Электрокотел, конвектор или тепловой насос. Считаем, чем выгоднее отапливать частный дом

Этот загородный дом строится для семьи минчан, которая планирует выезжать на природу по выходным. Но это и не летняя дача: в нем можно будет жить круглогодично. Это предопределило задачу — обеспечить поддержание плюсовой температуры в помещениях во время отсутствия хозяев. Газа в этой местности нет — только электричество. Поэтому владелец решил просчитать три варианта систем отопления на электричестве: от электрокотла, теплового насоса и электроконвекторов.

Считаем киловатты

Расчет делался для нового одноэтажного дома на 75 «квадратов». Построен он по современной технологии — из двойного бруса, хорошо утеплен.

— Расчетные теплопотери дома на холодную пятидневку составят 6 кВт, — объясняет методику расчета Владислав Сребняк, директор компании «Тритэ инжиниринг». — Отопительный сезон в Минске длится 198 дней, средняя температура составляет минус 0,9 градуса. Расчет делался для поддержания в доме средней температуры в +15 градусов (в выходные дни, когда владелец приезжает, температура будет 20−22 градуса тепла, а в остальное время 10−13 градусов, среднюю принимаем +15).

Фото: 101dom.by

Исходя из этого, было рассчитано, сколько электроэнергии в год понадобится для обогрева дома в отопительный сезон — 11 624 кВт. И это только на отопление — подогрев воды, освещение и бытовые приборы в расчете не учитывались.

Электрокотел

В задачи обогрева дома хорошо вписывается электрокотел: это простое, надежное и недорогое решение. Сам по себе он стоит всего 1960 рублей за устройство от известного европейского производителя мощностью 6 кВт со встроенным насосом и расширительным баком. Однако в нашем конкретном случае все получилось не так просто и дешево.

Дело в том, что под запросы владельца подбиралось оборудование, позволяющее экономить электроэнергию. Так, чтобы было максимально выгодно пользоваться самым дешевым ночным тарифом, система отопления предполагает бак-аккумулятор большого объема (1000 литров). Как это работает: за ночь, пока действует ночной тариф, электрокотел нагревает теплоноситель в баке. Днем, когда тариф дорогой, котел не включается — горячая вода для отопления подается из бака-аккумулятора в радиаторы и теплые полы.

Фото: 101dom.by

Кроме того, в систему добавили бойлер косвенного нагрева на 150 литров для приготовления горячей воды. Существенно повлияли на стоимость несколько насосных групп, полная автоматизация котельной с контроллером и погодозависимыми датчиками. Такая система работает автономно, управлять ею можно дистанционно, и она потребляет именно то количество тепла, которое необходимо. Можно сказать, что котельная выполнена в максимальной комплектации. Если же оставить только самое необходимое, то итоговая цена будет значительно ниже.

Вся система обошлась почти в 25 тысяч рублей. В эту цену входят еще и теплые водяные полы (1055 рублей), и радиаторы (5780 рублей).

Кроме того, на стоимость повлияла обвязка для камина с водяной рубашкой (или твердотопливного котла) — владелец попросил предусмотреть и такую возможность. Это очень важная опция — в системе можно установить дублирующий генератор тепла, который сможет экономить электрическую энергию.

Расходы на электроэнергию для отопления составят 969,45 руб./год (если пользоваться единым тарифом на электроэнергию 0,0834 руб/кВт·ч).

Тепловой насос

Был сделан расчет и для теплового насоса «воздух — вода». Это решение набирает популярность не только в тех странах, где дорогое электричество, но и у нас. В первую очередь оно наиболее конкурентно выглядит в той местности, где нет газа или подключение к нему стоит несколько тысяч долларов. Или электросети не могут выделить на дом достаточную мощность для работы электрокотла.

Для владельца этого дома был предложен итальянский тепловой насос на 10 киловатт вырабатываемой тепловой мощности. Сам по себе он стоит примерно 11,65 тысячи рублей. Но если прибавить стоимость всего остального оборудования котельной (комплектация та же, что и для котельной с электрокотлом), то цифра вырастет почти до 32 тысяч рублей.

Фото: 3t.by

Зато при использовании теплового насоса расходы на электричество можно сократить примерно в три раза — 323 рубля в год (тепловые насосы потребляют раза в три меньше электроэнергии для выработки тепловой энергии).

«Сухое» отопление

Если описанные выше два варианта (в максимальной комплектации) требуют больших инвестиций в оборудование, то эта схема гораздо проще и дешевле. Это безводная система отопления, для которой не нужна котельная. Основное оборудование — это инверторные конвекторы. Проще говоря, это электронагреватели, укомплектованные инверторным блоком управления, который позволяет плавно регулировать мощность нагрева.

Фото: www. home-comfort.ru

Обычный конвектор функционирует по принципу «вкл/выкл». Инверторные работают иначе. Как только устройство нагревает помещение до заданной температуры, его «мозги» дают команду уменьшить мощность обогрева. Конвектор не отключает обогрев, вместо этого он начинает снижать интенсивность работы нагревательного элемента. Последний продолжает работать только на поддержание желаемой температуры, поэтому считается, что инверторный конвектор потребляет меньше энергии. Если верить описанию продукта, это позволяет сократить потребление электричества в 3 раза.

Для интересующего нас объекта были предложены четыре настенных и три «плинтусных» конвектора (высотой 220 мм) с инверторным блоком управления.

Напомним, что электрические конвекторы работают абсолютно без воды, а значит, не нужно предусматривать меры защиты от замерзания в случае отсутствия электроэнергии, которые ведут к еще большему удорожанию первых двух систем.

Вместо водяных теплых полов предложили электрические, для ванной — два электрополотенцесушителя (по 135 Вт).

Для того, чтобы можно было дистанционно управлять конвекторами (а также бойлерами горячей воды и теплыми электрополами), систему дополнили съемным управляющим модулем. Он позволяет делать индивидуальные настройки для каждой зоны (помещения) со смартфона, через мобильное приложение.

Стоимость всего оборудования — 3830 рублей. По предварительному расчету, если не верить маркетологам об экономии электричества инверторными конвекторами, расходы на электроэнергию для отопления составят 969,45 руб./год (как и в случае с электрокотлом).

Что выгодней?

Влад Сребняк говорит, что самые большие первоначальные инвестиции у системы с тепловым насосом. Дешевле — у котельной с электрокотлом. Очевидно, что наиболее выигрышно выглядит в сравнении с ними «сухая» система.

Но что в долгосрочной перспективе? Например, сколько придется потратить на электроэнергию за 10 лет работы теплового насоса? Владислав подсчитал, что с учетом 10%-ного ежегодного подорожания электроэнергии сумма составит 5150 рублей.

Тепловой насос «воздух — вода. Фото: 3t.by

Электрокотел и конвекторы менее экономны — за 10 лет работы они «сожгут» электричества на 15 450 рублей.

Если прибавить к этим суммам стоимость оборудования, то мы увидим, что более прожорливый электрокотел в процессе эксплуатации становится дороже теплового насоса: стоимость оборудования и электричества за десять лет составит 40,3 тысячи рублей против 37 тысяч.

В то же время «сухая» система благодаря низкой стоимости оборудования даже через 10 лет выглядит более привлекательно: ее эксплуатация и оборудование стоят 19,2 тысячи рублей.

И все же владельцу дома есть над чем задуматься, даже если все эти цифры говорят об очевидном. «Сухие» системы работают только на электричестве, и предусмотреть дополнительный источник тепла было бы логично.

Тепловой насос воздух-вода для отопления дома

Воздушные тепловые насосы относятся к категории современного оборудования, использующего в работе альтернативные источники энергии. Источником тепла для них является окружающая нас атмосфера. Расходуя 1 кВт электроэнергии при помощи этих установок можно получить 4 кВт тепловой энергии. При этом они абсолютно безопасны экологически и не требуют сжигания топлива.

Важно! Если Вы хотите использовать эту систему в качестве альтернативы газовому отоплению, учтите, что теплотворность 1 кВт электроэнергии равна теплу, вырабатываемому 0.11 м 3 природного газа. Более подробно о количестве энергии, выделяемой различными материалами, можно посмотреть в этой таблице.

Виды тепловых насосов

Существуют два вида установок. В одном тепловая энергия атмосферного воздуха передается для нагрева жидкого теплоносителя в системе отопления и горячей воды для хозяйственных нужд. В другом случае нагревается непосредственно воздух внутри помещения, без возможности нагрева горячей воды, это принцип называется воздух-воздух.

Кроме атмосферных существуют геотермальные и гидротермальные тепловые насосы. В их работе тепло отбирается из пробуренной скважины или водоема. Однако дополнительные расходы, связанные с бурением, защитой от коррозии, обеспечением электробезопасности и заиливанием, существенно усложняют монтаж и увеличивают сумму капитальных затрат.

Системы тепловых насосов воздух-вода являются самым оптимальным вариантом по надежности, уровню комфорта и стоимости. При этом имеют большой эксплуатационный срок.

Принцип работы насоса воздух-вода

Как уже было сказано, основным источником тепловой энергии для установок этого типа является атмосферный воздух. В принципиальной основе работы воздушных насосов лежит физическое свойство жидкостей к поглощению и отдаче тепла во время фазового перехода из жидкого состояния в газообразное, и обратно. В результате смены состояния выделяется температура. Система работает по принципу холодильника наоборот.

Для эффективного использования этих свойств жидкости легкокипящий хладагент (фреон, хладон) циркулирует по замкнутому контуру в конструкцию которого входят:

• компрессор с электроприводом;
• обдуваемый вентилятором испаритель;
• дроссельный (расширительный) клапан;
• пластинчатый теплообменник;
• медные или металлопластиковые циркуляционные трубки, соединяющие основные элементы схемы.

Движение хладагента по контуру осуществляется благодаря давлению, развиваемому компрессором. Для снижения тепловых потерь трубы покрываются теплоизоляционным слоем из искусственного каучука или вспененного полиэтилена с защитным металлизированным покрытием. В качестве хладагента используют хладон или фреон, способный закипать при отрицательной температуре и не замерзающий до -40°C.

Весь процесс работы состоит из следующих последовательных циклов:

1. В радиаторе испарителя находится жидкий хладагент, температура которого ниже, чем у наружного воздуха. Во время активного обдува радиатора тепловая энергия от низко потенциального воздуха передается хладону, который закипает и переходит в газообразное состояние. При этом его температура повышается.
2. Подогретый газ поступает в компрессор, где в процессе сжатия еще более нагревается.
3. В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются в пластинчатый теплообменник, где по второму контуру циркулирует теплоноситель системы отопления. Поскольку температура теплоносителя значительно ниже, чем у разогретого газа, фреон активно конденсируется на пластинах теплообменника, отдавая тепло в систему отопления.
4. Охлажденная парожидкостная смесь поступает на дроссельный клапан, который пропускает к испарителю только охлажденный жидкий хладагент с низким давлением. После чего весь цикл повторяется.

Для увеличения эффективности теплоотдачи трубки на испарителя навито спиральное оребрение. Расчет системы отопления, выбор циркуляционных насосов и другого оборудования должен учитывать гидравлическое сопротивление и коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника установки.

Видео обзор устройства системы и ее работы

Инверторные тепловые насосы

Наличие инвертора в составе установки позволяет обеспечить плавный пуск оборудования и автоматическое регулирование режимов в зависимости от температуры наружного воздуха. Это позволяет максимально повысить эффективность работы теплового насоса за счет:

• достижения КПД на уровне 95-98%;
• снижения потребления энергии на 20-25%;
• минимизации нагрузок на электрическую сеть;
• увеличения сроков эксплуатации установки.

В результате температура внутри помещений стабильно поддерживается на одном уровне, не зависимо от изменения погоды. При этом наличие инвертора в комплекте с автоматизированным блоком управления обеспечит не только зимний обогрев, но и подачу охлажденного воздуха летом при жаркой погоде.

В то же время следует учесть, что наличие дополнительного оборудования всегда влечет за собой его удорожание и увеличение срока окупаемости.

Работа системы отопления от такого насоса

Принцип работы самой установки был описан выше. В результате ее происходит нагрев теплоносителя во втором контуре теплообменника, который и будет служить в дальнейшем источником тепла для обогрева здания или отдельных помещений.

Классическим вариантом распределения нагретого теплоносителя является соединение теплообменника двумя отдельными линиями к распределительной гребенке и водонагревательному бойлеру. К гребенке в свою очередь подключаются отопительные приборы, теплые полы и другое оборудование. Такое распределение необходимо из-за различных режимов работы систем горячего водоснабжения и отопления.

Линейка тепловых насосов воздух-вода определяет мощности установок от 2 до 120 кВт, что позволяет выбрать оборудование для отопления и горячего водоснабжения жилого дома любой площади.

Режим подачи холодного воздуха

Конструкция тепловых насосов позволяет не только обогревать дом зимой, но и обеспечить подачу охлажденного воздуха в жаркие дни летом. Для этого циркуляция хладагента запускается по обратному циклу. Однако, охлаждение отопительных приборов не обеспечит необходимый эффект поскольку опускающийся вниз холодный воздух не сможет создать комфортных условий по всему объему помещения. Поэтому для того чтобы использовать установку воздух-вода для кондиционирования потребуется наличие обдуваемого вентилятором конвектора.

Кроме этого в циркуляционный контур дополнительно устанавливают 4-ходовой клапан, второй дроссельный клапан и 2 линии труб. При переключении клапана закрывается линия в направлении «зимнего» дросселя и открывается в сторону «летнего», и охлажденный теплоноситель подается на конвектор. Подогрев горячей воды так же будет отключен.

Стоимость такого усовершенствования с учетом дополнительного оборудования, материалов и работ может быть вполне сравнима со стоимостью кондиционера. Поэтому в большинстве случаев будет вполне разумным отказаться от эксплуатации в сплит-режиме, а просто купить климатическую установку.

Преимущества и недостатки

зависимость от стабильного электроснабжения.

Достоинства	Недостатки
экономически выгодный тип отопительного оборудования с минимально возможными капиталовложениями и эксплуатационными затратами	сложную схему подключения для работы в режиме охлаждения воздуха
возможность одновременного обогрева помещений и приготовления горячей воды для хозяйственных нужд	непропорциональный рост расхода электроэнергии при понижении наружной температуры
наличие высокотемпературных моделей, способных обеспечить стабильную работу теплых полов, фанкойлов и конвекторов	вероятная остановка отопления при температуре наружного воздуха ниже -25°C
высокую энергоэффективность оборудования на уровне А+++	наличие шумового фона во время работы
возможность совместной работы с отопительными котлами
автоматизированное управление оборудованием
простой монтаж и обслуживание
возможность работы на аккумулятор тепла позволяет более экономно расходовать электроэнергию с учетом тарифов по времени суток

Большинство моделей прекрасно работают до температуры наружного воздуха -15°C. При дальнейшем похолодании эффективность системы резко снижается. Это связано с такой технической характеристикой, как точка кипения хладагента. Для наиболее распространенных марок она находится в пределах от -20°C до -35°C. При меньшей температуре воздуха хладагент перестает закипать в испарителе и работа системы прекращается. Поэтому для жилых домов и коттеджей в холодной климатической зоне необходимо наличие дополнительного котла или камина.

Блок испарителя может быть установлен на опорах возле земли или на стене здания. Для защиты от шума работающего компрессора второй блок рекомендуется устанавливать в отдельном помещении, в подвале или на чердаке. При этом необходимо принимать рекомендуемое изготовителями расстояние между блоками не более 10 метров.

После этого блоки соединяются между собой металлопластиковыми или медными трубками в усиленной тепловой изоляции с фольгированной защитой. На последнем этапе монтажа ко второму контуру пластинчатого теплообменника подключают трубы системы отопления и подводят линию электроснабжения.

Популярные изготовители, обзор цен

Тепловые насосы воздух-вода на российском рынке продает более 20 различных компаний из Европы, Японии, Южной Кореи и Китая. В числе наиболее популярных можно назвать:

Простые и доступные по цене, но менее комфортные и надежные бюджетные модели изготавливают Neoclima и Tosot.

Тепловые насосы концерна Mitsubishi Electric отличаются самым оптимальным соотношением цены, качества и удобного пользования. Внешние блоки работают без потери тепловой мощности до температуры -15°C и компания гарантирует подачу тепла при похолодании до -28°C. Стоимость данного оборудования начинается от 10000 долларов.

Бытовая серия Zubadan этого же производителя и полупромышленная Mr.Slim включают широкий ряд моделей мощностью от 2,8 до 34,6 кВт. Варианты установки: подвесной, настенный или напольный. Используются для отопления жилых домов, офисов, небольших магазинов и мастерских.

Торговый бренд Cooper&Hunter представлен на рынке большим количеством моделей, входящих в 7 бытовых серий и 2 промышленные. Это американская компания, но ее производство расположено в Китае. Мощность предлагаемого оборудования от 2,5 до 112 кВт. Все установки:

• рассчитаны на устойчивую эксплуатацию в диапазоне температур наружного воздуха от -25°C до +40°С (у некоторых моделей больше);
• специально адаптированы для использования в северных странах Европы;
• имеют специальную защиту от обмерзания;
• нечувствительны к перепадам напряжения в диапазоне 110-260 Вольт;
• отличаются малым уровнем шума во время работы;

При выборе теплового насоса не следует искать самый дешевый вариант, поскольку обычно такие установки имеют низкое качество изготовления слабые технические характеристики и непродолжительный срок эксплуатации. Однако и слишком высокая стоимость зачастую бывает не оправдана. Лучшее решение всегда где-то посередине.

Солнечный коллектор, или гелиосистема, оборудование, предназначенное для использования в качестве альтернативных источников энергии. Такие системы давно используют во многих странах .

Одним из видов твердотопливных, как правило водонагревательных, котлов являются пиролизные, или газогенераторные установки. В этой статье мы рассмотрим принцип их .

Энергию ветра люди научились использовать давно, тысячи лет уже известны ветряные мельницы и парусные системы. Она бесконечна и экологична, поэтому .

Тепловые насосы это инженерные системы, предназначенные для переноса тепловой энергии из места с низкой температурой окружающей среды к месту с .