09.11.2010. Развитие автономных систем отопления загородных домов

Продолжающееся интенсивное строительство загородных домов и коттеджей, использование новых современных материалов, повышение комфортабельности строящегося за пределами больших мегаполисов частного сектора, требует новых технологий и современных средств инженерного обеспечения. Одним из важнейших и дорогостоящих элементов инженерного обеспечения является отопление. На рациональный выбор системы отопления влияет много факторов: доступность конкретного вида топлива, экологические аспекты, проектно-архитектурные решения, объем строящегося объекта, финансовые возможности человека и многое другое. Не будучи специалистом в области отопления, очень сложно оценить все аспекты и проблемы выбора, установки и эксплуатации того или иного вида отопления, учитывая, что рынок оборудования и материалов для этого очень широк и разнообразен. Кроме того, мировые достижения в области отопления стали доступны для российского потребителя, а информация об их сравнительных свойствах и возможностях, как правило, доступна только специалистам. Последнее время во всем мире наблюдается устойчивая тенденция перехода от централизованых систем отопления к автономным, которые обеспечивают теплом конкретную квартиру, группу квартир, отдельное здание.

Среди автономных систем отопления новое качество обрело и широко используется прямое стационарное электроотопление, преобразующее электроэнергию в тепло без промежуточных теплоносителей. Нагревательные элементы у такого современного оборудования имеют очень низкие температурные характеристики (50 - 130оС), обеспечена защита от электромагнитных излучений, не сжигается кислород и не меняется влажность в помещении. Возможности этого оборудования: конвекторов и инфракрасных обогревателей подробно были даны в газете "Стройка" за 1999 г. В этом материале мы расмотрим экономические аспекты использования прямого стационарного электроотопления в сравнении с традиционным подходом с теплоносителем, на примере двух типов загородных домов с отапливаемой площадью 100 и 300 кв.м. Кроме того, опишем те аспекты установки и эксплуатации обоих подходов, которые на сегодняшний момент сложно оценить финансовыми издержками, но они существенно влияют на качественные характеристики сравниваемых систем.

Отопительный котел

Важным моментом является вид топлива и комбинированная конструкция под несколько видов топлива, а также наличие бойлера для подогрева питьевой воды. Для электрокотла монтаж наиболее прост, можно не использовать отдельное помещение, не требуются воздуховоды. Установка газового котла требует отдельного помещения (котельной) и создания воздуховодов к камере сгорания а также дымохода для отвода продуктов горения. В противном случае экология помещения резко ухудшается. Это требует дополнительных, не учтенных в таблице N1, затрат. Для получения горячей воды некоторые котлы имеют встроенный бойлер, однако для доставки этой горячей воды к месту использования (например из подвала на первый и второй этаж, в другой конец дома) требуется проложить значительное количество труб. Проходя по ним вода остывает, возникает инерционность горячей и холодной воды, понижается экономичность. Это удорожают монтаж и портит интерьер. Альтернативным вариантом в этом случае может быть установка электрического водонагревателя по месту использования, что оказывается значительно удобнее, так как в летний период отопление не включается, а горячая вода нужна всегда. Следует заметить, что в средней полосе России, особенно зимой, давление газа снижается до 100 - 120 мм водяного столба, при норме для котлов 180 мм. Это может привести к отключению отопительной системы с соответствующими последствиями.

Существенные затраты при газовом отоплении требуются для подводки газа от магистрали до котла в доме. Как правило это около 2000$. Значительные средства требуются для оплаты проекта на котельное помещение и установку газовой плиты. Это тоже стоит около 2000$. Без утвержденной и согласованной с соответствующими службами проектной документации подключение газа запрещено. Эти затраты существенно снижают эффективность дешевой оплаты в период эксплуатации. Жидкотопливные котлы (на солярке) имеют самую дорогую установку. Им дополнительно требуется монтаж емкости для нескольких тонн топлива ( 700-800$ ). Обязательно необходим фильтр тонкой очистки топлива, иначе форсунки котла быстро засорятся, котел начинает дымить и существенно снижается КПД. Для работы такого котла обязательно нужно электричество в системе зажигания, контроля горения и работы насоса подачи топлива. К сожалению даже кратковременное отключение питания требует присутствия человека для повторного включения отопления. Проблемы горячей воды, котельной и дымоходов, такие же как и у газового котла. Недостатки твердотопливных котлов обусловлены необходимостью в течение суток постоянно следить за топочной камерой и вручную загружать топливо. Необходимо иметь запас топлива в значительных объемах, иметь площадки для хранения, осуществлять доставку, загрузку и разгрузку топлива. Существующие сегодня комбинированные котлы на два и более видов топлива стоят дороже и имеют особенности монтажа и эксплуатации, описанные выше. Дополнительно нужно отметить, что переход с одного топлива на другое происходит в ручном режиме, то есть необходимо присутствие человека. Следует заметить, что у большинства котлов защитная автоматика работает от электросети и при отключении электроэнергии прекращается подача газа как на основную, так и запасную горелку. Для включения системы, как правило, требуется присутствие человека, хотя в настоящее время появились котлы с автоматическим розжигом от электрического разряда и с резервной аккумуляторной батареей. Стационарное прямое электроотопление не боится перепадов напряжения и временного отключения.

Радиаторы, арматура и монтаж.

Стоимость этой составляющей ТО существенно зависит от принципа циркуляции жидкости в системе отопления (естественная или принудительная) и от схемы разводки (однотрубная или двухтрубная). При естественной циркуляции используются трубы увеличенного диаметра и как следствие увеличение стоимости труб и сложности монтажа. Такой принцип ТО имеет значительную инерционность и пониженную теплоотдачу. Имеются очень ограниченные возможности по регулировке температуры в помещении. ТО с принудительной циркуляцией предусматривает использование электрического насоса, требует установки грязесборника и расширительного бака. Вместе с тем широко могут быть использованы регулирующие вентили. Однотрубная схема примерно в 1,5 - 2 раза дешевле по затратам труб и арматуры чем двухтрубная, однако в ней практически невозможно регулировка температуры. Двухтрубная система обеспечивает регулировку температуры, но регулирующие термостаты делают ее дороже, да и сам процесс регулировки не прост, его сложно автоматизировать и программировать. В заключение следует заметить, что монтаж ТО практически невозможно выполнить самостоятельно, не имея навыков и специального инструмента, в то время, как прямое стационарное электрическое отопление может установить и запустить любой человек с техническим образованием, используя самый простой инструмент.

Особенностью эксплуатации отопления с газовым котлом является периодическая профилактика и контроль состояния горелок, кранов и автоматики. Фирмы, имеющие соответствующие лицензии, за сезон требуют 100 - 300 $. Если договора на такие работы нет, то существует серьезная опасность создания аварийной ситуации. Эксплуатация и профилактика отопления на жидком топливе обычно сводиться к замене топливного фильтра, профилактике насоса и проверке всей системы подачи и горения топлива, очистке форсунок. Следует заметить, что хоть и незначительный, но всегда присутствует характерный запах солярки. Использование твердого топлива практически не требует профилактических работ, однако требуются затраты на доставку, разгрузку и хранение топлива. Но самое главное, нет автоматического режима: необходимо постоянное присутствие человека. Кроме того, циклический характер работы котла приводит к колебаниям температуры воздуха в отапливаемом помещении в 3 - 5оС, процесс поддержания стабильной заданной температуры невозможно автоматизировать. Дополнительным неудобством является засорение территории. При традиционном отоплении возможны аварийные протечки, устранение которых, при заполнении отопительной системы антифризом, требует значительных затрат. Если дачный дом или коттедж используется не для постоянного проживания, а только по выходным дням и праздникам, то преимущества ПЭО еще более очевидны для такого класса помещений. Экономия достигает 80 % электроэнергии. При отсутствии человека и при колебаниях температуры окружающей среды желательно поддерживать температуру в помещения около 5оС, это способствует длительной эксплуатации несущих конструкций, отсутствию конденсата, влажности и плесени.

Системы ТО имеют очень ограниченные возможности отслеживать колебания наружной температуры воздуха и поддерживать заданную температуру внутри каждого помещения. Следовательно, в автоматическом режиме происходит перегрев воздуха, то есть перерасход топлива. При ТО значительно сложнее, в случае необходимости, отключить некоторые помещения, а иногда практически невозможно. При существенном изменении температурных режимов в нескольких помещениях при ТО может измениться отбалансированный режим работы гидравлической системы теплоносителя и термостат необходимо настраивать заново. При обратном включении легко нарушить первоначальную балансировку. Во время работы в автоматическом режиме при отсутствии человека, отопительная система может отключиться из-за срабатывания средств защиты, однако автоматическое включение не всегда предусмотрено. Это может привести к определенным неприятностям при длительном охлаждении здания (не слита вода в различных резервуарах: канализация, водопровод... ). При последующем прогреве помещений увеличивается влажность - возможно намокание стен и конденсат. Капитальные затраты у прямого электрического отопления ниже, а эксплутационные затраты на одном уровне с жидким и твердым топливом. Видно, что импортное оборудование становится более-менее выгодно для зданий более 300 м2. Отечественное оборудование более экономически оправдано для любого вида топлива. Солярка и уголь оказываются эффективными в зависимости от конкретных ситуаций, при этом можно считать, что срок окупаемости должен быть не более 5 - 6 лет. К общим итогам следует заметить, что очень сложно учесть качество импортного оборудования; надежность, долговечность и безопасность котлов, затраты на замену и ремонт отечественных труб и вентилей; ремонт котлов и так далее. Кроме того, возможно комбинированное использование отечественного и импортного оборудования.

Преимущества и возможности прямого электрического отопления

Все виды отопления, кроме электрического, в той или иной мере загрязняют окружающую среду. Вытяжная вентиляция и насосы приводят к дополнительным шумам и вибрации. Утечки газа и дизельного топлива, угольная пыль - отрицательно сказываются на дыхательных путях и слизистых человека. Кроме того, вероятность возникновения пожара или каких-то других аварийных ситуаций при жидком и газообразном топливе значительно выше, чем при электрическом отоплении. Протечка ядовитых антифризов опасна как для здоровья людей так наносит ущерб зданию. Современное электроотопление не сжигает кислород и пыль, не пересушивает воздух. Излучающие инфракрасные обогреватели и "теплый пол" не создают конвекционных потоков воздуха и пыли, электромагнитные наводки удовлетворяют европейским стандартам и ниже некоторых бытовых приборов. Электрическое отопление имеет самые широкие возможности по рациональному и экономичному управлению режимами отопления. Максимально может быть использована 2-х тарифная оплата за электроэнергию (ночью дешевле в 4 раза). Именно в ночное время внешняя температура самая низкая, то есть увеличиваются тепловые потери, в то время как днем работают многие бытовые электроприборы, дополнительно выделяя тепло. Разница дневной и ночной температуры достигает 10оС - 15оС и для компенсации таких колебаний, требуется до 50% суточных ресурсов.

При использовании электротеплонакопителей экономия может быть еще более существенной, так как теплоемкость такого оборудования примерно в 10 раз выше потребляемой энергии. ПЭО позволяет регулировать температуру в каждом отдельном помещении через систему термостатов в широком диапазоне температур (5 - 30оС). При ПЭО термостаты точно отслеживают требуемую температуру и изменение температуры наружного воздуха не влияет на температуру в помещении. Гибкость в управлении ПЭО позволяет легко отключать отопление помещений, в которых оно не требуется, при отъезде устанавливать экономичный минимальный режим. Это существенно экономит электроэнергию (до 50%). Программирующие средства управления позволяют автоматизировать процесс изменения температуры в течении дня и недели. Современное электроотопительное оборудование - конвекторы, излучающие инфракрасные обогреватели, кабельные системы - обеспечивают надежную защиту от пожара и поражения электрическим током. Продукция как правило сертифицирована с гарантией не менее 2 лет и сроком службы не менее 25 лет. При квалифицированном монтаже электрической проводки, установке автоматов отключения на короткое замыкание и устройств защитного отключения на ток утечки исключается возможность пожара и поражения электрическим током.

Заключение

Прямое электроотопление в России начало завоевывать свою часть рынка. Приведенные выше данные показывают, что на рынке отопления найдется место для всех направлений экономичных, экологических и энергосберегающих подходов. Перспективным можно считать сочетание прямого электроотопления и нетрадиционных подходов в получении электроэнергии: ветроустановки, термальные источники, солнечные батареи.