем отопление и горячая вода. Перед установкой солнечных коллекторов необходимо просчитать, насколько эффективны они будут в конкретном случае, потому что для полноценной работы важны все нюансы: от места установки до предполагаемой мощности приборов. Следует учитывать и один недостаток – в районах с длительным летним периодом появится излишек нагретой воды, которую придется сливать в грунт.

Солнечное отопление пассивного типа

Для устройства пассивного солнечного отопления не нужно дополнительного оборудования. Главными условиями являются три фактора:

• идеальная герметичность и теплоизоляция дома;
• солнечная, безоблачная погода;
• оптимальное расположение дома по отношению к солнцу.

Один из вариантов, подходящий для устройства подобной системы, — каркасный дом с большими стеклянными окнами, направленными в южную сторону. Солнце нагревает дом и с внешней стороны, и изнутри, так как его тепло поглощается стенами и полами.

С помощью пассивного солнечного оборудования, без применения электропитания и дорогостоящих насосов, можно сэкономить 60-80% расходов на отопление частного дома

Благодаря пассивной системе в солнечных районах экономия расходов на отопление превышает 80%. В северных областях данный метод обогрева не является эффективным, поэтому используется в качестве дополнительного.

Все энергосберегающие системы отопления имеют преимущества перед обычными, главное – выбрать наиболее оптимальный, возможно, комбинированный вариант, сочетающий эффективность работы и экономию ресурсов.

Система управления «Умный дом»

Автоматические устройства комплекса “Умный дом” способны внести огромный вклад в дело экономии энергоносителей, используемых для получения тепла.

Максимального уровня эффективности можно достичь, выбирая систему, оснащенную рядом дополнительных функций, а именно:

• погодозависимым управлением;
• датчиком температуры, устанавливаемым внутри помещения;
• возможностью внешнего управления при предусмотренном обмене данных;
• приоритете контуров.

Рассмотрим все вышеперечисленные преимущества подробнее.

Погодозависимое управление температурой в доме предполагает корректировку уровня нагрева теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Если на улице ударил мороз, вода в радиаторе будет несколько горячее, чем обычно. В то же время при потеплении нагрев будет осуществляться менее интенсивно.

Отсутствие же подобной функции часто приводит к излишнему повышению температуры воздуха в комнатах. Это не только ведет к перерасходу энергоносителей, но и не слишком комфортно для обитателей дома.

Сенсорные панели управления предоставляют возможность выбора опции энергосберегающего режима, что позволяет быстро и без особого труда отрегулировать температуру в доме

У большинства подобных приборов предусмотрено два режима: «лето» и «зима». При использовании первого отключаются все отопительные контуры, при этом остаются функционировать лишь приспособления, предназначенные для круглогодичного использования, например, подогрева бассейна.

Датчик комнатной температуры нужен не только для контроля за поддержанием автоматически установленной температуры. Как правило, это устройство совмещается с регулятором, что позволяет при необходимости повысить или понизить нагрев.

Внешний датчик температуры – непременная составная часть большинства блоков управления «Умных домов». Подобные приборы в обязательном порядке устанавливаются в помещении, а если подача тепла осуществляется поэтажно, то и на каждом этаже

Терморегулятор можно запрограммировать на снижение температуры в комнатах в течение определенных часов, например, когда обитатели дома уходят на работу, что способствует значительной экономии расходов тепла.

Приоритет отопительных контуров при одновременном функционировании различных устройств. Так, при включении бойлера блок управления отключает вспомогательные контуры и другие устройства от теплоснабжения.

Благодаря этому снижается мощность котельной, что позволяет уменьшить топливные расходы, а также равномерно распределить нагрузку на заданный отрезок времени.

Система климат-контроля, связывающая в единую сеть управление кондиционированием, отоплением, электроснабжением, вентиляцией, не только повышает комфорт в доме и сводит к минимуму риск внештатных ситуаций, но и позволяет экономить энергоносители.

Приводы климат-контроля, регулирующие все функции поддержания температурных параметров в комнате, как правило, скрываются от глаз, например, размещаются в коллекторном шкафу

Внешнее управление – возможность передачи данных на смартфоны позволяют хозяевам отслеживать ситуацию, чтобы при необходимости оперативно внести коррективы. Одно из таких решений – GSM-модуль для котла отопления.

Тепловые насосы двух видов

Эти конструкции пользуются большой популярностью. Устройство считается самым эффективным вариантом для отопления, поскольку неопасен для окружающей среды. Есть такая разновидность теплонасосов, которая называется «мини-сплит». У него наружный и один или несколько внутренних блоков, которые подают как горячий, так и холодный воздух. В продаже имеются модели двух видов:

1. Воздушные тепловые насосы. Это конструкции, имеющие устройства, которые даже при -20 градусах забирают тепло из наружных воздушных масс и распространяют его по дому за счёт установленных воздуховодов.
2. Геотермальные тепловые насосы. Приборы, при помощи которых можно пользоваться энергией грунта. В земле они горизонтально прокладываются кольцами на глубине 1,5 метра, не меньше (следует учитывать промерзание почвы). Можно располагать насосы вертикально. Для этого бурятся скважины глубиной до 200 м.

Хотя и работают на электричестве, устройства отличаются энергоэффективностью. Учитывая затраты, КПД у них очень высок (1:3 для воздушных, 1:4 для геотермальных конструкций).

Кроме того, агрегаты экологически безвредны и абсолютно безопасны. Ещё одно преимущество тепловых насосов — это работа в обратном режиме. Они не только нагревают, но и охлаждают воздух. Геотермальный прибор можно совместить с водонагревателем, который будет снабжать водой до +60 градусов.

Отопление на дровах

Издавна древесина имела распространённое применение для обогрева домов: это доступный для населения возобновляемый ресурс. Необязательно использовать полноценные деревья, отапливать помещение можно и древесными отходами: хворост, сучья, стружки. Для такого топлива существуют дровяные печи — сборная конструкция из чугуна или сварная из стали. Правда, подобные устройства имеют негативные характеристики, мешающие широкому их применению:

1. Самые не экологичные нагреватели. При сгорании топлива выделяются токсичные вещества в большом количестве.
2. Необходима заготовка дров.
3. Требуется чистка нагоревшей золы.
4. Самые пожароопасные обогреватели. При незнании техники чистки дымоходов может возникнуть возгорание.
5. Отапливается комната, в которой установлена печь, а в других помещениях воздух остаётся прохладным длительное время.

Выбирая печь на дровах, следует обратить внимание на эффективную современную модель, которая оснащена устройством — каталитическим нейтрализатором. Он сжигает несгоревшие жидкости и газы, за счёт этого повышается эффективность агрегата и снижается выброс вредных веществ.

Рекуперация тепла

Использование рекуперации тепла будет шагом к созданию энергосберегающего частного дома, а также хорошим способом экономии на коммунальных услугах. Рекуперация тепла – это возврат теплого воздуха при помощи вентиляционной системы. При проветривании мы не только впускаем холодный воздух, но и выпускаем теплый, таким образом, происходит дискредитация центральной системы отопления, и мы выбрасываем деньги на ветер.

При рекуперации не только сохраняется температурный режим, но и происходит очистка воздуха. Каждый современный «пассивный» частный дом обладает системой рекуперации тепла. Организация рекуперации стоит недорого, особенно в сравнении с той выгодой, что она несет. Как показывает статистика, около 40 % тепла уходит на улицу при проветривании. А ведь за это тепло вы уже заплатили!

Итак, существует множество различных энергосберегающих систем отопления и главный вопрос – как выбрать самую оптимальную из них. Для этого необходимо уделить время и силы на ее подбор, покупку и монтаж.