Централизованные сети теплоснабжения в большинстве своем предназначены для отопления многоэтажных построек и практически всегда обходят стороной частный сектор. Поэтому владельцы частных домов и дач вынуждены сооружать автономные комплексы обогрева, реализующие свою работу на основе различных энергоносителей.
Наиболее популярным видом топлива является природный газ – он считается самым экономным вариантом, несмотря на довольно крупные первичные затраты на согласование и монтаж оборудования. Вторым по рентабельности считается твердое топливо, наиболее же затратными по величине расходов считаются электрическое отопление и обогрев с помощью жидкотопливных котлов. Тем не менее, электрическая конфигурация отопления частного дома пользуется довольно большой популярностью в силу целого ряда достоинств. В материале этой публикации мы расскажем о всех возможных способах электрического обогрева, их эффективности, оценим достоинства и недостатки оборудования, приведем укрупненный расчет платежей за отопление электричеством.
Содержание
Виды электрического отопления
Основным критерием разделения на виды электрического отопления является тип нагревательного оборудования, по этому признаку можно выделить следующие конфигурации автономного обогрева частного дома:
- Водяные системы на основе электрических котлов;
- Отопление отдельными нагревательными приборами;
- Электрические теплые полы.
Водяное отопление с электрическим котлом
Системы водяного отопления частных домов сооружаются по закрытой схеме и реализуют свою работу на принципе принудительной циркуляции теплоносителя. Сооружение комплекса с естественной циркуляцией нецелесообразно – из-за низкой скорости теплоносителя в системе потребление топлива не отличается рациональностью – это станет причиной увеличения платежей за электроэнергию.
Базовыми элементами систем электрического автономного водяного отопления являются котлы следующих типов:
- ТЭНовые;
- Электродные;
- Индукционные.
ТЭНовые модели являются наиболее распространенной версией оборудования – это обусловлено простотой конструкции и надежностью в работе. Нагревательным элементом котла служит трубчатый электрический нагреватель – конструкция его состоит из проводника, изолированного в диэлектрике с высокой теплопроводностью – оба элемента помещены в наружный металлический или керамический кожух. ТЭН (или группа ТЭНов) размещаются в баке с патрубками, через который циркулирует теплоноситель. Регулирование мощности оборудования происходит по ступеням или плавно.
ТЭНовые устройства имеют довольно высокий КПД, но уступают по этому показателю своим собратьям (электродным и индукционным агрегатам). Снижение КПД обусловлено необходимостью преодоления термического сопротивления диэлектрика и оболочки ТЭНа.
Электродные котлы реализуют свою работу за счет использования свойств токопроводимости воды – в качестве теплоносителя могут работать только с ней, причем вода должна иметь определенные параметры по химсоставу и проводимости. При пропускании тока от электрода к корпусу вода за счет сопротивления вода нагревается и при циркуляции передает тепло отопительным приборам.
Электродные электрические котлы обладают высоким КПД (до 98%), расход электроэнергии в среднем на 15 – 20% ниже, чем у ТЭНовых аналогов. Но вместе с этим оборудование электродного типа обладает и недостатками:
- Котлы работают только с водой определенных параметров;
- Мощность агрегата нестабильна и в значительной мере зависит от проводимости воды;
- Практически отсутствует качественное регулирование производительности;
- Быстрый износ рабочих элементов – электрода и корпуса;
- Необходимость сооружения качественного заземляющего контура.
Индукционные электрические котлы реализуют свою работу на принципе использования свойств электромагнитной индукции. Базовыми элементами конструкции изделия являются первичная и вторичная обмотки. Вторичной обмоткой (замкнутой) является трубчатый элемент – по нему циркулирует теплоноситель, по наружной первичной обмотке пропускается ток и возникает электромагнитное поле, под действием которого нагревается трубчатый элемент и передает тепло воде (теплоносителю).
Индукционное оборудование имеет самый высокий КПД среди электрокотлов – значение его близко к 99%. Экономия электроэнергии по сравнению с электродными и ТЭНовыми агрегатами может достигать 30 – 40%. Весомыми достоинствами оборудования также являются следующие критерии:
- Универсальность по типу теплоносителя;
- Возможность точного регулирования мощности;
- Отсутствие отложений за счет микровибрации;
- Безопасность, высокая скорость нагрева.
Вместе с этим оборудование имеет очень высокую стоимость, обладает значительной массой – это несколько осложняет его монтаж.
Основными преимуществами организации автономного водяного котла на базе электрического котла являются:
- Нет необходимости строительства системы дымоудаления;
- Не требуется отдельное помещение для размещения котлов;
- При эксплуатации оборудования не образуются отходы;
- Доступная стоимость котлов;
- Не требуется наличия хранилища для топлива;
- Имеется возможность снижения платежей за электроэнергию за счет интеграции в схему теплоаккумулятора (при двухставочном или трехставочном тарифе).
Главный недостаток любой конфигурации электрического отопления – высокая стоимость энергоносителя. Кроме того, зачастую не имеется возможности предоставления лимита свободной мощности (электроснабжающей организацией) и требуется сооружение качественной проводки определенных параметров.
Электрическое отопление отдельными нагревательными приборами
Электрическое отопление отдельными нагревательными приборами также пользуется большой популярностью наравне с водяной конфигурацией комплекса. Одним из главных достоинств отопления приборами является отсутствие коммуникаций, трубопроводов и иных элементов системы, простота монтажа, обслуживания и эксплуатации оборудования.
Для отопления применяются следующие типы электрических приборов:
- Рефлекторы;
- Тепловентиляторы и тепловые пушки;
- Масляные радиаторы;
- Конвекторы.
Рефлекторы и тепловентиляторы обладают довольно простым устройством, ограничены по мощности и применяются обычно для дополнительного обогрева помещений. Рефлекторы имеют в своей основе нагревательную спираль, заключенную в керамическую или стеклянную трубку, тепловентиляторы снабжены нагревательным элементом и вентилятором.
Изделия обоих типов не отличаются экономичностью, несколько осушают воздух при работе. Тепловентиляторы обладают высокой скоростью нагрева воздуха в помещении, но работают с определенным уровнем шума, увеличивают циркуляцию пыли в пространстве.
Наибольшей популярностью среди электрических отопительных устройств пользуются конвекторы и масляные радиаторы. Они обладают очень высоким КПД, производятся в стационарном и мобильном (передвижном) исполнении.
Масляные радиаторы обладают относительно типовым устройством, чаще всего оборудуются механическими термостатами – это снижает точность управления и понижает возможности экономии электроэнергии. Оборудование имеет довольно горячую поверхность – при неосторожном обращении можно получить термический ожог.
Электрические конвекторы в основе своей конструкции имеют ТЭН, оснащенный пластинчатым оребрением, увеличивающим площадь теплоотдачи. Оборудование выпускается в настенном, напольном и встраиваемом (внутрипольном) исполнении. Изделия обычно оборудованы точными электронными термостатами – это позволяет значительно снизить энергопотребление. Дополнительными возможностями энергосбережения обладают конвекторы с многофункциональными системами управления – с их помощью программируются режимы работы с низким потреблением электроэнергии. Для повышения тепловой мощности некоторые модели электрических конвекторов оборудуются встроенными вентиляторами с регулируемой скоростью вращения электродвигателя.
Еще один тип электрических отопительных приборов, приобретающий все большую популярность – инфракрасные электрические обогреватели. Изделия отличаются высочайшим КПД, так как не имеется крупных потерь – принцип работы оборудования реализован на прямом преобразовании электрической энергии в лучевую инфракрасного диапазона.
Инфракрасное излучение служит для нагрева поверхности всех предметов и строительных конструкций – те, в свою очередь, передают тепло воздуху отапливаемого помещения. Более подробно об инфракрасных электрических обогревателях вы можете прочитать в отдельной статье нашего сайта.
Отопление электрическими теплыми полами
Электрические полы – особая разновидность отопительного оборудования. Принцип их работы заключается в нагреве строительной конструкции пола, внутрь которого помещен нагревательный элемент – кабель или пленочный массив. Любая система напольного отопления на электрической основе управляется с помощью термостата, соединенного с температурным датчиком, измеряющим температуру пола.
Электрополы уступают по уровню КПД другим электрическим устройствам отопления – во время их работы часть мощности теряется на преодоление термического сопротивления конструкции пола. Кроме того, электрические системы напольного отопления имеют ограничения по температуре – ведь поверхность пола должна иметь комфортное значение температуры – поэтому чаще всего электрические полы используются в качестве дополнительного источника тепла и реализуют создание локальных зон повышенного комфорта.
По своей конструкции системы электрических полов делятся на следующие группы:
- Кабельные – одножильные и двухжильные;
- Термические маты – выполнены на основе кабелей малого сечения, закрепленных на специальной рулонной основе;
- Пленочные инфракрасные комплексы;
- Стержневые углеродные (карбоновые) системы.
Более подробно об устройстве, монтаже и эксплуатации электрических теплых полов вы можете прочитать в специальной статье нашего портала.
Платежи за электрическое отопление
Для любой проектируемой системы электрического отопления можно укрупненно оценить средние ежемесячные платежи за электроэнергию. Расчет этот носит общий характер и может корректироваться в зависимости от величины тарифа для региона, вида тарифа, категории плательщика, размера отапливаемой площади и удельного количества тепла на отопление.
Общая формула расчета будет иметь следующий вид:
А = S х Т/M х В х С х Р,
где А – размер ежемесячной платы, руб.;
S – величина отапливаемой площади, м2;
Т – средняя удельная мощность, затрачиваемая на обогрев 1 м2 помещения – обычно находится в диапазоне от 80 до 120 Вт, сильно зависит от качества тепловой изоляции отапливаемых помещений, для расчета принимаем среднее значение 100 Вт (0.1 кВт);
М – КПД электрического нагревательного устройства, имеет значение в среднем от 90 до 99 % — примем минимальное значение 0,9;
С – количество часов в сутках, 24 часа;
Р – период отопления 30 дней (месяц);
В – тариф на электроэнергию, зависит от региона и категории плательщика, типа тарифа – одноставочного, двухставочного или трехставочного, принимаем для расчета среднее значение в 3,55 руб. за кВт;
Для удобства произведем расчет ежемесячного платежа для частного дома площадью 90 м2 с котлом мощностью 9 кВт – это значение является максимальным для однофазных котлов, подключение более мощного котлоагрегата (трехфазного) требует прокладки новой линии питания соответствующих параметров.
Таким образом, результат имеет следующее значение:
А = 90 х 0,1/0,9 х 3,55 х 24 х 30 = 25560 руб.
Средние затраты в отопительном сезоне в этом случае будут равны примерно 167 тыс. рублей. В случае использования отдельных приборов расчет производится с индивидуальным учетом эффективности каждого устройства (КПД).
Величина платежей однозначно имеет одно из крупнейших значений среди всех энергоносителей. Поэтому для максимальной экономии следует уделить особое внимание ряду мероприятий, позволяющих снизить расход электроэнергии, основными из них считаются следующие:
- Сооружение высокоэффективной тепловой изоляции отапливаемых помещений;
- Применение оборудования с точной и оперативной регулировкой мощности, функциями задания режимов работы;
- Подключение двухставочного или трехставочного тарифа – это мероприятие особенно актуально для водяных систем с электрическим котлом и теплоаккумулятором – в ночное время на сниженном тарифе происходит накопление теплоты, днем она расходуется – за счет этого снижается общее потребление электричества.