Електричне опалення будинку: які нагрівальні електроприлади ефективніші та економічніші
Найекономічніший спосіб опалення приватного будинку – казан на магістральному газі. Але часто, з об'єктивних причин, така можливість є далеко не скрізь. На умовному другому місці за вартістю теплової енергії стоять твердопаливні котли або опалення від каміна/печі із закритою топкою (якщо будинок невеликий), але враховуючи необхідність зберігання палива та складність обслуговування, такий спосіб опалення подобається не всім. Для зберігання скрапленого газу потрібні дорогі ємності. А рідке паливо, крім складнощів із зберіганням, відрізняється дорогим обладнанням та поганими екологічними характеристиками. Всі ці недоліки позбавлені електричного опалення приватного будинку. Окрім одного – високої вартості енергоносія. Хоча і в цьому випадку є можливість знизити навантаження на сімейний бюджет. Які особливості має опалення будинку електрикою, найекономніший спосіб, яким можна обігріти будинок за допомогою енергії, розглянемо в нашій статті.
Зміст статті [приховати] [показати]
- Які обігрівачі не підходять для системи опалення
- Ефективні засоби опалення електрикою
- Опалення електричним казаном
- Інфрачервоні обігрівачі
- Конвектори
- Переваги будівництва системи опалення будинку на базі конвекторів Electrolux з інверторним регулюванням
- Переваги системи опалення на інверторних конвекторах Electrolux у порівнянні з системою опалення на електричному котлі та водяних радіаторах
- Приклад реальної системи з інтелектуальною схемою керування електричним опаленням будинку
- Як результат – як оптимізувати електроопалення
Які обігрівачі не підходять для системи опалення
Іноді доводиться читати несправедливу критику деяких типів опалювальних приладів. Їх критикують не за реальні вади, а за вигадані. Хоча наприкінці критики висновки роблять цілком правильні – ці прилади можна використовувати лише як допоміжні обігрівачі, а побудувати економічну систему опалення з їхньою допомогою не можна.
Корисне відео
Масляний радіатор
Вважається неекономічним – критики стверджують, що його не варто використовувати як обігрівальний прилад через високу витрату електроенергії та низьку віддачу. Але саме у цього типу пристрою один із найвищих ККД – близько 98%. Тобто практично всю електричну енергію він перетворює на тепло (закон збереження енергії ще ніхто не скасовував), а ті незначні втрати в 2% припадають на опір внутрішніх стінок радіатора теплоносія. Так, він інерційний – довго розігрівається, але й довго остигає.
На замітку! Відповідно, при використанні масляного радіатора довго прогріватиметься приміщення, в якому він використовується.
Але це властивість всіх батарей, у тому числі і водяного опалення, у яких основний спосіб передачі тепла – це випромінювання, яке працює повільно.
Головний недолік – «грубе» регулювання потужності та застосування механічних термостатів. А таке неточне керування температурними режимами робить масляний радіатор неефективним при спробі оптимізувати витрати на опалення електрикою у приватному будинку. І ще, у нього досить висока температура корпусу під час роботи на повну потужність, що небезпечно, якщо в будинку є маленькі діти.
На захист масляних радіаторів скажемо, що це все-таки пристрої для тимчасового локального обігріву і від них ніколи не була потрібна висока енергоефективність.
Тепловентилятор
Про тепловентилятори часто пишуть, що він спалює кисень. Але «спалювання кисню» не що інше, як процес окислення (горіння), а максимум, що може згоріти за досить невисокої температури спіралі – це органічний пил у повітрі. Тому говорити про спалювання кисню (все-таки не дрова горять) некоректно, оскільки цей незначний обсяг повинен заповнюватися внаслідок обов'язкової вентиляції приміщення.
Тому ще раз необхідно підкреслити, що основна причина через якусь якісь види електричних обігрівачів не підходять для опалення будинку – це не ККД (він майже у всіх вище 95%), а неможливість автоматизації управління системою. Саме цей фактор не дозволяє оптимізувати роботу системи опалення, а без цього зробити обігрів будинку електрикою дешево – неможливо.
Ефективні засоби опалення електрикою
Опалення електрикою у приватному будинку має основні переваги перед усіма іншими – це прості та точні методи контролю та регулювання роботи всіх вузлів та елементів. Навіть датчики та відображення інформації про робочі режими точніше, ніж обладнання на інших видах енергоносіїв.
Коли йдеться не просто про локальне обігрів, а про СИСТЕМ опалення, то це означає наступне:
- Опалення працює не тільки коли в будинку хтось є (тому пекти дров'яна – це не система).
- Можна керувати системою (налаштовувати, регулювати), зокрема віддалено. Тому просто включений в розетку масляний радіатор чи тепловентилятор – це не система опалення.
Індивідуальне електроопалення приватного будинку має чотири варіанти систем обігріву:
- автономні системи водяного опалення на основі електричних казанів:
- використання інфрачервоних керамічних обігрівачів;
- електричні конвектори із електронними термостатами;
- електричні конвертери із інверторними термостатами.
Всі ці системи можуть бути адаптовані до системи «розумний будинок», і керуватися у віддаленому режимі.
Корисне відео
Опалення електричним казаном
Це традиційна схема системи автономного опалення. Є два варіанти нагрівання теплоносія – непрямий та прямий.
Пристрій та принцип роботи ТЕНових котлів досить прості – є нагрівальна спіраль, укладена в герметичну металеву оболонку з діелектричним теплопровідним наповнювачем, тепло від спіралі через наповнювач передається на поверхню оболонки ТЕНу, з якою контактує теплоносій системи опалення.
Індукційні котли з'явилися для побутових систем опалення нещодавно. Їх принцип дії полягає у властивості металів нагріватися під впливом змінного магнітного поля. Сам нагрівальний елемент є індуктивною котушкою з сердечником з феромагнітного сплаву, через «вторинну обмотку» якої проходить теплоносій.
Особливість електричних котлів прямого нагріву в тому, що вода виступає не тільки теплоносієм, але і є частиною електричної схеми – через неї проходить змінний струм між електродами. Звідки й назва котлів – електродні.
Ну а головний недолік опалення заміського будинку електричним котлом – наявність самого теплоносія та «громіздка» система циркуляції із труб та батарей. Облаштування такої системи потребує витрат, а ККД у порівнянні з електричними обігрівачами прямої дії може бути меншою, якщо застосовують циркуляційні насоси.
Інфрачервоні обігрівачі
Є кілька видів обігрівачів, які використовують як передачу теплової енергії випромінювання (радіацію). При використанні будь-якого з них треба враховувати, що випромінюванням насамперед нагріваються предмети, що стоять на шляху інфрачервоного випромінювання, а потім від них, за рахунок вторинної конвекції, гріється повітря.
Корисне відео
Є три принципово різні пристрої типу інфрачервоних обігрівачів:
рефлектори, у яких спіраль розжарювання укладена у колбі з кварцового скла;
панельні – у керамічній монолітній плиті «запаяний» ТЕН;
плівкові – з карбоновим напиленням на полімерній плівці.
Опалення будинку електрикою першого типу тип відноситься до обігрівачів, що працюють у короткохвильовому діапазоні ІЧ випромінювання.
Такі пристрої можна використовувати як додатковий обігрівач, але не як базовий елемент системи опалення приватного будинку електрикою.
Недоліки – найнижчий ККД (за рахунок видимої частини випромінювання), відсутність точного регулювання температури та висока температура корпусу.
Другий тип приладу працює в м'якому довгохвильовому діапазоні. Максимальна температура керамічної панелі не перевищує 90 ° C, але на корпусі вона ще нижче. Є два типи керування – механічний та електронний термостат. Перший варіант передбачає ручне управління та його точність невисока. За допомогою електронних термостатів можна виставляти температуру до 1°C.
Особливість плівкових обігрівачів у цьому, що вони нагрівають не повітря, а предмети у зоні випромінювання (а потім повітря). Тому їх недоцільно використовувати вдома як основну систему опалення. Знаючи цю властивість нагрівальних плівок можна використовувати в потрібному місці – де людина перебуває у цей час, на відкритих верандах, гаражах. Ввімкнув, і одразу тепло, йдучи – вимкнув, щоб не гріти вулицю чи гараж у якому нікого немає.
Встановлювати плівки у спальні некомфортно: якщо ви у зоні дії нагрівача – то буде спекотно, якщо не у зоні, то холодно. Оптимальний варіант – використовувати їх у складі теплої підлоги – це найбільш комфортно людині, коли ноги у теплі, а голова у прохолоді. Управління роботою відбувається в автоматичному режимі за допомогою пари датчик температури-термостат.
Конвектори
Конвектор є металевим корпусом певної конструкції з впускним і випускним отвором для створення ефекту конвекції повітря. Усередині конвектора знаходиться нагрівальний елемент. Нагрівальні елементи бувають кількох типів (у порядку технічної еволюції): голчасті з нитками розжарювання, ТЕНи, Х-подібні моноліти та моноліти з «лусочками» – Hedgehog. Впускний канал закривається різного роду фільтрами для захисту від пилу, випускний - декоративними гратами для захисту від попадання дрібних предметів та більш рівномірного розподілу нагрітого повітря.
Корпус конвектора не тільки служить захистом нагрівального елемента, але й збільшує швидкість висхідного потоку. Завдяки цьому, при однаковій потужності, обігрів приміщення відбувається швидше, ніж від батареї водяного опалення.
У конвекторів є три види термостатів – механічні, електронні та останнім часом – інверторні.
Механічний та електронний термостат – це термореле, яке включає та вимикає конвектор залежно від встановленої на ньому температури. У механіці температура встановлюється ручним регулятором, часто «на око», в електронному термостаті – сенсорними кнопками із цифровою індикацією значення температури.
Інверторний термостат (блок управління) на відміну від механічного та електронного термостата, які працюють у режимі вкл/викл, управляє роботою конвектора за іншим принципом – з автоматичною зміною потужності нагріву, що дозволяє досягти високих показників енергоефективності. Така економія може досягати 40-70% електроенергії, порівняно зі звичним конвектором on/off.
Причина цієї економії в такому понятті як гістерезис: це різниця температур, коли термостат включає прилад і вимикає. Конвектори з механічним або електронним термостатом включаються та вимикаються не при точному досягненні встановленої температури, а із заздалегідь передбаченою виробником похибкою. Це робиться для того, щоб обігрівач не вмикався і вимикався з високою частотою (що менше гістерезис – тим вища ця частота). У цьому випадку автоматика швидко вийшла б з ладу. Тому такі конвектори завжди мають різницю між включенням і вимиканням у кілька градусів, як би вони точно не вимірювали температуру. І ці зайві градуси on/off конвекторів і витрачають зайву електроенергію.
Конвектор з інверторним термостатом працює за іншим алгоритмом: він не має таких параметрів, як температура включення та вимикання нагрівача. Інверторний термостат не відключає/вмикає нагрівання, а автоматично зменшує/збільшує потужність нагріву залежно від різниці температур та швидкості зміни цієї температури.
Переваги будівництва системи опалення будинку на базі конвекторів Electrolux з інверторним регулюванням
З появою конвекторів з інверторним регулюванням нагріву використання електричних конвекторів як повноцінної системи опалення будинку стає найбільш переважним і економічно доцільним. Звичайні електричні конвектори будь-якого виробника (тобто конвектори, що працюють за принципом увімк./викл) широко використовується для тимчасового обігріву, коли настають осінні похолодання, але для постійного використання в заміських будинках вони занадто енерговитратні.
Розглянемо систему опалення будинку на базі інверторних конвекторів Electrolux ECH/AG2 – TUI3.
Це конвектори з інверторним блоком керування третього покоління (TUI3) та технологією Transformer System. Дана технологія передбачає самостійний вибір комплектації: опалювальний модуль необхідної потужності: 1, 1.5, 2, 2.5 кВт з комплектом кронштейнів для настінного кріплення (базова частина), знімний блок керування digital Inverter (для інверторного керування), шасі для кріплення підлоги, wi-fi модуль для підключення конвектора до Інтернету (опції на вибір). Існують ще два типи знімних блоків керування: механічне керування (TUM) та електронне (TUE). Але при комплектації цими блоками керування конвектор працює за звичайним вкл/викл алгоритму.
Переваги системи опалення на інверторних конвекторах Electrolux у порівнянні з системою опалення на електричному котлі та водяних радіаторах
Система опалення, побудована на інверторних конвекторах, має ряд переваг перед опаленням електрокотлом. Вона значно дешевша за вартістю обладнання, дешевша і швидше по монтажу, естетичніша, не вимагає прокладання труб, надійніша. Але головне інверторна система опалення споживає менше електроенергії, ніж система з електричним казаном та радіаторами. За результатами випробувань наукової групи Московського енергетичного інституту (МЕІ), така економія може становити до 40%. На думку фахівців МЕІ, це пояснюється низкою факторів:
- система на електрокотлі значно інерційніша, вона набагато повільніше реагує на зміну поточної температури через перенесення тепла по трубах рідким теплоносієм та різної довжини труб від електрокотла до радіаторів;
- швидкість прогрівання приміщення при використанні системи на інверторних конвекторах значно швидше, оскільки немає необхідності прогрівати інфраструктуру системи опалення;
- змінений у порівнянні із звичайними on/off-конвекторами принцип роботи інверторного блоку керування (термостату).
Робота системи на інверторних конвекторах комфортніша, оскільки значна частина тепла (близько 75 %) передається конвекцією, а не випромінюванням. У водяних радіаторів на конвекцію припадає менше 20% теплової енергії, що передається.
Wi-Fi-модуль, встановлений в USB-роз'єм блоку управління, дозволяє керувати приладом віддалено зі смартфона через мобільний додаток Hommyn. Можна виконувати індивідуальні налаштування кожного конвектора, а можна групувати конвектори по зонах, наприклад, два конвектори для зони «вітальня» та три конвектори об'єднати в зону «2 поверх» і керувати налаштуваннями кожної зони.
Якщо є обмеження електричної потужності для будинку, в інверторній системі опалення передбачено використання спеціального контролера, що дозволяє налаштувати каскадні включення/вимикання конвекторів, обмеження за потужністю, не допускаючи їх одночасної роботи та пікового навантаження на електричну мережу.
Корисне відео
Корисне відео
Приклад реальної системи з інтелектуальною схемою керування електричним опаленням будинку
Компанія NOBO, провідний європейський виробник конвекторів, виготовляє дві сумісні між собою системи «розумного» управління роботою електричних приладів. У тому числі «теплими підлогами» (через термостат) та будь-якими іншими побутовими приладами, які підключені до мережі (через щиток, «розрив» у ланцюзі або увімкнення/вимкнення розеток). Для цього вони випускають спеціальні термостати, приймачі-розетки та релейні приймачі прихованого монтажу.
Як результат – як оптимізувати електроопалення
Окрім грамотного підбору нагрівального обладнання, ефективна та оптимальна (з погляду витрат) система опалення електрикою можлива лише за комплексного утеплення будинку – починаючи від цоколя та закінчуючи дахом. В іншому випадку, витрати на обігрів будинку, що продувається, будуть значно вищими, навіть незважаючи на високий ККД самого обігрівача, і опалення будинку електрикою дешево навряд чи вийде.
