Выгодно ли отапливать частный дом с помощью электрического котла

Устройство конвекторной системы

Одним из популярных способов обустроить отопление частного дома электричеством можно считать применение конвекторов, приборов, использующих в своей работе воздушную конвекцию.

Устройство и принцип работы конвектора

В металлический корпус отопительного прибора встроены управляемые термостатом нагревательные элементы ТЭНы. Каждый из них представляет собой помещенный в керамическую оболочку проводник высокого сопротивления, герметично запаянный в алюминиевый или стальной корпус. Такая конструкция устройства позволяет увеличить площадь взаимодействия с воздухом и эффективно осуществлять его нагрев. Рабочая температура нагревательных элементов варьируется от 100 до 60С.

Конвекторы зависимы от подачи электричества, что заставляет их владельцев задуматься о наличии альтернативного варианта отопительной системы на случай аварии

После включения конвектора начинается разогрев ТЭНов. Согласно физическим законам, остывший воздух опускается вниз. Здесь он попадает сквозь нижнюю решетку внутрь конструкции и проходит через нагревательные элементы, постепенно разогреваясь и поднимаясь вверх. Там он постепенно остывает и снова опускается вниз. Процесс многократно повторяется, позволяя создавать комфортную температуру в помещении. При необходимости можно использовать вентиляторы, которые ускорят естественную конвекцию.

Конструктивные особенности конвекторов определяют их главные недостатки, среди которых неравномерный прогрев воздуха. Температура у самого пола остается ниже, чем под потолком, что, впрочем, свойственно и водяному отоплению. Еще один «минус» – циркулирующие потоки поднимают пыль, неизбежно присутствующую в каждом доме. Сегодня выпускаются модели, которые практически лишены этого недостатка.

Настенный или напольный вариант?

Осуществлять отопление можно при помощи разных моделей конвекторов. Существуют два основных типа приборов:

• Настенные конструкции. Отличаются высотой, которая составляет в среднем 45 см, и способом крепления. Они могут быть либо установлены прямо на пол, либо при помощи специального устройства закреплены на стену.
• Напольные. Узкие длинные приборы, которые устанавливаются обычно под низко расположенные окна, витражи и в районе плинтусов. Несмотря на меньшую, чем у настенных конвекторов мощность, времени для разогрева помещения им понадобится намного меньше.

Устройства обоих типов оборудуются термостатами, которые могут быть как встроенные, так и выносные. Так же выпускаются конструкции, не сжигающие кислород в комнате и не пересушивающие воздух.

Настенная модель конвектора крепится на стену при помощи специального крепежа

Напольные модели электрических конвекторов устанавливаются на пол, а не внутрь него, как их водяные собратья. Поэтому их можно установить уже в конце ремонта

Расчет необходимого числа конвекторов для обогрева

Число и мощность приборов, необходимых, чтобы обустроить отопление дачного дома электричеством, рассчитывают исходя из объемов помещения, в котором они будут установлены.

Сначала выбирается среднее значение мощности, необходимой для отопления 1 куб.м. Средние значения для помещений:

• с хорошей теплоизоляцией, соответствующей стандартам энергосбережения скандинавских стран – 20 Вт на куб. м;
• с утепленными перекрытиями, стенами и стеклопакетами на окнах – 30 Вт на куб. м;
• с недостаточной изоляцией – 40 Вт на куб. м;
• с плохой изоляцией – 50 Вт на куб. м.

Исходя из этих значений, определяется мощность, необходимая для обогрева помещения и выбирается нужное число приборов для обогрева

Очень важно правильно выполнить расчеты. Практика показывает, что даже электрическое отопление деревянного дома абсолютно безопасно при условии грамотного подбора оборудования и качественной его установки. Конвекторы – эффективный, но далеко не единственный вариант устройств для обогрева помещений, работающих от электричества

Разнообразные электрические системы отопления дома дают возможность выбрать наиболее подходящий вариант, который позволит обеспечить эффективный и безопасный обогрев жилья

Конвекторы – эффективный, но далеко не единственный вариант устройств для обогрева помещений, работающих от электричества. Разнообразные электрические системы отопления дома дают возможность выбрать наиболее подходящий вариант, который позволит обеспечить эффективный и безопасный обогрев жилья.

Схема 4: тепловые насосы

Устройство

Тепловой насос — это, как и следует из названия, прибор для перекачки тепловой энергии. Самый наглядный пример теплового насоса — обычный холодильник: он отбирает тепловую энергию у холодильной камеры и отдает ее воздуху комнаты, в которой стоит.

Как работает это устройство?

Вот полный цикл работы прибора на нагрев.

Основные узлы теплового насоса и направление движения хладагента.

1. Компрессор сжимает газообразный фреон. Тот при росте давления переходит в жидкое агрегатное состояние и нагревается на несколько десятков градусов;
2. Горячий хладагент проходит через внутренний теплообменник насоса, где отдает избыток тепла теплоносителю или воздуху в комнате;
3. Пройдя расширительный клапан (попросту говоря — участок магистрали с резко увеличивающимся сечением), остывший жидкий фреон превращается в газ и… мгновенно охлаждается еще на несколько десятков градусов;
4. Хладагент проходит внешний теплообменник и нагревается, отбирая тепло у внешней среды — холодной по сравнению с воздухом в отапливаемом помещении, но теплой по сравнению с ним;
5. Дальше — сжатие компрессором и повторный цикл.

Обыкновенный холодильник работает по тому же принципу, что и тепловой насос.

Выигрышность такого цикла в том, что:

• Внешняя среда (донор тепла) может быть гораздо холоднее воздуха в доме;
• Электроэнергия расходуется только компрессором, причем его электрическая мощность может быть в несколько раз ниже эффективной тепловой мощности насоса (то есть количества тепла, которое он перекачивает в дом за единицу времени).

При работе теплового насоса большую часть тепловой энергии вы получаете абсолютно бесплатно.

Монтаж насоса вам волей-неволей придется доверить представителям дилера или производителя: в противном случае вы лишитесь гарантии на оборудование.

У системы водяного отопления, работающей с этим прибором, есть всего одна особенность: оно должно быть низкотемпературным (не выше 55 градусов, желательно — 40-45). В этом случае вы получите максимальную эффективность работы теплового насоса: дельта температур между его теплообменниками будет минимальной.

Изменение эффективности работы теплового насоса (COP) в зависимости от температур теплоносителя и наружного теплообменника. Чем меньше разница между ними, тем дешевле обойдется отопление.

Принцип работы

Средой-донором могут служить:

• Грунт ниже уровня промерзания. На глубине нескольких метров его температура постоянна и держится на уровне 10-14 градусов тепла;
• Вода в незамерзающем водоеме или грунтовые воды, откачиваемые из скважины с достаточным дебитом. Вода, отдавшая тепло, сбрасывается в дренажную скважину;

Тепловой насос, работающий по схеме «вода-вода»: внешний теплообменник помещен в незамерзающий водоем.

Уличный воздух.

Для теплового насоса Mitsubishi Zubadan производителем заявлена нижняя граница рабочей температуры в -25 градусов.

Выигрыш: киловатт тепла обходится в 2,5-7 раз дешевле киловатта электричества в зависимости от характеристик прибора и температур отапливаемого помещения или теплоносителя и внешней среды.

Минусы: высокая стоимость оборудования и монтажа. Я могу привести конкретные цифры: при установке воздушного теплового насоса в соседнем со мной доме с отапливаемой площадью 300 м2 все оборудование (включая теплые полы и фанкойлы) и его монтаж под ключ обошлись в 850 тысяч рублей.

Укладка в грунт горизонтального теплообменника геотермального теплового насоса.

Виды электрического отопления

Отопление при помощи электричества можно сделать несколькими способами. В первую очередь вам стоит определиться с типом системы, которую вы хотите реализовать. Будет это традиционное водяное отопление, воздушное или теплый пол. Все три системы могут применяться как единственный способ обогрева, так и комбинированный — любые две или даже все три. Чтобы определиться нужно представлять достоинства и недостатки каждой их них.

Электроотопление не обязательно должно быть однотипным

Водяное отопление с электрическим котлом

Начнем с достоинств. Самая стабильная система, которая за счет инерционности продолжает поддерживать температуру некоторое время после того, как котел перестал работать. Во время работы минимально сушит воздух, работает практически бесшумно. Высокая ремонтопригодность. Если не прятать трубы отопления в стены, они всегда доступны для ремонта и замены.

Водяное отопление с электрокотлом ничем не отличается

Недостатки таковы. Сложная система из труб и радиаторов требует больших затрат времени и денег на стадии монтажа. За счет инерционности невозможно быстро менять температуру — быстро нагреть помещение не получится. При останове системы в зимнее время она может разрушится — если вода замерзнет в трубах, их разорвет. Для серьезного ремонта необходим полный останов и слив теплоносителя.

Воздушное отопление на электрических обогревателях

Отопление этого типа быстро монтируется. Все что надо — купить обогреватели, повесить и включить в сеть. Воздух начинает нагреваться сразу после включения. При заморозке системы, она остается работоспособной — замерзать нечему. Элементы отопления между собой не связаны. Выход из строя одного никак не сказывается на работоспособности других. Его можно спокойно ремонтировать.

Повесить обогреватели — вот и все что нужно

Недостатки воздушного отопления такие. Первый — при отключении обогревателей температура быстро снижается. Чтобы обеспечить постоянную работу необходима система резервного электропитания. Второй — из-за непосредственного контакта с нагревательными элементами воздух пересыхает, необходимы меры/приборы для увлажнения воздуха. Третий — многие воздушные обогреватели имеют встроенные вентиляторы, что повышает эффективность, но они издают шум.

Теплый пол на электрических элементах

Электрический теплый пол — самая молодая система отопления. Из всех описанных выше она дает наиболее комфортные условия — самая высокая температура получается на уровне ног, а в районе головы — она средняя. Также эта система инертна — пока нагреется/остынет массив пола проходит значительный промежуток времени. По этой причине после выключения температура держится еще некоторое время. Сложность монтажа зависит от типа электрического теплого пола. Есть системы, которые требуют стяжки (электрические греющие кабели и маты), есть те, которые монтируются на ровное жесткое основание без мокрых работ (пленочный теплый пол) и могут использоваться для подогрева ламината, линолеума и т.д.

Теплый пол есть разных видов. Это комфортный способ отопления частного дома электричеством

Электрическое отопление частного дома при помощи теплого пола имеет и недостатки. Первый — средняя или низкая ремонтопригодность. Прямого доступа к системе отопления нет. Приходится разбирать/разбивать пол. Второй — затраты времени и сил на устройство электрического подогрева теплого пола низкими не назовешь. Системы, требующие стяжки монтируются около месяца (пока «зреет» стяжка пользоваться нельзя), теплый пол для «сухого» монтажа можно собрать за день, но стоимость обогревательных элементов довольно высокая.

Какой вид отопления электричеством лучший

Как видите, сказать какой вид электроотопления в доме лучший, не получится. Идеального нет. Исходить надо из условий эксплуатации:

• Для домов с постоянным проживанием чаще используется водяное отопление. Но следить за системой необходимо ежедневно.

• Для дач временного посещения более удачный вариант — воздушное отопление. Его можно включать в нескольких комнатах и заморозка таким обогревателям нестрашна.

• Теплый пол используется, в основном, как дополнительный источник тепла. Для повышения комфортности в отопительный сезон, для улучшения микроклимата в межсезонье. Может он быть и основной системой отопления, но используется в этом качестве редко (во всяком случае, пока).

Сказанное выше основано на выборе большинства. Это не значит, что нельзя в доме с постоянным проживанием делать воздушное электрическое отопление частного дома. Можно, и делают. Просто надо четко представлять достоинства и недостатки.

Как отапливать дом без газа и электричества своими руками: варианты

Есть несколько способов организации отопления, если нет возможности использовать электроэнергию или природный газ. Здесь перечислены те, которые проще всего организовать своими руками, а нужное оборудование и материалы не составит труда приобрести. Варианты таковы:

Классическая печь. В этом случае вам придется найти печника, так как сделать конструкцию грамотно, не имея опыта, вряд ли получится. Для облицовки лучше всего использовать кафель, так как он хорошо отдает тепло

Важно сделать качественный дымоход. Чаше всего печку размещают так, чтобы она выходила во все комнаты, или делают ответвления

Можно поставить камин, но он обогревает только то помещение, в котором установлен.
Котел на твердом топливе. Оборудование может быть рассчитано под дрова, торфобрикет, уголь, пеллеты (специальные гранулы). Если варианты длительного горения, которые поддерживают нужную температуру до 12 часов после закладки топлива, в них использован принцип тления и точной подачи воздуха. В этом случае делается стандартный контур с радиаторами отопления, в систему желательно добавить циркуляционный насос для более эффективной теплоотдачи.
Оборудование на сжиженном газе. Если есть возможность приобретать этот вид топлива по выгодной цене, можно использовать и его. Для создания системы отопления, нужно минимум 4 баллона, а также потребуется установить газгольдер. Чтобы сделать безопасную систему, лучше обратиться к специалистам. Если вы обогреваете помещение лишь изредка, данное решение подойдет как нельзя лучше.

Дизельные котлы способны эффективно обогревать дом, но при этом затраты на топливо будут достаточно высокими. Поэтому есть смысл использовать их, только если можно приобретать солярку по невысокой цене. При монтаже системы обязательно выделить отдельное помещение под котельную, так как запах от топлива в любом случае будет

Важно использовать качественное дизтопливо, в противном случае придется периодически чистить и обслуживать оборудование.
Альтернативные источники энергии. Сюда можно отнести в первую очередь солнечные батареи, но они подходят далеко не для всех регионов

Кроме того, себестоимость проекта будет очень высокой, зато в итоге вы получите полностью автономную систему. Второе решение – установка теплового насоса, чтобы брать энергию из воздуха, воды или грунта. Недешевое решение, зато вы будете обогревать дом за счет природных источников, не затрачивая деньги на энергоресурсы.

Обойтись без электричества все равно вряд ли получится, так как оно используется в большинстве видов оборудования. Но если электроэнергия дорогая и ставить электрокотел невыгодно, можно подобрать альтернативный вариант для сокращения затрат. Если есть перебои с энергоснабжением, не стоит применять электрокотлы даже при невысокой цене за отопление, так как вы можете остаться зимой без обогрева на длительный период.

Электрокотлы

Несмотря на привлекательность галогеновых ламп, это энергосберегающее оборудование людям пока что в новинку. Опыта его использования накоплено мало, даже сервисные службы еще недостаточно разобрались во всех нюансах. Потому немалая часть потребителей выбирает все же привычные отопительные котлы на электричестве. Среди них тоже есть относительно экономная группа, сберегающая до 30% тока по сравнению с традиционными аналогами. Экономить помогают не только электродные, но и индукционные, и ионообменные нагревательные установки.

Сокращение затрат электричества в новейших аппаратах обусловлено целым рядом факторов. Так, все они автоматически контролируют температуру и имеют пониженную инерцию нагрева, а некоторые из них способны плавно стартовать. Большую роль для повышения КПД имеют тщательно подобранные конструкционные материалы. Внешним по отношению к котлу фактором является применение адекватных радиаторов и двухтрубная разводка теплоносителя. Антифриз рекомендуется использовать лишь там, где люди бывают периодически, а не на весь холодный сезон.

Все выпускаемые сегодня электрические котлы могут производить именно столько тепла, сколько нужно для прогрева комнат до требуемых температур. Среди прочих выгодно выделяются конструкции с опцией моментального разогрева теплоносителя.

Наибольшего доверия заслуживают изготовители, готовые предложить максимально долгую гарантию. Им просто невыгодно поставлять некачественный товар, а затем менять или чинить его за свой счет, терять репутацию в судах и досудебном урегулировании. Стоит отметить, что при выборе электрического котла нужно задуматься и о его дизайне. Также до покупки желательно ознакомиться с отзывами.

Выбор и особенности электрического котла

В процессе выбора электрокотла нужно руководствоваться тем, какая площадь нуждается в обогреве, поэтому мощность электрокотла выбирается в зависимости от площади обогреваемого помещения примерно 1 кВт на 10 м² хорошо утепленного дома с высотой потолка не более 3 м.

Наибольшей популярностью пользуются двухконтурные приборы мощностью 6-15 кВт, а среди бытовых напольных электрокотлов, большая часть которых применяется при строительстве коттеджей, наиболее популярными являются модели, чья мощность оставляет 20-30 кВт.

Принцип работы современных электрокотлов предельно прост: для нагрева теплоносителя, т.е. воды, используется принцип его ионизации.

Схема монтажа электроводонагревателя.

Суть такова, что энергия электрического тока напрямую передается молекулам теплоносителя, в результате чего его температура мгновенно возрастает. В свою очередь, отопительный прибор рассматриваемого типа весьма быстро достигает уровня своей номинальной мощности. При прекращении поступления воды по каким-либо причинам отопительный агрегат тоже сразу же прекращает работать. Благодаря этому вероятность взрыва, пожара или термического повреждения системы сводится к минимуму. Котлы рассматриваемого типа имеют разборную конструкцию, что дает возможность без особых проблем заменить старый электрод, который по каким-то причинам уже не работает, на новый.

Одним из наиболее эффективных способов снижения финансовых затрат на отопление при использовании электрокотла является принцип многотарифного учета электроэнергии. Вполне очевидным является тот факт, что потребность пользователей различных электроприборов в электроэнергии в течение суток постоянно меняется. Так, максимум потребления, когда работает множество различных приборов, приходится на периоды с 08:00 до 11:00 и с 20:00 до 22:00, полупиковые периоды — с 07:00 до 08:00 и с 11:00 до 20:00. Как раз на эти временные промежутки суток и приходится основная часть работы бытовых электроприборов и максимум промышленного потребления электрической энергии. Минимальное же потребление электроэнергии происходит ночью, т.е. с 23:00 до 06:00. Поэтому целесообразно использовать данную электроэнергию в бытовых целях, а конкретно — на отопление электрокотлом. Такой принцип распределения энергии дает возможность сэкономить до 30% в результате поддержания оптимальной температуры воздуха в помещении на протяжении суток.

Весьма эффективным и экономически оправданным является принцип комбинированного использования «ночного» тарифа при эксплуатации электродных котлов и прочих устройств. Широко практикуется использование таких комбинированных отопительных систем, как: электрокотел и газовый котел, электрокотел и твердотопливный котел. Это дает пользователям возможность минимизировать затраты природного газа и обеспечить максимальное удобство эксплуатации твердотопливных котлов.

Дешевле газом или электричеством?

Во многих районах вопрос выбора между газовым и электрическим отоплением стоит очень остро. Оба варианта имеют свои технические нюансы, однако в общем можно сказать, что с обеспечением дома и его жильцов теплом эти установки справляются одинаково хорошо. Если же они неисправны, оба варианта подпитываются с перебоями либо функционируют неправильно. Потому решающее значение при выборе имеет лишь экономическая составляющая (величина расходов). К сожалению, в данном случае соображения экономии явно не на стороне электрического тока.

Однако есть и другие тонкости, о которых нельзя забывать:

• автономный газовый обогрев требует более значительных первоначальных затрат;
• недвижимость в коттеджных поселках с подключенным газом стоит ощутимо дороже, чем без него (так застройщики компенсируют свои потери);
• электрическая энергия начинает поступать в районы новой застройки обычно раньше, чем «голубое топливо», а скорость ее подключения заметно выше.

Естественная и принудительная циркуляция отопления

Неважно газовое, дровяное, угольное или электрическое отопление в частном доме планируется монтировать. В любом случае есть котел (печь или водонагреватель) для нагрева теплоносителя, а также трубы для его движения по контуру

При этом вода в трубопроводах может течь естественным образом под действие гравитации и конвекции либо принудительно с помощью насоса.

Схема видов циркуляций отопления

Первый пример дешевле и тише работает, нежели второй. Однако принудительная циркуляция позволяет сильно улучшить работу всей отопительной системы. Нередко без насоса подкачки отопление частного дома обойтись вовсе не может. Из-за большого количества радиаторов, поворотов труб и арматуры гидравлическое сопротивление в трубопроводе оказывается слишком высоким. И компенсировать это можно только работой насосной техники.

Порядок сборки котла с ТЭНами своими реками

Перед тем, как сделать электрический котел своими руками, стоит позаботиться о наличии надежной линии электропитания. К обычным сетям с напряжением в 220 V и частотой в 50 Гц можно подключать лишь оборудование мощностью не более 6 кВт. Если требуется более мощный котел, для него нужно сделать трехфазную разводку и отдельный ввод.

Итак, начинаем сборку самодельного электрического котла отопления из трубы сечением 159 мм с толщиной стенки в 10 мм. Эта труба послужит корпусом котла. Для него понадобится либо изготовленная в заводских условиях полусфера сечением 159 мм и толщиной 10 мм, либо листовой металл с толщиной от 8 мм аналогичного сечения.

Свод котла, в который впоследствии будут врезаны нагревательные элементы, можно изготовить из швеллера толщиной 8 мм.

В купол котла врезаем муфту сечением ¾ дюйма. В эту муфту мы будем вкручивать сливной вентиль. Кроме того, понадобится 2 патрубка сечением 1 дюйм для притока и обратки. Резьбу на патрубках можно делать как внутреннюю, так и внешнюю. Все зависит от того, с какой вам удобнее работать.

Обратите внимание, что резьбу на патрубках и переходниках желательно нарезать сразу. Подготовленные патрубки с резьбой, такой же, как и на ТЭНах, нужно сразу вкрутить в переходники

Это нужно, чтобы резьба во время приваривания к своду не повредилась. Для разметки мест врезки нагревательных элементов внешний диаметр трубы нужно разбить на 6 равных секторов по размеру радиуса. Затем чертим три одинаковых сектора строго под углом 120°

Подготовленные патрубки с резьбой, такой же, как и на ТЭНах, нужно сразу вкрутить в переходники. Это нужно, чтобы резьба во время приваривания к своду не повредилась. Для разметки мест врезки нагревательных элементов внешний диаметр трубы нужно разбить на 6 равных секторов по размеру радиуса. Затем чертим три одинаковых сектора строго под углом 120°.

На следующем этапе приступаем к резке. Закончив с разметкой, с помощью плазменного резака вырезаем отверстия под патрубки для ТЭНов. Их резку следует выполнять только по внешнему контуру. Со всеми остальными патрубками это не имеет принципиального значения.

Приступаем к сварочным работам. Патрубки сперва перехватываем в нескольких точках, чтобы их не повело. Затем проверяем точность расположения, при необходимости слегка простукиваем молотком, а затем выполняем сплошной шов

Важно, чтобы переходники для ТЭНов в электрокотле для отопления своими руками выступали над поверхностью свода котла на 1 см

Далее необходимо убедиться, что нагревательные элементы полностью поместятся внутри корпуса электрокотла. Поэтому после наложения сплошного шва необходимо вкрутить ТЭНы в переходники.

Приступаем к вырезанию свода из швеллера. В его центре делаем отверстие для патрубка воздушного клапана, после чего привариваем сам патрубок. Сбоку делаем отверстие для термодатчика и также привариваем патрубок под него.

Все выступы, заусенцы и остатки сварочных работ необходимо тщательно зачистить с помощью болгарки. Внутренняя поверхность площадки свода должна быть идеально ровной. Патрубки для установки ТЭНов будут выступать лишь с внешней стороны на 1 см.

У нас получился довольно мощный электрокотел своими руками с 3 ТЭНами. Если вам нужен агрегат попроще, по такому же принципу его можно собрать на 1 или 2 ТЭНа.

Способы циркуляции воды в системах отопления

Эффективность водяного отопления зависит от постоянной циркуляции теплоносителя по трубопроводам. Существует два способа перемещения горячей воды в замкнутом контуре отопления:

• Естественный способ циркуляции. Принцип перемещения горячей воды по трубам основан на естественной гравитации теплого теплоносителя движения вверх и стекания вниз по мере остывания. Чтобы естественная циркуляция была хорошей, необходимо монтировать трубную разводку с уклоном (на каждый 1 пог. метр труба должна опускаться на 10 мм).
• Принудительная циркуляция теплоносителя. В современных индивидуальных обогревательных линиях постоянное движение горячей воды по трубам обеспечивается циркуляционным насосом. Это электромеханическое устройство увеличивает скорость перемещения теплоносителя, что приводит к улучшению теплообмена.

Важно: Принудительный способ циркуляции воды зависит от бесперебойного электроснабжения и в случае отключения электричества система обогрева не будет работать.