Электрическое отопление: виды и особенности

Электроотопление: виды и выбор, что экономнее? Для обогрева зданий и помещений разного назначения необходимы системы отопления. Для этих целей используется оборудование на разных источниках энергии: камины, электроприборы, системы на газе. Выбор системы зависит от доступности конкретного энергоресурса, его цены и удобства эксплуатации. Один из возможных и часто используемых вариантов — электрическое отопление.

Электрическое отопление дома или квартиры применяется не так часто, как газовые системы или другие варианты. Это в первую очередь связано со стоимостью электричества, как энергоресурса. Электрический отопитель чаще всего дороже в эксплуатации, чем газовый, но его установка во многих случаях дешевле. Поговорим о том, какие бывают системы электроотопления для дома, чем они отличаются от других видов обогрева, каковы их плюсы и минусы.

Электрическое отопление в ряду обогревательных систем

Электро-отопители наибольшей популярностью стали пользоваться в последние годы. Это связано с тенденцией к выравниванию цен на энергоносители. Если раньше электричество стоило намного дороже, чем тот же газ, то сейчас его цена приближается к этому ископаемому энергоресурсу.

Раньше обогрев электроприборами использовался в основном в тех в регионах, где не было централизованного газоснабжения. В каком случае электрические системы отопления были единственным максимально удобным и доступным вариантом обогрева своего жилья. Но эта система требовала больших затрат на свою эксплуатацию. Даже в сравнении с оборудование на твердом топливе, электросистемы в большинстве случаев дороже. Но они удобнее и не требуют затрат времени на организацию функционирования отопления дровами или углем.

Для понимания места систем электрического отопления в общей массе оборудования для обогрева рассмотрим вообще какие виды используется. В общем, по виду теплоносителя обогревательные системы бывают:

• газовые;
• электрические;
• на твердом и жидком топливе;
• гелиосистемы (на энергии солнца)
• тепловые насосы.

В современных условиях самыми экономичными являются газовые, так как природный газ — доступный и достаточно недорогой источник тепла. Электричество практически во всех случаях дороже, а затраты на твердое и жидкое топливо зависит от их доступности и региона. По поводу тепловых насосов: сейчас оборудование для него достаточно дорогое, но оно одно из самых экономичных среди рассматриваемых. Хотя эти системы выделены в отдельную группу, для своей работы они используют электрику, так что их можно спокойно отнести к автономному электроотоплению.

Типы систем электрического отопления

Для того чтобы оптимально и качественно использовать электричество, как энергоресурс для отопления, разработано и применяется большое количество оборудования разных типов. Электроотопление в квартире и доме проводится с использованием систем 2 больших подгрупп:

• системы прямой переработки электричества в тепловую энергию;
• тепловые насосы, которые электричество используют для того, чтобы перекачивать тепло с улицы или грунта.

К оборудованию первой подгруппы относят такие электро-отопители для дома:

• электрические конвекторы и масляные радиаторы;
• электрические котлы;
• инфракрасные обогреватели;
• электрический теплый пол.

Рассмотрим каждый из видов оборудования подробнее.

Электрические конвекторы и масляные радиаторы

Электрические конвекторы относятся к одним из самых простых и доступных систем, которые обеспечивают электрический обогрев дома. Они представляют из себя агрегаты в которых с помощью нагревательного электрического элемента воздух в помещении нагревается до нужной температуры.

Конвектор работает принцип конвекции который относится к одному из видов теплообмена, наравне с излучением и теплопередачей. Конвекция обозначает то, что тепло перемещается с массами воздуха.

Современные конвекторы состоят из нескольких элементов:

• Металлический корпус с отверстиями для забора воздуха в нижней части и выброса горячего воздуха в верхней.
• Электрический нагревательный элемент (ТЭН).
• Системы контроля и регуляции.

Конвекторы могут монтироваться как на пол, с использованием ножек и колесиков, так и на стену. Оптимальное место для их размещения — под окном, для того чтобы поток горячего воздуха перекрывал потери тепла через остекление.

Масляные радиаторы в основном используется как дополнительные источники тепла. Они изготовляются на ножках или на колесиках и состоят из корпуса, заполненного маслом. В отличие от конвектора, при включении в электросеть в масляный нагреватель тепло излучать начинает через некоторое время. Сначала нагревается объём масла, но благодаря большой теплоемкости масла после отключения оно еще некоторое время отдает тепло.

Масляные радиаторы часть тепла передают конвекцией, а часть излучением. В эксплуатации они хуже чем в конвекторы и менее неудобны. Для основной системы отопления их практически не применяют.

Электрокотлы

Электрические котлы — один из удобных и современных видов электрического обогрева дома. Они рассчитаны для монтажа в сеть трубопроводов. Электрический котел выполняет ту же функцию, что газовый и твердотопливный. Монтируется в ту же сеть с радиаторами или водяным теплым полом. Мощность электрического котла существенно больше, чем конвектора, так как он нагревает теплоноситель для всего здания.

Монтаж электрического котла требует выделения большей мощности и устройства более мощной проводки. По цене электрокотел обычно дешевле, чем газовый, но общая система вместе с монтажом и наладкой выходит практически одинаковой по цене. Часто электрический котел используется в паре с газовым, как аварийный источник тепла.

Отопление от электрического котла часто используется для замены газовых или других систем. В таком случае сеть трубопроводов остается та же, заменяется лишь котел.

Инфракрасные панели и обогреватели

Отопление дома электричеством с помощью инфракрасных обогревателей не так популярно, но все же используется довольно часто. Как видно из названия, такие обогреватели большую часть тепла передают в виде излучения. Это может быть инфракрасные лучи разного спектра. По своей конструкции они могут быть выполняться в разных вариантах. Это могут быть панели для монтажа на стену, по форме похожие на конвектор, или инфракрасные излучатели с специальными лампами.

По удобству инфракрасные системы уступают конвекторам в том смысле, что они больше нагревают предметы. Инфракрасные лучи практически не нагревают воздух в помещении. Большая часть тепла передается находящимся в помещении предметам и людям. Это удобно для экономии, но для людей не всегда комфортно. Особенно это касается инфракрасных излучателей с лампой.

Электрический теплый пол

Электрический теплый пол — один из самых современных и комфортных видов отопления. По своей функциональности он ничем не отличается от водяного теплого пола. Отопление электричеством в частном доме с использованием системы теплого пола становится все популярнее с каждым годом. Почему так происходит и чем теплый пол выгоднее и удобнее других электрических отопителей?

Для того чтобы понять удобство и функциональность теплого пола, можно рассмотреть диаграмму температур при работе системы электрического обогрева дома. Например, при использовании конвектора и других точечных нагревателей, температура воздуха повышается к потолку. Это связано с тем, что нагретый воздух легче холодного и поднимается в верхнюю точку помещения.

Чем это неудобно? В первую очередь это приводит к перерасходу энергоресурсов на обогрев. Для того чтобы в зоне жизнедеятельности человека (в районе метра-полтора от пола) создать комфортную температуру, используется столько электроэнергии, что в верхней точке помещения воздух будет перегрет.

При отоплении квартиры или дома электричеством с использованием теплого пола график температур полностью противоположным. Самая высокая температура будет у поверхности пола. Она допускается в районе 27 градусов. Далее температура будет понижаться и в районе 1,5 м от пола она будет составлять 22-23 градуса. Под потолком около 18. Достигается комфортная температура при использовании меньшего количества электроэнергии. Такое отопление электричеством позволяет экономить энергоресурсы.

Виды электрических теплых полов

Электрическая система отопления с использованием теплого пола бывает разных типов. Первую очередь разделение идет по нагревательному элементу. Электрический теплый пол бывает таких видов:

• Кабельный. В качестве нагревательного элемента используется отрезки кабеля с определенным сопротивлением.
• В виде мата — это разновидность кабельной системы, которая состоит отрезков соединенных со специальной подложкой, выполняющую функцию несущего элемента.
• Инфракрасная пленка — один из самых новых подвидов теплого пола. В качестве нагревательного элемента используется углеродная пленка.
• Углеродные стержни.

Каждый вид теплого пола выгодно отличается от электроотопления для частного дома или квартиры других типов.

Теловые насосы

Отдельно стоит поговорить о тепловых насосах. Хотя эта система не является исключительно электрической, для ее функционирования необходим этот энергоресурс. Все рассмотренные выше системы электрического отопления для жилых домов и квартир преобразовывают электричество напрямую в тепло, поэтому их эффективность приблизительно равна. Большинство электроотопителей практически 100% электроэнергии преобразует в тепло. Разница между разными видами несущественна. Но тепловые насосы кардинально отличаются в лучшую сторону от других систем электрического обогрева. Это связано с тем, что они не преобразует электроэнергию, а с ее использованием доставляют в обогреваемое помещение тепло из атмосферы или грунта.

Они работают по принципу кондиционера, то есть в основном состоят из компрессора, который работает на фреоне. С его использованием тепло из наружного воздуха или грунта перекачивается в теплоноситель, который затем доставляет его в обслуживаемые помещения.

Эффективность теплового насоса в несколько раз выше обычных электрических нагревателей. В зависимости от температуры на каждый киловатт электроэнергии может создаваться до 5 и более киловатт тепла.

Расчет электрического отопления

Отдельно стоит поговорить и о расчете. В общем, расчет систем электрического обогрева практически ничем не отличается от подбора мощности газового или любых других систем. В первую очередь необходимо посчитать теплопотери дома или квартиры. А систему подобрать таким образом, чтобы она их полностью компенсировала потери тепла. Но такой расчет достаточно трудоемкий и требует здания многих факторов: расположения дома, наружных температур, теплотехнических характеристик стен, окон и других конструкций. Несмотря на все свою сложность этот метод дает наибольшую точность при подборе систем электрического отопления.

Но существуют и упрощенные методы. Например, самый простой из них состоит в том, что на каждые 10 м2 площади помещения подбирается электроприбор мощностью 1 кВт. то есть на комната 25 м квадратных необходим конвектор 2,5 кВт. Такой метод достаточно ненадежный, но он помогает быстро и без проблем подобрать нужную мощность в большинстве случаев.

Виды электрического отопления

Существует много видов отопления. Один из них — отопление при помощи электричества. При этом за основную энергию, преобразуемую в тепло, берется электрическая. Причем преобразование осуществляется несколькими способами. Остановимся на них подробнее.

Существует пять основных видов отопления, базирующихся на использовании электрической энергии. Шестой вид — выработка и использование для своих нужд собственной электроэнергии разными методами — тема для отдельного разговора, поэтому его в этой статье рассматривать не будем.

Основные виды электрического отопления

1. Электрические котлы с контуром отопления.
2. Обогревающие электрические конвекторы.
3. Инфракрасные обогреватели.
4. Система электрического теплого пола.
5. Тепловентиляторы, электрические тепловые пушки (завесы) и масляные радиаторы (обогреватели).

Скажем сразу, почти все электрические системы отопления считаются дорогими в своей эксплуатации. Обусловлено это ценой электрической энергии. Возможно ли отапливаться электричеством наряду с другими видами топлива и не переплачивать? Ниже попробуем это выяснить, рассмотрев особенности каждого вида электро-отопления.

Принцип работы, плюсы и минусы каждого вида

Электрические котлы работают по принципу нагрева жидкости в присоединенном к ним внешнем контуре отопления.

Они бывают двух типов:

• котлы с установленными нагревателями — ТЭНами;
• электродные котлы.

Все знают обычные ТЭНы. Такие нагреватели устанавливают в корпус электрокотла, где они нагревают проточную воду. Вода нагреваясь, еще сильнее циркулирует в системе. Почти всегда устанавливаются циркуляционные насосы— для лучшего давления и циркуляции воды. Обычно в одном котле производители монтируют 3−4 ТЭНа. В зависимости от режима, они включаются по одному, группами или все вместе. Диапазон мощностей большинства выпускаемых котлов — от 3 до 50 кВт. Существуют модели, работающие от однофазной (220 в) и трехфазной (380 В) сети. К 3х- фазной сети подключают, как правило, более мощные котлы.

Электродный котел отличается тем, что электрический ток проходит с одного электрода на другой прямо через жидкость, которая в результате нагревается. Обычно в качестве жидкости используется не вода, а специальная незамерзающая жидкость или антифриз определенной марки. Из отечественных производителей широкое распространение получили электродные котлы марки Галан. Мощности котлов такого типа — от 5 до 25 кВт.

Достоинства всех электрических котлов следующие:

• малые габаритные размеры;
• простота установки и управления (кнопочные выключатели или электронный блок);
• точное и быстрое регулирование температуры;
• возможность подключения выносных датчиков комнатной температуры;
• бесшумная работа;
• относительно небольшая стоимость котлов;
• экологически безвредные (в результате чего не нужен дымоход);
• высокий КПД.

К недостаткам можно отнести следующее:

• довольно большие счета за электроэнергию в отопительный сезон (стоимость электричества дает о себе знать);
• у тэновых котлов со временем (через несколько лет) нагревательный элемент — ТЭН покрывается отложениями, накипью, и, рано или поздно, выходит из строя;
• также тэновые котлы при отсутствии воды (или малом ее количестве) в контуре выходят из строя — сгорают ТЭНы;
• большинство котлов требуют хорошей проводки, рассчитанной по мощности котла с запасом на другие нужды;
• в результате неправильных расчетов или экономии часто электрические котлы не справляются с нагрузкой— не могут в полной мере обеспечить дом теплом, не говоря про воду для хозяйственных нужд;
• котлы нагревают дом не сразу, а с некоторой (небольшой) задержкой;
• работа всех электрических котлов напрямую зависят от напряжения и мощности электрической сети, а электродные котлы, вдобавок, меняют свою мощность в зависимости от состава и температуры жидкости в системе отопления.

Обогревающие электрические конвекторы

Используют ТЭН в качестве рабочего элемента. Только здесь он установлен не в воде, а заключен в керамический изолятор и красивый безопасный корпус из алюминия или стали. Другими словами, нагрев идет от теплого корпуса прибора и воздуха внутри него. Нагретый воздух начинает подниматься вверх, уступая место более холодному, начинается циркуляция и нагрев воздуха в помещении.

• напольные;
• настенные— плоские прямоугольники разных размеров;
• могут быть встроенными или внешними;
• внутри всегда вмонтирован термостат (или электронный блок управления), который поддерживает нужную температуру.

Такие приборы можно установить в любом месте. Они довольно быстро прогревают комнаты, конечно, если точно рассчитано их количество и мощность. Практически не требуют управления: термостат поддержит выбранный режим. Современные модели не сушат воздух, их корпус надежно изолирован от ТЭНа, благодаря чему детали корпуса не нагреваются более 60 градусов и прибор может применяться во влажных помещениях.

К минусам относится малая мощность одного конвектора — для обогрева здания их понадобится большое количество. Проводка должна выдерживать суммарную мощность всех конвекторов (обычно мощность одного прибора от 1 до 3 кВт).

Инфракрасные обогреватели

Инфракрасные обогревателистали популярны совсем недавно. Принцип их заключается в преобразовании электроэнергии в инфракрасные лучи (кварцевым излучателем), которые, в свою очередь нагревают любые предметы, находящиеся только на их пути.

Конструктивно могут выполняться:

• в виде плоских настенных или напольных прямоугольников
• в виде различных устройств на ножках

Мощность обогревателей разных моделей колеблется от 0,25 до 3−4 кВт. Обычно имеется ступенчатый регулятор мощности.

Такие нагреватели могут быстро нагреть воздух в определенной зоне. Это их плюс и минус. Для полноценного обогрева помещения их понадобится довольно много. Для нормального нагрева помещения существуют системы инфракрасных теплых полов или стен. Конечно, они экономичнее других видов электрического отопления, но общие затраты всех обогревателей все равно довольно высокие.

Экономичность инфракрасных обогревателей обусловлена тем, что их можно направить только на нужные участки обогрева. При этом в одном помещении возможно сделать зоны с разным температурным режимом. Кроме того, если человек будет находиться в зоне действия лучей обогревателя, он сам будет немного нагреваться (хотя воздух будет не так нагрет), и будет субъективно чувствовать себя комфортней. Такие приборы экономичней электрических котлов на 20−35%.

Электрический теплый пол

Представляет собой тонкие проводники тока, вмонтированные в пол.

• кабель, укладываемый на нужных участках пола (волнами, зигзагами, полосами)
• в виде пленки с нанесенным проводником (по типу печатных плат радиоаппаратуры).

Проводник всегда делается из определенных материалов, для тока представляет большое сопротивление. Поэтому нагревается во время прохождения тока. В результате нагревается и сам пол, отдавая затем тепло воздуху в помещении.

• возможна заливка кабеля в бетон или наливной пол
• можно просто закрепить кабель под дощатым или паркетным полом
• пленочные маты можно постелить под линолеум или ламинат.

Другими словами, такой теплый пол можно установить в любых помещениях.

Количество греющего кабеля или мата рассчитывается исходя из их характеристик и площади помещения. Подключаются они к электросети через электронный регулятор, которым устанавливают нужный режим обогрева. Данный регулятор сам включит и выключит обогрев в нужное время, что сэкономит ваши расходы.

Довольно удобный вид отопления. Но для хорошего обогрева потребуется монтаж теплого пола по всей площади пола. При больших же размерах помещения расходы на обогрев будут велики.

Различные виды тепловентиляторов, масляных обогревателей и тепловых завес применяются только в качестве вспомогательного обогрева. Объясняется это их недостатками. Почти все они быстро нагревают помещение, но только если оно небольшое (это не касается мощных тепловых пушек и завес). При этом они потребляют довольно много электроэнергии и являются пожароопасными. Как правило обладают самой простейшей регулировкой мощности и не могут сами поддерживать нужную температуру. Почти всегда сушат воздух, что в большинстве случаев является минусом.

Общие аспекты электрического отопления

За исключение котлов, все виды электрического отопления не требуют внешних нагревательных и вспомогательных устройств (контуров и радиаторов отопления, дымоходов), что является их несомненным плюсом. Они довольно легки в управлении и монтаже, обладают малой инерционностью. Часто возможно подключение электронных блоков управления и дистанционная работа с ними.

Опять же, большинство рассмотренных видов электро-отопления довольно дороги в свей эксплуатации. Мощность практически всех приборов, нужная для обогрева помещения определенной площади, требуется примерно одинаковая, и она довольна велика. Принято считать, что для отопления 100 кв. метров с высотой потолка 2,5−3 м требуется 12−16 кВт мощности электроприбора.

Тут еще влияет фактор географического нахождения обогреваемого дома. В южных районах страны расходы на электрическое отопление будут гораздо меньше, чем в северных. Большую роль играет и конструкция, утепление дома. Чем теплее и меньше сам дом, тем меньше потребуется электроэнергии для его обогрева. Обычно электричество применяют для обогрева небольших по площади одноэтажных домов или квартир в домах городского типа при наличии мощной проводки. В остальных случаях электрическое отопление применяют как вспомогательное.

И самое главное — такой вид отопления делает вас полностью зависимыми от наличия самой электроэнергии, делает систему энергозависимой.

Большую экономию дает применение электродных котлов, теплых инфракрасных обогревателей и приборов с автоматическим регулятором режима и температуры (так называемый умный дом).

Смонтированный в подвале моего дома электрический котел с тремя ТЭНами фирмы «Морион» (см. фото) используется изначально, с этапа проектирования, как запасной вариант. Я его практически не включаю. Общая мощность котла — 6 кВт (3*2 кВт).

Этой мощности для хорошо утепленного дома (внутренняя отделка, пеноблоки, утепляющий слой пенопласта, облицовка кирпичом) площадью 95 кв. метров в условиях Урала хватает только на поддержание температуры в комнатах в пределах 15−18 градусов, а в сильные морозы его хватает только на удержание водяного контура отопления от разморозки.

Также обстоят дела и у моих соседей: один из них в течении одного месяца пользовался таким же котлом для обогрева нового дома площадью 64 кв. метра, что обошлось ему в 6 тыс. рублей. Позднее (и сейчас), после подключения газа у него уходит 1−1,5 тыс. рублей в месяц на отопление. Разница ощутимая.

В тоже время, распространенные электродные котлы с автоматической регулировкой и незамерзающей жидкостью в нашей местности «потребляют» 2−3 тыс. рублей в месяц, что соизмеримо с затратами на газовое отопление.