Экономное отопление дома – варианты

Основным генератором тепловой энергии в современных домах является по-прежнему отопительный котел. Нужно лишь выбрать тип топлива для него. Чтобы обеспечить дом теплом и горячей водой, можно сжигать дрова, уголь, газ, дизельное топливо или задействовать электроэнергию. Приведенные энергоносители обладают различными характеристиками по удобству в использовании, экономичности потребления и стоимости.

При недоступности централизованного снабжения природным газом наиболее выгодным источником энергии станут уголь и дрова, что потребует установки твердотопливного котла. Недостатком твердотопливного котла является потребность его периодических, но достаточно регулярных растопок. При этом достижение комфортной температуры в доме затруднительно – сразу после растопки в комнатах будет жарко, а непосредственно перед следующей растопкой в них будет достаточно холодно. Но главный недостаток таких котлов – потребность прямого участия человека в процессе растопки, поскольку твердое топливо необходимо закладывать в топку вручную.

Природный и сжиженный газ

Отопительные котлы, питаемые природным или сжиженным газом, более экономичны и, что немаловажно, могут работать полностью автономно. Сегодня метан (природный газ) является наиболее дешевым типом топлива, т.е. расценки на единицу тепловой энергии, полученной при сжигании природного газа, будут ниже, чем при сжигании, как вариант, дизельного топлива. При этом газовый котел во время работы производит сравнительно невысокое количество вредных веществ и безопасен с позиции экологии.

Большинство современных моделей газовых котлов полностью автоматизировано. Автоматика оценивает температуру воздуха в помещениях коттеджа и на улице, самостоятельно регулирует мощность агрегата. Недостаток газовых котлов – в сложном монтаже и эксплуатации. Перед установкой такого котла в загородном доме его владелец обязан получить ряд обязательных документов – разрешение на вывод газопровода к постройке, одобрение использования горелки определенного типа, подписанный договор с организацией-поставщиком газа, а также с сервисной службой. Помещение, где установлен газовый котел, нуждается в постоянном проветривании. К тому же зимой давление газа в подающей сети, как правило, резко снижается. В этой связи стоит обратить внимание на страну происхождения газового котла при выборе оптимальной модели – продукция европейских производителей чаще всего не способна работать при низком давлении газа, т.к. не рассчитана на столь значительные перепады давления в питающей магистральной сети.

Относительно недорогим топливом является сжиженный газ – пропан и бутан. При его сжигании тепловая энергия будет стоить в 1,5-2 раза дешевле, чем полученная при сгорании солярки. Сжиженный газ, что немаловажно, отлично подходит для питания газовой плиты на кухне. И если пропан или бутан используются в качестве временного решения, то при подведении к дому магистрального метана отопительный котел довольно просто настроить под него. Детали обустройства газгольдера описаны в этом материале.

Сжигание сжиженного газа дает больше теплового эффекта, поскольку в его составе присутствует меньшее число сернистых соединений, что также делает работу котла на сжиженном газообразном топливе более экологичным. Также сжиженный газ меньше вредит конструкции котла с позиции коррозии и дает меньше сажи.

При более низкой потребности газовых котлов в чистке, срок их службы выше, чем у котельного оборудования, работающего на иных видах топлива.Процесс работы отопительного котла на газе не сопровождается какими-либо запахами – если запах присутствует, то котел неисправен и его использование крайне опасно. Автономная газификация загородного дома заключается в погруженном размещении на участке стальной емкости специальной конструкции, объем которой составляет от 4,85 м³ и выше. Работы по ее установке выполняются исключительно сертифицированными специалистами, обязанными учесть местные гидрогеологические условия и эксплуатационные нормативы.

Европейские домовладельцы чаще всего устанавливают в своих коттеджах конденсационные котлы на газе. Их экономичность на 10% выше, чем у обычных газовых установок, поскольку достигается удержание и извлечение тепловой энергии из пара, который при иных условиях улетучивается в атмосферу. Однако стоимость таких котлов в два-три раза выше, чем у обычных, а теплопередача при конденсации пара эффективна, по большей части, лишь в низкотемпературных отопительных системах, к примеру, при обогреве дома «теплым полом». Отметим, что при использовании контура отопления с обычными радиаторами введение в него дорогого конденсационного котла не имеет смысла, т.к. конденсации пара с извлечением из него тепловой энергии не будет.

Жидкое топливо

Жидкотопливные котельные агрегаты потребляют бензин или солярку. Хотя оба этих энергоносителя стоят недешево, такие котлы пользуются спросом у владельцев загородных особняков.

Преимуществом дизельного топлива является возможность установки в помещении котельной дизель-генератора, что обезопасит домочадцев от сбоев в централизованной подаче электричества. Современные жидкотопливные котлы оснащаются автоматикой, способной управлять работой агрегата и даже регулировать подачу топлива. Владельцу остается лишь одна задача – отслеживать и периодически пополнять запасы солярки, содержащейся в цистерне, закопанной на участке. И если установка газгольдера и газового котла невозможна без предварительного одобрения государственных служб, то размещение котла на дизтопливе и установку емкости для хранения солярки специально согласовывать не нужно.

Основные недостатки жидкотопливных котлов – шумность работающей горелки, зависимость от электроэнергии и повышение плотности топлива при низких температурах. Помещение котельной при размещении в доме нуждается в эффективной звукоизоляции, либо его необходимо выводить за границы основного строения. А при отключении электроэнергии, пусть даже и на короткий срок, котел отключится и его необходимо запускать собственноручно. Если температура воздуха в котельной снизится более +5^оС, то солярка загустеет и забьет фильтры, что вызовет остановку работы жидкотопливного агрегата. Чтобы предотвратить эту ситуацию, необходим обогрев топливопровода. Таким образом, за работой дизельных котлов необходимо постоянно следить.

При выборе модели жидкотопливного котла важным критерием, помимо типа топлива, будет его выходная мощность. Тут имеется один подвох – в рекламных проспектах производители и торговцы указывают максимальную мощность на выходе. Но эти данные несправедливы, поскольку выдавать максимум мощности любой котел способен не дольше нескольких минут (обычно – лишь несколько секунд). При этом действительная мощность (номинальная) будет на пару десятков процентов меньше.

Перед тем, как приобрести жидкотопливный электрогенератор, нужно выяснить потребности бытовой техники, имеющейся в доме. Потребляемая мощность приводится в паспортах электроприборов. Наибольшее внимание необходимо уделить бытовой технике, в конструкции которой имеется электромотор – его пусковая мощность примерно в три раза выше номинального электропотребления и это нужно учитывать отдельно.

Чтобы определить мощностные характеристики электрогенератора, следует утроить номинальную мощность прибора с самым большим электромотором, прибавить к этим цифрам значения номинальных мощностей других видов техники, оснащенных электродвигателями, если их работа не будет активирована одновременно. Затем к полученной сумме прибавляется мощность прочих наиболее активных потребителей электроэнергии (все точки освещения, электроплиты, климатическое оборудование и т.д.), работающие одновременно с бытовым оборудованием, учтенным ранее. Остается увеличить суммарную мощность бытовой техники на 10% и необходимые мощностные характеристики электрогенератора будут определены.

Солнечная энергия

Среди агрегатов, преобразующих энергию из возобновляемых источников в электричество, в большей степени доступны панельные гелиосистемы. На российском рынке солнечные панели и сопутствующее оборудование присутствую все еще в недостаточном ассортименте, однако владельцы загородных домов все чаще используют их как для резервного энергоснабжения, так и в качестве основного поставщика электроэнергии. Данные системы могут производить различный объем электрической энергии, поэтому необходим их предварительный расчет под реальную нагрузку в границах частной усадьбы.

Достоинства солнечных электростанций: отсутствие какого-либо шума; отсутствие загрязняющих выбросов; полная «бесплатность» солнечной энергии; малые потребности в обслуживании. Конструкция гелиосистем открыта и позволяет в любой момент дополнить ее новыми модулями, что увеличит вырабатываемую мощность.

Наверное, главный недостаток солнечных электростанций заключается в ограниченной инсоляции на большей части России. Для решения этой проблемы гелиопанели дополняются аккумуляторами, сохраняющими электроэнергию про запас, расходуемый в пасмурные дни. Кроме того, солнечные системы можно комбинировать с генераторами на не возобновляемом топливе, снизив затраты на приобретение последнего.

Автономное теплоснабжение – тепловой насос

При относительно небольших габаритных размерах, эта установка способна решить проблему автономного обогрева дома и его обеспечения горячей водой. Тепловой насос не вредит экологии, поскольку его деятельность не связана со сжиганием какого-либо топлива. Кроме того, эти агрегаты экономичны – на каждый киловатт электрической энергии они могут вырабатывать до 3-4 кВт тепла. Установки, работающие по принципу теплового насоса, исправно работают без капитального ремонта до четверти века, их ежегодное техобслуживание сводится к проверке рабочих режимов. Окупаемость агрегата, в зависимости от местных условий в районе работы, займет около двух-трех отопительных сезонов.

Принцип работы теплового насоса таков – потребляя малое количество электроэнергии, необходимой для его компрессора, он извлекает тепло из среды вокруг агрегата (из естественных водоемов, грунта или атмосферы), направляя эту энергию в дом. Во внутреннем контуре установки содержится хладагент с низкой температурой кипения. Поступив в испаритель, жидкий хладагент под воздействием низкого давления и температуры в -5^оС переходит в газообразную форму, затем закачивается в компрессор, где его давление и температура резко повышаются. Горячий хладагент в газообразной форме следует во второй теплообменник и конденсатор, где контактирует с обраткой отопительной системы и передает тепловую энергию теплоносителю. Остывший хладагент в форме жидкости поступает обратно в контактную среду (грунт, воду или воздух), чтобы собирать тепловую энергию вновь. Разница температур на входе и выходе в установку теплового насоса – порядка 3-4^оС. Таким образом, электрическая энергия затрачивается агрегатом лишь для транспортировки тепла, что делает эту технологию получения тепловой энергии самой дешевой из доступных на сегодня.

В условиях российского климата, достаточно сурового, есть несколько извлечения тепловой энергии из окружающей среды:

• траншеи в грунте. На участке, по всей его площади отрываются траншеи заданной глубины (определяется теплоемкостью грунта). В них размещается пластиковая труба, после траншеи закапывают. Эта самая популярная технология построения внешнего коллектора для теплонасосной установки;
• вертикальные скважины. После их подготовки в каждую закладывается труба коллектора. Ввиду высокой стоимости буровых работ окупаемость такого теплового насоса будет дольше;
• воздушный теплообменник. Его построение позволит оптимизировать расходы на отопление, обеспечиваемое классическим контуром. К примеру, комбинация отопительной системы на базе жидкостного котла на солярке с воздушным тепловым насосом позволит сократить затраты топлива более чем в два раза. Тепловая энергия в этом случае извлекается из воздуха посредством теплообменника, оборудованного мощной вентиляционной установкой и направляется в коттедж, где нагревает различные отопительные приборы или воздух в вентиляционной системе. В климатических зонах, где температура воздуха «на улице» не падает ниже +5^оС зимой, воздушный тепловой насос будет вполне уместен – его монтаж производится без земляных работ.

В числе минусов тепловых насосов – ограничение по температуре «рабочей» среды до -20^оС (иначе резко падает КПД), они скорее подходят для реконструкции отопительных систем.

Рост мировых цен на энергию и ужесточение экологических требований для отопительных систем способствует распространению теплонасосных установок в странах мира. На оснащение тепловым насосом загородного дома, площадь которого составляет 200 м², в среднем уходит 18000 евро (земляные работы входят в эту сумму). И, несмотря на внешне большую сумму, окупаемость такого насоса займет примерно три года.

В завершении

Независимо от выбранного способа и оборудования для теплоснабжения, важно принять меры по утеплению внешнего периметра здания. Какой смысл нести расходы на отопление, если добрая часть выработанной тепловой энергии уходит на улицу?

Что же касается тепловых насосов, то производимое ими тепло выгоднее всего направить в низкотемпературную отопительную систему – «теплый пол» или воздушный обогрев, максимальная температура которых не должна превышать +35^оС. Перед тем, как обратиться за разработкой теплового насоса в компанию, предложившую самые низкие расценки – убедитесь, что ее представители действительно обладают достаточным опытом в этой сфере деятельности и имеют соответствующие сертификаты.

В ближайшей перспективе тарифы на коммунальные энергоносители неумолимо будут расти, пока не достигнут уровня мировых цен. Поэтому оценить масштабы будущих расходов на отопление коттеджа стоит заранее, еще на стадии его проектирования и строительства, чтобы предусмотреть оптимальное решение проблем с отоплением.