Сучасні системи опалення: водяне, сонячне, тепла підлога,

Які сучасні системи опалення приватного будинку використовуються на території нашої країни? Чим вони привабливі на тлі традиційних рішень? Чи є у використовуваних схем скільки-небудь серйозні недоліки? Наскільки вони економічні? Спробуємо відповісти на ці питання.

Традиційні і нові способи

Давайте відразу відділимо одне від іншого. Традиційні схеми водяного опалення донині залишаються найбільш затребуваними.

Причин тому кілька:

• Дешевизна газу і дров.

Уточнимо: найбільш дешевим видом палива був і залишається магістральний газ. Незважаючи на велику кількість рекламних заяв, будь-які сучасні технології в опаленні обійдуться дорожче газового котла в плані експлуатаційних витрат.

• Низька вартість обладнання.
• Великий обсяг інформації і практичних навичок у профільних фахівців саме в області звичайного водяного опалення. Щоб масово пропонувати на вітчизняному ринку щось нове, потрібно мати у своєму розпорядженні вичерпною інформацією про переваги і недоліки рішення. Саме з цим часом виникають проблеми.

Трохи далі ми з'ясуємо, як можуть виглядати традиційні системи опалення приватного будинку з сучасних комплектуючих. На противагу їм нам належить познайомитися з дійсно новими технологіями, в буквальному сенсі перевертають уявлення про опалення.

водяне опалення

Отже, як змінилося сучасне опалення заміського будинку в рамках звичної схеми з теплоносієм і конвекційними опалювальними приладами?

джерела тепла

Спочатку - трохи загальних зауважень. Ось приблизна вартість кіловат-години тепла для різних способів його отримання.

Поряд з економічністю, однак, варто враховувати зручність експлуатації того чи іншого типу обладнання.

І ось за цією ознакою наша табель про ранги виглядає зовсім інакше:

1. Електрообладнання не вимагає обслуговування, працює без участі людини необмежений час і дозволяє використовувати такі елементи, як термостати, програмований режим нагріву, управління по GSM і т.д.

1. Газові котли з електророзпалом функціональністю не поступаються електричним, але вимагають відводу продуктів згоряння, а при роботі від газгольдера і балонів - ще і їх періодичної заправки.
2. Соляровим опалювальні установки володіють тією ж функціональністю, але більше шумлять і вимагають наявності об'ємного бака для зберігання палива.
3. Пелетні котли з системами автоматичної подачі повинні обслуговуватися не рідше разу на тиждень: бункеру потрібне завантаження, а зольника - чистка.
4. Нарешті, аутсайдери - твердопаливні (вугільні і дров'яні) котли. Завантаження палива потрібно їм раз у кілька годин; спроба збільшити періодичність обмеженням теплової потужності (закритим піддувалом) призводить до катастрофічного падіння ККД через неповного згоряння при обмеженому притоці кисню.

А тепер - список новинок, що з'явилися в цій області за останні десятиліття.

До електрокотли на ТЕНах додалися індукційні та електродні:

• індукційні використовують нагрівання поміщеного в діелектричну і діамагнітную трубу феромагнітного сердечника порушуваними котушкою індуктивності вихровими струмами. Сердечник передає нагрів проточній воді. Гідність рішення - практично необмежений ресурс: в ньому немає зношуються або деградуючих згодом елементів.
• електродний котел, навпаки, вимагає періодичної заміни електродів і контролю сольового складу води. Його переваги - компактність і абсолютна безпека при розгерметизації контуру: якщо вода покине корпус, між електродами просто-напросто перестане текти струм.

Цікаво: продавці часто позиціонують ці види котлів як економічні. Це першорядна брехня: ККД будь-якого приладу прямого нагріву дорівнює 100%, що прямо випливає із закону збереження енергії. Може змінюватися лише співвідношення тепла, що розсіюється в повітрі і переданого теплоносія, але все воно в будь-якому випадку використовується для обігріву приміщення.

Не менш цікаві так звані конденсаційні газові котли. Вони забезпечують більш повну утилізацію теплоти згорання газу, конденсируя на окремому теплообміннику продукти згоряння. Різниця в КПД з традиційними рішеннями досягає 10 - 11%.

Модернізації твердопаливних котів передбачувано націлені на підвищення тривалості їх автономної роботи.

• Газогенератори, або піролізні котли розбивають згоряння палива на два окремих етапи. Спочатку воно тліє при обмеженому доступі повітря; потім летючі вуглеводні і чадний газ допалюються в додатковій камері. Така схема дозволяє закладати паливо не більше двох разів на добу і усуває падіння ККД при обмеженій потужності.

• Котли верхнього горіння теж використовують піроліз; але при цьому процес тління палива переноситься в верхню частину топки, що дозволяє значно збільшити її обсяг. Зола несеться висхідним потоком продуктів згорання. Автономність кращих зразків котлів верхнього горіння литовської компанії Stropuva досягає 31 години.

радіатори

Деякі сучасні опалювальні прилади істотно відрізняються своєю ефективністю від звичних чавунних батарей.

Теплопровідність алюмінію дозволяє забезпечити алюмінієві секційні радіатори розвиненим ребрами, тим самим при невеликому внутрішньому обсязі забезпечивши тепловіддачу більше 200 ват на секцію.

Ще вище тепловіддача мідно-алюмінієвих конвекторів: в них алюмінієві пластини оребрення напресовані на мідні трубки з теплоносієм.

Довідка: теплопровідність міді майже вдвічі вище теплопровідності алюмінію і вчетверо - стали.

Нарешті, збільшити тепловіддачу допомагає ще одна нескладна модифікація опалювальних приладів: вони забезпечуються тихохідними вентиляторами, продувають крізь ребра потік повітря. При бажанні таку модернізацію нескладно виконати своїми руками, забезпечивши звичайний вентилятор знижувальним обертів диммером.

розведення

І в цій області в останні роки з'явилася пара цікавих новинок.

• Поліпропіленові труби при досить високій для автономної системи міцності та виключної довговічності дуже дешеві і легко монтуються низькотемпературної пайки за допомогою простенького паяльника. Як правило, на опаленні використовується армована алюмінієвою фольгою труба. Армування не так збільшує міцність на розрив, скільки зменшує досить високе теплове розширення полімеру.
• Не менш цікаві труби із зшитого поліетилену - міцного, прекрасно переносить високі температури і вельми еластичного. Він застосовується при колекторної розводки опалювальних приладів з укладанням підводок в стяжку.

теплоаккумулятор

Сучасна система опалення нерідко оснащується теплоаккумулятором - масивної теплоизолированной ємністю, що дозволяє накопичити велику кількість теплової енергії і витрачати її на підтримання температури радіаторів.

Навіщо це потрібно?

Наведемо кілька прикладів:

1. Теплоаккумулятор дозволяє зменшити кількість растопок твердопаливного котла протягом доби. Скажімо, при середній споживаної радіаторами потужності в 3 КВт 24-кіловатний котел розтоплюється один раз на добу і працює протягом трьох годин на номінальній потужності (що, до речі, дозволить уникнути падіння ККД). Весь інший час нагрілася вода циркулює між баком і опалювальними приладами.
2. При використанні електрокотла будь-якого типу наявність в схемі теплоаккумулятора дозволить користуватися нічним тарифом на електроенергію, який в 2-3 рази нижче денного.

нові схеми

Як вже говорилося, всі перераховані вище рішення являють собою ту чи іншу ступінь модернізації давно відомого водяного опалення. А як виглядають по-справжньому сучасні технології опалення будинку?

сонячні колектори

Найпростіший колектор являє собою пофарбований в чорний колір герметичний бак. Мета його установки цілком очевидна: нагрівшись на сонці, вода може використовуватися для господарських потреб. Однак проста схема зберігає працездатність тільки влітку - в холодну пору року кількість втрат тепла за рахунок конвекції буде цілком можна порівняти з тим, що бак отримує від сонця.

В сучасних колекторах ця проблема вирішена просто і витончено:

• Затемнені трубки з теплоносієм поміщені в вакуумні колби, що виключають безпосередній контакт з атмосферним повітрям.
• Ефективність приладу додатково збільшується спеціальним покриттям, здатним утилізувати до 94% інфрачервоного випромінювання.

Як правило, батарея колекторів монтується в загальному контурі з теплоаккумулятором, здатним накопичувати отримане днем ​​тепло і використовувати його для обігріву вночі або в похмуру погоду. На жаль, сонячне тепло здатне забезпечити будинок безкоштовним опаленням навіть в теплих і сонячних регіонах країни; проте знизити витрати на обігрів на 25 - 30% завдяки його утилізації цілком реально.

Тепла підлога

Головний недолік будь-конвекційної системи опалення з настінними або підлоговими опалювальними приладами - нерівномірний розподіл температур в опалювальному приміщенні. Формується над приладом висхідний потік ефективно нагріває повітря під стелею, а ось підлогу залишається відносно холодним.

В результаті власник будинку стикається з очевидними негативними наслідками:

• При середній температурі повітря в кімнаті, скажімо, в 25С під стелею цілком може бути 35, а на рівні підлоги 15. Тим часом людина, вибачте за мимовільний каламбур, тяжіє саме до підлоги. Здається, читач не згадає серед своїх знайомих жодного оригіналу, який проводить вільний час на стелі.
• Чим більше дельта температур по обидві сторони огороджувальної конструкції будинку, тим більше тепла розсіюється через неї. Нагрівання повітря під стелею означає ще й різке збільшення витоку тепла через верхнє перекриття.

Сучасні схеми опалення з теплою підлогою відрізняються від конвекційних тим, що в нагрівальний елемент перетворюється вся поверхня підлоги.

Нагрівання може забезпечуватися:

1. Прокладкою в стягуванні підлоги труби з циркулюючим теплоносієм.
2. Укладанням туди ж гріє електричного кабелю.
3. Монтажем під чистове покриття плівкових нагрівачів.

Робоча температура теплої підлоги складає від 20 до 35-40 градусів. Середня питома потужність - 30-60 ват на квадратний метр. Економія досягається саме за рахунок більш раціонального розподілу тепла: найбільш теплою в приміщенні буде зона над підлогою.

інфрачервоне опалення

Пам'ятайте свої відчуття у зимового багаття? Незважаючи на навколишній вас холод, суб'єктивно ви відчуваєте себе в теплі і комфорті. Причина - перенесення тепла між полум'ям і вашими шкірою і одягом за рахунок інфрачервоного (теплового) випромінювання.

ІК-нагрівачі використовують саме цей ефект: завдяки невеликій площі вони віддають повітрю при безпосередньому контакті порівняно небагато тепла. Основне його кількість передається випромінюванням.

Що в результаті?

• Вся облучаемая приладом поверхня перетворюється в аналог теплої підлоги: вона починає нагрівати дотичний з нею повітря. Тим самим знову-таки забезпечується помітна економія тепла (перш за все при стельовому монтажі випромінювачів) за рахунок раціонального розподілу температур.

До речі: в зону дії приладу не рекомендується поміщати меблі з натурального дерева. Інструкція пов'язана з його нестійкістю до нагрівання: деревина розсихається і тріскається.

• Через те, що шкіра людини в зоні дії випромінювача теж нагрівається, комфортна температура в приміщенні зміщується на кілька градусів вниз. Уже при +15 в кімнаті суб'єктивно тепло. Тим часом, чим нижче температура в будинку, тим менше витрати на опалення.

теплові насоси

Якщо останні дві схеми мають на увазі економію за рахунок більш ефективного розподілу тепла, то сучасне опалення приватного будинку тепловим насосом є підхід до проблеми з іншого боку.

У цьому випадку енергія витрачається не на вироблення тепла, а на його транспортування від низькопотенційних джерел. Простіше кажучи, тепловий насос відбирає теплову енергію у холодній середовища і віддає її теплому повітрю в будинку.

Схема роботи насоса в загальних рисах повторює пристрій звичайного холодильника:

1. Газоподібний холодоагент стискується компресором, переходячи в рідку фазу і нагріваючись.
2. Потім він проходить через теплообмінник, де віддає надлишкове тепло.
3. Пройшовши розширювальний клапан, в якому діаметр траси різко збільшується, холодоагент повертається в газоподібний стан. При цьому його температура різко падає. Дефіцит теплоти відшкодовується через другий теплообмінник за рахунок навколишнього його середовища.

Що може бути джерелом низько потенційного тепла?

• Грунт. Грунтові теплообмінники можуть занурюватися в свердловини або укладатися нижче рівня промерзання горизонтально. Теплові насоси, що працюють за схемами грунт-вода або грунт-повітря, найбільш продуктивні, але вимагають складного і дорогого монтажу теплообмінників.

• Вода. Це може бути незамерзаючий водоймище або пара свердловин, одна з яких використовується для вилучення ґрунтових вод, а друга - для дренажу.
• Повітря. Сучасні опалювальні системи, що працюють за схемами повітря-вода і повітря-повітря, найбільш дешеві і порівняно прості в монтажі. Однак їх ефективність падає в міру зниження температури навколишнього повітря; нижній поріг працездатності знаходиться на рівні -25 - - 30С.

Наскільки економічні теплові насоси? Їх основний параметр - C.O.P. (Coefficient of performance, співвідношення виробленої теплової та витраченої електричної потужності) досягає 3-5, що наближає їх за витратами до магістрального газу і робить всі інші джерела тепла неконкурентоспроможними.

Можливо, читачеві виявиться корисним власний досвід автора. Як джерело тепла він використовує побутової тепловий насос повітря-повітря (він же - побутовий кондиціонер). Місце дії - Крим, Севастополь.

Ось короткий звіт результатів опалення одного поверху будинку за останню зиму.

висновок

Сподіваємося, що наше знайомство з сучасними опалювальними системами буде пізнавальним і допоможе читачеві у виборі рішення для власного будинку. Додаткову інформацію запропонує прикріплене до статті відео. Успіхів!