Как сделать электроотопление своими руками – варианты, преимущества и недостатки

Содержание:

Содержать системы отопления, оснащенные электрическими котлами – довольно дорогое удовольствие. Существует несколько способов, как снизить финансовую нагрузку на бюджет семьи.

Причины использования электричества

Наиболее дешевым вариантом отопления дома является оборудование, работающее на природном газе. Однако далеко не все населенные пункты нашей страны могут похвалиться наличием газовых магистралей. На втором месте по экономичности после газа идет твердое топливо – дрова, пеллеты и уголь. Этот вариант дешевле электричества примерно в 3-5 раз, из-за чего может показаться, что у электрокотлов нет никаких шансов.

Однако следует учитывать, что кроме стоимости энергоносителей, при выборе типа отопления обращают внимание также на его автономность. Под этим термином понимается способность оборудования исправно функционировать без постоянного контроля со стороны человека.

По этому критерию твердое топливо значительно отстает от электрической энергии:

• За традиционными твердотопливными котлами требуется постоянное наблюдения, т.к. загрузка топлива проводится каждые 3-6 часа.
• Использование пиролизных агрегатов позволяет несколько увеличить промежуток между загрузками до 10-12 часов.
• Наиболее неприхотливыми в этом отношении считаются котлы на пеллетах с автоматизированной подачей топлива из бункера: они способны автономно поддерживать горение в топке почти неделю.
• Любое электрическое отопление жилища функционирует в автономном режиме, не требуя ухода и обслуживания длительное время.

Получается, что из всех твердотопливных котлов только пеллетный можно с натяжкой назвать автоматическим. Такое оборудование способно поддерживать тепло в доме во время отлучки хозяев на несколько дней. Однако следует учитывать непостоянство поставок пеллет в различных регионах. Также стоимость на это топливо в отдельных случаях ставит под сомнение его экономичность. Очень неудобно устанавливать такое обогревающее оборудование, которое не дает возможность отлучиться из дома даже на несколько дней.

Варианты снижения стоимости электрического отопления

Совет:
Не делайте ОШИБКИ в расчётах!
Используйте строительные калькуляторы онлайн - расчёт строительных материалов и конструкций для ремонта и стройки быстро и точно.

В отличие от газа и твердого топлива, электричество есть в подавляющем большинстве населенных пунктов. При этом котлы, работающие на этом энергоносителе, намного безопаснее и удобнее своих газовых или твердотопливных аналогов. Чтобы уменьшить расход энергии на их функционирования, применяется несколько способов обустройства электроотопления своими руками.

Введение в обвязку котла теплового аккумулятора

В состав малого контура с принудительной циркуляцией воды добавляют теплоаккумулятор, коммутируя его с электрическим котлом. Под теплоаккумулятором подразумевается покрытый наружной теплоизоляцией бак вместительностью до 3000 литров. Благодаря большому контуру, охватывающему весь дом, емкость соединяется с отопительными приборами. Обязательным условием является наличие внутри бака рециркуляции теплоносителя: это позволяет поддерживать постоянную температуру в батареях, независимо от уровня нагрева воды в аккумуляторе.

Как работает

Перед тем, как сделать электрическое отопление, нужно прояснить некоторые моменты. Ночной тариф на электрическую энергию в 3-4 раза меньше дневного, поэтому выгоднее, если котел будет включаться только ночью. Вся вырабатываемая им энергия идет на нагревание воды внутри теплоаккумулятора. В дневное время, во время действия более дорого тарифа, нагреватель останавливают, а обогрев дома осуществляется за счет накопленного в баке тепла.

К примеру, благодаря нагреванию 3000 л воды на 40 градусов можно накопить 175 кВт⋅ч тепла. Этой энергии вполне достаточно, чтобы поддерживать отопление жилища площадью до 120 м² на протяжении 16 часов (пока действует дневной тариф). Используя двухставочную ночную тарификацию, удается существенно сэкономить.

Недостатки решения:

• Значительные размеры буферного бака. Не во всяком доме найдется дополнительное место для емкости объемом в несколько кубометров.
• Региональные тарифы могут сильно отличаться. Из-за этого введение двухставочной тарификации не всегда влечет за собой значительный экономический эффект.

Исследуя тему возможности удешевления эксплуатации электрокотлов, следует развеять одно связанное с ними неверное представление. Отдельные разновидности этого оборудования (в частности — электродные и индукционные приборы) рекламируются изготовителями и реализаторами, как экономичные. Честно говоря, такая информация является откровенным преувеличением.

КПД любого устройства прямого нагрева доходит до 100%. Это объясняется принципом сохранения энергии: дело в том, что внутри электрического котла высвобождается исключительно тепловая энергия. Никакого перемещения в пространстве против направления гравитации не происходит, а все потери на излучение или циркуляцию теплоносителя в контуре компенсируются образованием все той же тепловой энергии.

Теплые полы

Под теплыми полами понимается система отопления, где вместо стандартных батарей тепло излучается напольной поверхностью.

Для этого могут применяться следующие конструкционные решения:

1. Система тонких труб с теплоносителем. Укладывается под стяжкой или на специальную теплораспределительную платформу под финишное покрытие.
2. Нагревательный кабель. Его можно монтировать как в слой стяжки, так и в толщу плиточного клея под кафель.
3. Пленочный обогреватель. В качестве нагревательного элемента здесь используется плотный диэлектрический лист полимера. Он имеет две медные токоведущие жилы, соединенные между собой токоведущими элементами с высоким электрическим сопротивлением. Местом укладки пленочного теплого пола обычно выступает последний слой под финишным напольным покрытием с высокой теплопроводностью. Обычно это — линолеум, ламинат или паркетная доска.

Инерционность уложенной под чистовое покрытие пленки на порядок меньше, чем аналогичный показатель кабеля под плиткой или стяжкой. Время, необходимое пленочному нагревателю на доведения напольного покрытия до комфортных +25 градусов – не более 5-10 минут. В то же время кабель под плиткой это делает за 30 минут, а кабель в стяжке — за 3-5 часов.

Монтаж нагревательной пленки настолько прост, что процедура установки этого электрического отопление своими руками обычно не вызывает затруднений:

1. Укладка подложки. Для этих целей используется специальный материал – пенофол (вспененный фольгированный утеплитель). Его нужно разложить на черновом основании фольгой вверх.
2. Коммутация с терморегулятором и сетью. Необходимо провести обжим клемм на токоведущих жилах и на проводе. В качестве изоляции используются битумные накладки. Под поверхность пленки проводится установка термодатчика.
3. Финишная отделка. Подходящими вариантами отделочного материала поверх пленочного нагревателя является ламинат, линолеум или паркет.

Рекомендуется учесть следующие советы, как сделать электрическое отопление своими руками:

• Один терморегулятор в состоянии выдерживать нагрузку не более 3,6 кВт. Обширные помещения желательно оснащать несколькими раздельными контурами питания с автономными терморегуляторами.
• Греющей пленкой запрещается оформлять участки пола под мебелью и прочими прилегающими к полу предметами. Подобно остальным электрическим приборами, пленка плохо переносит перегревание.

Особенности использования

При использовании конвекционного отопления (обычных настенных радиаторов) наблюдается эффект нагревания, в первую очередь, пространства под потолком. Менее плотные нагретые потоки воздуха в таком случае перемещаются вверх. Получается так, что температура воздуха +20 градусов на уровне пола может быть достигнута в тех случаях, когда участок над головой будет прогрет до +26-30 градусов. Теплые полы действуют иначе: в этом случае больше всего нагревается участок над полом. По мере того как теплый воздух поднимается, его температура снижается.

Достоинства эл отопление в частном доме с помощью теплых полов:

1. Комфорт в помещении. Иметь тепло на уровне ног всегда намного приятнее.
2. Над полом нет сквозняков. Это позволяет не опасаться за здоровье маленьких детей, которые любят играться на полу в комнате.
3. Уменьшается средний уровень температуры в жилище. Благодаря этому достигается заметный экономический эффект, т.к. тепловые потери в обогреваемом помещении напрямую связаны с разницей температур на улице.

К недостаткам пленочных полов обычно относят их дороговизну. Даже если проводить укладку самостоятельно, выбрав самый недорогой вариант системы с механическим терморегулятором, все равно финансовые затраты будут значительными. В тех случаях, когда монтажные работы выполняется наемными рабочими, расходы возрастут примерно в 1,5-2 раза.

Инфракрасное отопление

Существует два вида отдачи тепла в окружающее пространство:

1. Конвекция. Непосредственный контакт с воздухом, с последующей транспортировкой тепловой энергии воздушными потоками.
2. Излучение. Этот процесс знаком любому человеку с опытом нахождения возле горящего костра: несмотря на прохладный воздух, на открытых частях тела ощущается тепло.

Чтобы сделать один из вышеописанных способов передачи тепла преобладающим, достаточно изменить температуру и площадь поверхности обогревателя. Прибор, имеющий небольшую площадь и достаточно высокую температуру, для отопления комнаты будет использовать в основном ИК-лучи. Не очень горячий радиатор, оснащенный хорошим оребрением секций, обогревает помещение за счет конвекции.

Существует несколько бытовых инфракрасных обогревателей, с помощью которых можно организовать отопление частного дома:

• Кварцевая трубка. Внутри нее имеется нагревательная спираль, температура которой после подачи электричества поднимается до +600-800 градусов.
• Нагревательная панель из стекла или керамики. Нагревается всего до + 80-90 градусов.
• Металлическая панель из алюминия или стали. Специальный декоративный экран закрывает низкотемпературную нагревательную спираль, помещенную в керамический корпус.
• Пленка. Источником тепла в данном случае выступает уже знакомая греющая пленка для теплого пола, или полимерная панель небольшой толщины, в поверхность которой вплавляют карбоновую нить.

Организация инфракрасного отопления жилища своими силами обычно не вызывает никаких сложностей.

Главное, придерживаться следующих рекомендаций:

1. Оптимальным местом размещения схемы электроотопления выступает потолочная поверхность. При этом тепловое излучение должно быть направлено вниз.
2. Для коммутации системы используются специальные колодки, запитанные на обычную розетку или кабель напряжением 220 В.
3. Важно помнить, что нагрузка на одну розетку не должна превышать 3,5 кВт, при сечении медной проводки не менее 1 мм² /10 ампер пикового тока. Читайте также: "Как правильно выбрать инфракрасный пленочный обогреватель – виды, преимущества и недостатки, правила установки".

Особенности и принцип работы

Расположение источников ИК-излучения под потолком позволяет достигнуть такого же эффекта в распределении температур в помещении, как если бы применялся теплый пол. То есть более нагретыми получаются нижние пласты воздуха. Кроме того, благодаря тепловому излучению происходит нагревание не только пола и мебели, но также кожи и одежды, находящихся в помещении людей.

Как следствие, происходит уменьшение зоны комфортной температуры с +22-24 до +14-16 градусов. Это позволяет существенно снизить расходы на организацию системы отопления. Как результат, устройство мощностью 1 кВт может обогреть площадь до 20 м². Чтобы достичь подобного уровня отопления с помощью недорогого пленочного нагревателя той же площади, потребуется потратить на порядок больше денег.

В результат при уличной температуре 0 градусов и снижении средней температуры в жилище с +25 до +15 градусов достигается экономия электроэнергии на уровне 40%. При этом важно помнить, что в зоне действия ИК-обогревателей должна находиться вся жилая площадь. За ее пределами температура будет очень некомфортной.

Тепловые насосы

Основным назначением теплового насоса является перекачивание тепловой энергии. Самой известной его разновидностью является обычный холодильник. Внутри него происходит отбор тепловой энергии у холодильной камеры, с последующей отдачей ее в окружающее пространство.

В состав полного рабочего цикла теплового насоса входят следующие этапы:

1. Сжимание компрессором газообразного фреона. Благодаря увеличению давления он переходит в жидкое агрегатное состояние. Это сопровождается увеличением температуры на несколько десятков градусов.
2. Прохождение горячего хладагента через внутренний теплообменник насоса. При этом происходит отдача избытка тепла теплоносителю или воздуху в помещении.
3. Возвращение остывшего фреона в газообразное состояние после прохождения им расширительного клапана. Речь идет об участке контура с резко увеличивающимся диаметром. После превращение в газ наблюдается резкое уменьшение температуры фреона.
4. Циркуляция хладагента по внешнему теплообменнику с последующим его нагреванием. Это достигается благодаря отбору тепла у внешней среды: ее температура на порядок ниже, чем воздух в отапливаемом помещении, но выше, чем у хладагента.
5. Сжатие внутри компрессора и выход на следующий цикл.

Таким образом достигаются следующие преимущества:

• Температура на улице, выступающая донором тепла, зачастую на порядок уступает температуре воздуха в жилище.
• Электроэнергию в такой схеме потребляет только компрессор. При этом уровень его электрической мощности зачастую на порядок уступает тепловой мощности насоса. Имеется в виду тот объем тепловой энергии, который перекачивается помпой внутрь жилища за единицу времени.

С помощью наиболее эффективных тепловых насосов удается получать до 7 кВт /час тепла энергии на каждый киловатт/час расходуемого электричества. Для установки подобного насосного оборудования рекомендуется пригласить представителя дилера: это позволит обзавестись хорошей гарантией на оборудование. Водяное отопление, работающее в комбинации с подобным прибором, должно быть низкотемпературным (рабочая температура – не более + 55 градусов).

Это даст возможность достигнуть максимально возможной эффективности работы теплового насоса. При этом температурная разница между его теплообменниками будет наименьшей. Тепловые насосы с внутренним водяным контуром обычно комбинируются с водяными теплыми полами или обычными батареями с увеличенным числом секций.

Устройство

В качестве среды-донора системы обычно выступает:

• Почва ниже уровня промерзания. Вдали от верхних слоев температура земли в основном стабильная (в пределах +10-14 градусов).
• Незамерзающий водоем или грунтовые воды. Их откачивают из скважины с хорошим запасом. После отдачи тепла воду направляют в дренаж.
• Воздух на улице. Минимальная температура воздуха ограничена особенностями применяемых хладагентов. Оптимальный температурный уровень для работы воздушных тепловых насосов – не меньше -25 градусов. По мере снижения этого показателя будет также падать эффективность насоса.

В итоге, чтобы получить 1 киловатт тепла, требуется в 2,5-7 меньше энергии, чем для получения киловатта электричества. В некоторой степени на это влияют характеристики прибора и температура отапливаемого жилища. К недостаткам этого способа обогрева можно отнести высокую стоимость оснащения.

Кондиционеры

Кондиционер часто воспринимается, как прибор для охлаждения воздуха. При этом важно понимать, что любой такой прибор является разновидностью теплового насоса, работающего по циклу «воздух-воздух». Если запустить его на обогрев, он демонстрирует не меньшую эффективность, чем аналогичное оборудование прямого нагрева. Коэффициент отношения тепловой мощности к расходуемой энергии у современных инверторных кондиционеров находится в пределах 3,6 - 5 (калькулятор мощности кондиционера).

Обогревающие функции могут эффективно выполняться при нижней границе рабочей температуры -25 градусов. В регионах, находящихся в средней полосе России, кондиционеры нередко выполняют роль вспомогательного источника тепла, независимо от времени года. Монтаж оборудования может быть осуществлен как самостоятельно, так и многочисленными фирмами. Наиболее удобными в этом отношении считаются оконные модели, местом монтажа которых зачастую выступает открытая створка.

Особенности функционирования

Основное отличие кондиционера от теплового насоса заключается в том, что кондиционер напрямую греет воздух в комнате. Если в обогреве нуждается сразу несколько помещений, рекомендуется провести монтаж серии инверторов или мультисплит-системы (когда общим наружным блоком обслуживаются с несколько внутренних).

Рекомендации, как сделать отопление электричеством в доме с помощью кондиционера более эффективным:

1. Желательно, чтобы внутренний блок выпускал тепло строго вниз. При установке жалюзи в горизонтальное положение нагреваться будет только воздух под потолком.
2. Обороты на внутреннем вентиляторе должны быть установлены на максиму. Это позволит нагретым воздушным потокам достигать поверхности пола, и нагревать ее. Особенно это актуально в зданиях с бетонными перекрытиями: благодаря высокой теплопроводности бетона пол в комнате постепенно станет теплым.

Если все сделать правильно, то экономический эффект от использования кондиционеров для обогревания помещений может превзойти системы с обычными электрическими котлами почти 5 раз.

Итог

В качестве вывода можно сказать, что электрическое отопления, используя некоторые ухищрения, можно приблизить по экономичности к системам на газовых или твердотопливных котлах. При этом электрическое оборудование на порядок удобнее и безопаснее.