Экономичные системы отопления с теплонакопителями
На фоне применения в России все более энергоэффективных бытовых приборов и производственных технологий стремительно увеличивается самое неэффективное использование электроэнергии — на обогрев помещений. С началом отопительного сезона существенно возрастают нагрузки на энергосистему. При наступлении морозов негативное влияние электроотопления усиливается.
Начальный период рынка в России породил огромное количество торговых заведений и объектов сферы услуг, размещенных во временных легковозводимых модулях и палатках. Для благородства их назвали «объектами шаговой доступности», отработав процедуру их размещения по условиям регулярных конкурсов, либо группируя в рынки. Все эти объекты даже близко не соответствуют современным требованиям по теплозащите и отапливаются электроэнергией.
Все большее распространение получает использование электроэнергии для отопления дач и даже больших загородных домов. Здесь наиболее велики так называемые «коммерческие потери».
В 1992 г. Госэнергонадзором РФ была разработана, утверждена Минтопэнерго РФ и согласована Минюстом РФ инструкция «О порядке согласования применения электрокотлов и других электронагревательных приборов».
В пункте 5.1 инструкции был регламентирован порядок использования электроэнергии для отопления и горячего водоснабжения — только при условии включения электронагревательных приборов в ночное время, оснащения их аккумуляторами тепла и автоматикой, исключающей работу в дневные часы. Действующая инструкция в настоящее время всеми просто забыта.
Европейский опыт применения систем отопления с ночной аккумуляцией тепла позволяет сделать выводы о безусловной перспективности этого метода отопления. При взвешенной тарифной политике широкое использование теплонакопителей выгодно как для потребителей, так и для производителей электроэнергии.
Потребление электроэнергии переносится с часов вечерних максимумов на часы ночных провалов, что равномерно загружает энергетическое оборудование и увеличивает срок его службы, уменьшает потери при передаче электроэнергии и сокращает издержки электросетевых компаний.
Возврат к требованиям инструкции и запрет на использование электроэнергии для отопления без аккумуляторов тепла — это сегодня наименее затратное и наиболее быстрое решение проблемы пикового энергодефицита, по сравнению со строительством новых электростанций и другими способами аккумуляции энергии (гидроаккумулирующие электростанции, аккумуляторные батареи высокой емкости).
Например, перевод половины потребителей Московского региона, суммарно использующих около 3000 МВт электрической мощности для целей отопления, на теплоаккумуляторы позволит в короткое время не только снизить пиковое потребление, но и превратить суточный график загрузки энергосистемы практически в прямую линию и выйти из состояния энергодефицита.
Низкие ночные тарифы на электроэнергию делают электроотопление с аккумуляцией тепла привлекательным для потребителя и конкурентоспособным с другими видами индивидуального отопления.
Ликвидация мелких индивидуальных котельных с переводом отопления отдельно стоящих объектов (клубы, школы, фермы и т.п.) на теплоаккумуляторы позволит снизить эксплуатационные затраты. Присоединение абонентов с гарантированным электропотреблением только в ночные часы не потребует модернизации существующих электрических сетей.
Что такое теплонакопитель?
Теплонакопитель — это первый на нашем рынке прибор, позволяющий использовать все преимущества многотарифной системы учета электроэнергии, это прибор, дающий экономию как производителю, так и потребителю электроэнергии.
- Производителям электроэнергии теплонакопители позволяют выравнивать суточные графики потребления электроэнергии. Для стимулирования потребления электроэнергии в часы ночных «провалов» введены низкие «ночные» тарифы.
- Потребителям электроэнергии теплонакопители позволяют получить комфортное экологически чистое тепло с минимальными затратами.
Как теплонакопители экономят средства потребителей электроэнергии?
Преимущества использования теплонакопителей
Теплонакопитель — это электрический отопительный прибор аккумуляторного типа. Основное отличие теплонакопителя от традиционных нагревательных устройств заключается в том, что при его использовании возможно автоматическое управление процессом накопления и отдачи тепла. При монтаже автоматика настраивается таким образом, что теплонакопитель подключается к сети для накопления тепла только во время действия льготного ночного тарифа. Процесс теплоотдачи также регулируется автоматически датчиком комнатной температуры, с помощью которого в каждом помещении можно установить желаемую температуру.
Теплонакопитель — экономичен. При использовании прибора в комплексе с автоматикой плата за 1 кВт потребленной электроэнергии уменьшается для большинства потребителей в 4 раза!
Теплонакопитель — надежный и не требующий ухода прибор. Практика использования теплонакопителей показывает, что срок службы первых теплонакопителей превышает 30 лет.
Теплонакопитель — пожаробезопасен, т.к. его наружная поверхность практически не нагревается. Теплый воздух из теплонакопителя подается с помощью совершенно бесшумного вентилятора, который очень быстро создаст в помещении желаемый температурный режим.
Теплонакопитель — универсальный прибор. Его модификации охватывают диапазон мощностей от 0,8 до 7,5 кВт. Благодаря этому теплонакопитель можно использовать для обогрева помещений любой площади, а также использовать его не только как основной источник тепла, но и как дополнительный.
Теплонакопитель — экологически чистый и благоприятный для окружающей среды прибор. Нагревательные элементы не контактируют с воздухом, а значит, не «сжигают» находящийся в помещении кислород и не выделяют продуктов сгорания.
Теплонакопитель — престижный прибор. В его конструкции использованы самые современные материалы и технологии. Прибор постоянно усовершенствуется и считается самым перспективным в Европе способом обогрева. Он обладает современным дизайном и создает комфортные условия в любом помещении по Вашему вкусу.
Конструкция и работа теплонакопителя
В корпусе из листовой стали, покрытом жаропрочным лаком, находится теплонакопительное ядро, снабженное теплоизоляционной защитой. Внутри теплонакопительного ядра располагаются нагревательные элементы.
Рис. 1. Устройство теплонакопителя
Теплоотдачу в помещение обеспечивает вентилятор, создающий поток воздуха из помещения через систему каналов теплонакопительного ядра, где воздух нагревается, непосредственно к отверстию выхода воздуха.
Смешивание потоков воздуха происходит с помощью смесительного клапана, связанного с биметаллическим датчиком, что обеспечивает постоянную температуру выходящего воздуха независимо от уровня заряда прибора. Суточный цикл работы теплонакопителя состоит из двух автономных режимов:
- режима заряда или накопления тепла в ночное время;
- режим разрядки или теплоотдачи.
Режим заряда управляется таймером, режим теплоотдачи — комнатным термостатом, который дает команды на включение-выключение микровентилятора. Теплонакопитель работает практически со стопроцентным коэффициентом полезного действия. Выделяемое ТЭНами тепло аккумулируется теплоемкими брикетами и через систему изолированных воздушных каналов передается в обогреваемое помещение.
Все процессы регулируются автоматически, что позволяет выбрать наиболее эффективный режим обогрева помещений и рационально использовать тепловую и электрическую энергию.
Минимальная конфигурация системы отопления на базе теплонакопителей: теплонакопитель-пускатель-комнатный реостат.
Пускатель необходим для усиления сигнала, дающего команду на включение-выключение ТЭНов теплонакопителя. Сигнал может подаваться вручную (выключатель) или с любого таймерного устройства. Пускатель имеет небольшие габариты и хороший дизайн, поэтому может быть установлен как в щите управления, так и непосредственно в помещении.
Датчик комнатной температуры (реостат) управляет встроенным в теплонакопитель вентилятором, тем самым регулирует процесс теплоотдачи и контролирует температуру в помещении. Датчик небольшой и его дизайн не испортит любой интерьер. Устанавливается в наиболее удаленное от теплонакопителя место в помещении.
Процессом накопления тепла можно управлять вручную с помощью датчика контроля нагрева, регулятор которого вынесен на переднюю стенку теплонакопителя.
Блок учета электроэнергии состоит из многотарифного счетчика с устройством переключения тарифов. Блок служит для раздельного учета электроэнергии, потребленной днем и ночью, что является обязательным условием при переводе абонента на дифференцированные по времени суток тарифы. Устройство переключения тарифов может быть использовано для подачи сигнала на переключение шкал счетчика.
Дополнительный блок состоит из электронного таймера, который можно устанавливать по желанию заказчика для более гибкого управления теплонакопителями: автоматическое включение и выключение ТЭНов теплонакопителей в заданное программным путем время суток.
Работы по проектированию и монтажу систем отопления на базе теплонакопителей должны осуществляться специализированной организацией и состоят из следующих этапов:
1. Определение требуемых тепловых нагрузок помещений.
2. Проектирование и согласование рабочего проекта системы отопления.
3. Монтаж электросети, приборов защиты и управления.
4. Подключение и запуск в эксплуатацию системы электроотопления.
Пример расчета экономической
эффективности теплонакопителей
Потребление электроэнергии для накопления тепла производится во время действия низкого «ночного» тарифа на электроэнергию, в течение 8 часов с 23-00 до 07-00, а отопление помещений (отдача тепла) — круглосуточно, можно рассчитать экономическую эффективность применения ночных накопителей тепла по формуле:
(H*16*TD + H *8*TN) — P*8*TN = E
P — потребляемая электрическая мощность накопителя тепла (кВт),
TN — тариф ночной (руб./кВт . ч), TD— тариф дневной (руб./кВт . ч), 8 или 16 — время работы в сутки (час),
H — мощность, отдаваемая накопителем в дневное время, приравненная к «прямому» отоплению (без накопления тепловой энергии) (кВт),
E — экономический эффект (руб./сутки).
Расчет экономической эффективности с применением ночных накопителей тепла электрической мощностью 11,8 кВт за отопительный сезон 213 суток:
(4,72*16*2,865 +4,72*8*2,2446) — 11,8*8*2,2446 = 104,91 рублей в сутки
(тариф 2,865 руб./кВт . ч — среднее значение между 2,6699 и 3,1914 за 16 часов «дневного» отопления отопительными приборами при 6 часах пика и 10 часах полупика, тариф на 2009 г.).
Экономический эффект (экономия) за отопительный сезон (213 суток) составит:
213*104,91=22 346,34 рублей.
Срок окупаемости зависит от сложности проекта (наличия вспомогательного оборудования, автоматики) и уровня тарифов в данном регионе и составляет в среднем от 1,5 до 4 лет.
Посмотреть данную технологию более подробно,
Вы можете в Каталоге энергосберегающих технологий
Отопление водяное с энергонакопителем
Не каждый владелец загородного дома может наладить экономичное водяное отопление. Зачастую приходится довольствоваться электрообогревом, который обходится дорого. И это особенно заметно, если включать приборы днем, когда тарифы максимально высоки. Но ведь «ночное» электричество ощутимо дешевле. Можно ли на этом сэкономить?
Существуют обогревательные приборы, способные накапливать тепло в темное время суток, когда электроэнергия стоит относительно недорого, и отдавать его днем.
Схема устройства теплонакопителя динамического типа (с вентилятором)
Так называемый теплонакопитель представляет собой отопительное устройство со стальным корпусом, в который заключены аккумулирующие блоки, нагреваемые ТЭНом. Это могут быть магнезитовые кирпичи, талькохлоридный щебень и таклькохлоридные блоки. Разница не принципиальна. Благодаря надежной изоляции сердечника теплонакопитель не расходует впустую накопленную энергию. Она практически полностью уходит на обогрев.
Когда температура аккумулирующего блока поднимается до 650-700ºС, манометрический датчик блокирует работу ТЭНа, и прибор переходит в спящий режим, обогревая помещение за счет накопленного тепла.
Таков принцип действия статического теплонакопителя. Вторая разновидность этого обогревателя — динамическая — имеет дополнительный технический узел. Речь идет о вентиляторе, который усиливает отопительный эффект. Впрочем, принцип его работы стоит рассмотреть подробнее.
Каждый динамический теплонакопитель оснащен терморегулятором, на котором задается комфортная температура. Как только она снижается (это отслеживает специальный сенсор), включаются вентиляторы, расположенные внутри аккумуляторного блока. Они пропускают воздух через каналы между кирпичами и направляют его в помещение. За тем, чтобы в доме было не слишком жарко, следит встроенный биметаллический датчик, регулирующий поток воздуха посредством специальной заслонки. Температура воздуха на выходе из устройства не превышает 70ºС. Потребляемая мощность устройства составляет 1,6-7 кВт.
Во время работы корпус прибора практически не нагревается, что исключает пригорание пыли и ожоги от случайного прикосновения
Статический (слева) и динамический (справа) теплонакопители
Притом, что теплонакопитель устроен относительно просто, производители снабжают его различными полезными опциями. Благодаря упоминавшемуся выше термостату можно настраивать режим обогрева, исходя из предпочтений конкретного пользователя. Наиболее совершенные устройства позволяют программировать «погоду в доме» на неделю вперед. А благодаря лопастям особой формы вентиляторы не действуют на нервы. Уровень издаваемого им шума не превышает не 30 Дб.
Впрочем, пользователю намного важнее финансовый вопрос. Как показывает практика, теплонакопитель позволяет снизить затраты на отопление до 4 раз по сравнению с обычными электрическими обогревателями.
Продолжая тему преимуществ, стоит отметить долговечность устройства. По утверждениям производителей, теплонакопитель прослужит не менее 30 лет.
Несмотря на наличие массивного аккумулирующего блока, размеры теплонакопителя не превышают размеры обычных водяных радиаторов
Впрочем, говоря о достоинствах теплонакопителей, мы не можем не упомянуть и недостатки. Прежде всего, это большая масса прибора — от 100 до 300 кг. Теоретически прибор можно подвесить при помощи прилагаемых кронштейнов, но лучше не рисковать и установить его на полу. Предварительно убедившись, что перекрытие и финишная отделка пола выдержат такую нагрузку.
Кроме того, необходимо отметить высокую стоимость. Цена устройства в зависимости от производителя и наличия/отсутствия дополнительных опций составляет 50 000–160 000 руб. В комплект поставки, помимо собственно теплонакопителя, входят терморегулятор, погодный датчик, блок управления и электросчетчик, который может быть как однотарифным, так и многотарифным.
Несмотря на внушительную цену, теплонакопители пользуются стабильным спросом. Выбирая конкретное устройство, можно опираться на следующие показатели. При высоте потолка 3 м на обогрев 1 м² требуется порядка 50–60 Ватт. Эта мощность приводится исходя из теплопотерь в 60–70 Ватт на квадратный метр.
Теплонакопитель можно использовать как в качестве основного, так и в качестве дублирующего обогревательного устройства
