Затраты на отопление являются основной статьей расходов на содержание загородного дома. Множеству домовладельцев приходится отапливать коттеджи автономно, для чего устанавливаются котлы, работающие на различных видах топлива, тепловые насосы и другие современные системы отопления. Попробуем разобраться в том, какие из этих систем являются наиболее эффективными и экономичными.
Котлы — генераторы тепла
Если вы приняли решение установить в вашем загородном доме генератор энергии, или, проще говоря, котел, прежде всего стоит определиться, на каком виде топлива он будет работать. Для поддержания тепла и приготовления горячей воды можно сжигать газ, дизельное топливо, уголь, дрова или расходовать электричество. Все эти энергоносители различаются по возможностям экономичного использования, по удобству применения и, конечно, по стоимости.
Если к дому не подведен природный газ, то самым дешевым топливом будут дрова и уголь, то есть вам придется устанавливать твердотопливный котел. Недостатком такого вида отопления является необходимость регулярных протопок, к тому же температура в доме периодически будет некомфортной: жарко сразу после протопки, прохладно перед очередной протопкой. Но самый главный минус — такие котлы работают только при участии человека, ведь твердое топливо придется периодически подбрасывать в топку.
Котельные, работающие на природном или сжиженном газе, экономичны и способны работать автономно. Природный газ по-прежнему остается самым дешевым топливом, и стоимость единицы тепловой энергии, произведенной на газовой установке, меньше, чем, к примеру, на дизельной. Другое важное преимущество — экологическая безопасность и небольшое количество вредных выбросов. Газовый котел обычно является полным автоматом. Он реагирует на температуру наружного воздуха, температуру в доме, сам изменяет свою мощность, управляет бойлером. К минусам газовых установок специалисты относят ряд сложностей в установке и эксплуатации. Для начала вам нужно будет собрать кипу документов — разрешения на подвод газопровода к строению, разрешительные документы именно на ваш вид горелки, договор с поставщиками газа, сервисной службой. Кроме того, помещение, где стоит котел, надо постоянно проветривать. Самая большая проблема — падение уровня подачи газа зимой. Если вы собираетесь покупать европейский газовый агрегат, имейте в виду, что на перепады в давлении он обычно не рассчитан.
В качестве недорогого топлива можно использовать не только природный, но и сжиженный газ (пропан-бутан). Тепло, полученное из пропан-бутана, примерно вдвое дешевле, чем из солярки. Тот же газ можно использовать и для бытовой газовой плиты. Когда к дому будет подведен природный газ, котел можно легко перенастроить. Стоимость газгольдера «под ключ» с земляными работами, разводкой и согласованием в инстанциях — более 10 000 $. Для небольших (до 150 м²) и хорошо утепленных домов вполне возможно применение газовых баллонов. В сжиженном газе содержится меньше сернистых соединений, чем в природном, поэтому его сжигание происходит с большей эффективностью при высокой экологической чистоте. И дорогостоящие котлы не так подвергаются коррозии, как при сжигании других видов топлива, меньше зарастают сажей. Производить их очистку можно реже. Котлы, работающие на газовом топливе, более долговечны. При использовании газового топлива отсутствуют запахи (наличие запаха газа свидетельствует об аварийном состоянии котла). Для того, чтобы провести автономную газификацию дома, потребуются достаточные размеры участка под специальную стальную емкость объемом 4,85 м³, которую нужно будет закопать в землю с соблюдением гидрогеологических условий и требований безопасной эксплуатации. Монтаж осуществляет только специализированная организация.
В Европе широко применяют газовые конденсационные котлы. Они примерно на 10% экономичнее обычных газовых, так как не позволяют образовавшемуся в процессе сгорания пару улетать в атмосферу. Такие котлы конденсируют пар и используют его для дополнительного нагрева теплоносителя. Однако стоит учесть, что конденсационные котлы стоят в 2–3 раза дороже обычных, а эффект конденсации можно использовать только в низкотемпературных системах, например «водяной теплый пол». Поэтому, если вы будете применять и радиаторные батареи, то дорогой конденсационный котел будет работать как обычный, не конденсируя пар, то есть без повышения КПД.
Жидкотопливные котлы могут работать на бензине либо на дизельном горючем (солярке). Такие котлы тоже популярны среди владельцев индивидуальных домов, несмотря на более высокую стоимость энергоносителя.
Дизельное топливо — достаточно дорогой вид энергоносителя. Стоимость 1 кВт.ч тепловой энергии, полученный дизельным котлом, приближается к 3 руб. Например, дом 200 м² в 20-градусный мороз будет отдавать около 15 кВт, а котел, чтобы поддержать тепло в доме, будет сжигать солярки на 40–45 руб. каждый час. Дизельное топливо продолжает дорожать, однако не настолько, чтобы покупательский спрос на жидкотопливные котлы снизился. К тому же в котельной можно установить электрический дизель-генератор и таким образом избавиться от неприятностей, связанных с отключением электричества. Кстати, работа котла на жидком топливе может быть в значительной степени автоматизирована, вплоть до подачи солярки. Главной заботой хозяина в таком случае становится заполнение дизельным топливом зарытой на участке емкости, объема которой хватало бы на отопление в течение сезона. В отличие от газовых котлов, установку дизельного агрегата не нaдo coглacoвывaть ни c какими инcтaнциями.
Есть у жидкотопливных котлов и нeдocтaтки. Во-пepвых, уже упомянутая выcoкaя шумнocть paбoтaющeй гopeлки. Для бopьбы c нeй нeoбxoдимo пpeдуcмoтpeть xopoшую звукoизoляцию пoмeщeния кoтeльнoгo пунктa, ecли oн pacпoлoжeн в жилом дoмe. Во-втopых, элeктpoзaвиcимocть жидкoтoпливнoгo кoтлa. Дaжe кpaткoвpeмeннoe oтключeниe элeктpичecтвa тpeбуeт пpиcутcтвия чeлoвeкa для пoвтopнoгo зaпуcкa кoтлa. В-тpeтьих, пpи низкиx тeмпepaтуpax вoздуxa тpeбуeтcя пoдoгpeв тoпливoпpoвoдa, тaк кaк тeмпepaтуpa тoпливa не дoлжнa быть ниже +5°С. В пpoтивнoм cлучae тoпливo гуcтeeт, фильтpы зaбивaютcя и кoтел ocтaнaвливaeтcя. В общем, дизeльный котел тpeбуeт к ceбe пocтoяннoгo внимaния и дoпoлнитeльнoгo уxoдa.
Помимо используемого топлива, важным параметром при выборе котла является выходная мощность, именно на нее, прежде всего, обращает внимание потребитель. Здесь есть «подводный камень»: многие производители в каталогах приводят максимальную выходную мощность. Имейте в виду, этот параметр предусматривает кратковременную работу агрегата (в зависимости от фирмы интервал колеблется от нескольких секунд до нескольких минут). Реальная номинальная мощность обычно на несколько (иногда на десятки) процентов ниже.
Прежде чем выбрать генератор, вы должны определиться, какие потребители будут к нему одновременно подключаться. Ориентировочные мощности потребителей можно посмотреть в паспортных данных, особое внимание обратите на потребители, имеющие в составе электромоторы (холодильники, насосы, электрокосилки и т. д.). Это связано с тем, что для пуска электромотора требуется мощность, в 3–3,5 раза превышающая его номинальную мощность. Для подсчета возьмите утроенное значение номинальной мощности электроприбора с наибольшим электромотором, прибавьте к ней номинальные значения мощностей других приборов, содержащих электромоторы, если уверены, что они не будут включаться одновременно, и прибавьте к сумме мощности всех остальных активных потребителей (освещение, электроплита и т. п.), которые будут работать совместно с первыми. Полученную мощность увеличьте на 10% — это и есть мощность необходимого генератора.
Альтернативные источники энергии
Альтернативой традиционным источникам энергии постепенно становятся системы солнечной энергии. Они пока не слишком широко представлены на нашем рынке, но все чаще применяются как для полного автономного электроснабжения загородного дома, так и в качестве резервного источника при наличии основной электрической сети. Эти системы способны вырабатывать разное количество электроэнергии и могут быть рассчитаны на нагрузку в зависимости от количества бытовых приборов.
Преимущества солнечных электростанций: экологичность, бесшумность, использование «бесплатных» солнечных лучей, отсутствие необходимости обслуживания. Система может быть модернизирована дополнительными модулями, за счет чего увеличивается ее мощность.
Минус таких устройств очевиден: количество солнечных дней в нашем регионе ограничено. Но решение этой проблемы заложено в самом устройстве солнечного генератора: энергия солнца не только преобразуется в электрическую, но и запасается в аккумуляторах. Накопленная энергия может использоваться и в пасмурные дни. Помимо этого, солнечные электростанции можно использовать в совокупности с другими видами генераторов.
Современным решением системы автономного теплоснабжения является тепловой насос. Это компактная отопительная установка, предназначенная для автономного обогрева и горячего водоснабжения домов. Такие системы экологически чисты, так как работают без сжигания топлива и не производят вредных выбросов в атмосферу, а также весьма экономичны, поскольку при подводе к тепловому насосу, например, 1 кВт электроэнергии, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, производит до 3–4 кВт тепловой энергии. Тепловой насос способен служить без капитального ремонта до 25 лет, его обслуживание заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы. Срок окупаемости оборудования не превышает 2–3 отопительных сезонов.
Рассмотрим основные принципы работы тепловых насосов. Используя небольшое количество электроэнергии для работы своего компрессора, они берут основную часть энергии из окружающей среды (из воды рек и морей, из грунта или из воздуха) и отдают в дом. Внутренний контур теплового насоса заполнен хладагентом. Хладагент, имея очень низкую температуру кипения и проходя через испаритель, превращается из жидкого состояния в газообразное. Это происходит при низком давлении и температуре –5°С. Из испарителя газообразный хладагент попадает в компрессор, где он сжимается до высокого давления и высокой температуры. Далее горячий газ поступает во второй теплообменник, конденсатор. В результате происходит теплообмен между горячим газом и теплоносителем из обратного трубопровода системы отопления дома. Остывшая незамерзающая жидкость по трубам возвращается в грунт, где далее собирает тепло (тепло — это разница между выходом и входом в тепловой насос — 3–4°С). Энергия используется только для переноса тепла, поэтому данный способ обогрева является одним из самых дешевых. В некоторых морских городах Европы до 80% тепла для отопления города поставляется тепловыми насосами. У нас большинство водоемов замерзает, и не всякий коттедж стоит у воды. Но есть и другие способы взять у окружающей среды энергию.
Первый способ — брать тепло из земли. Для этого по всему участку роют траншеи на определенную глубину (в зависимости от теплоемкости грунта), в них укладывают пластиковую трубу и засыпают грунтом. Это наиболее распространенный вариант наружного коллектора для теплового насоса.
Второй способ — это бурение скважин и заведение в них труб (стоимость бурения составляет 2000–2500 руб. за погонный метр). При вертикальных зондах срок окупаемости системы больше, чем при горизонтальном змеевике за счет стоимости бурения.
Третий способ — взять тепло из воздуха. Воздушные тепловые насосы оптимально применять при реконструкции системы отопления. Если на обогрев дома уходит большое количество дизельного топлива, то, установив воздушный тепловой насос, вы сможете в 2,5 раза снизить расходы дизтоплива. Тепло снимается из наружного воздуха теплообменником, оснащенным мощным вентилятором и подается в дом для нагрева радиаторных батарей, водяных теплых полов, либо воздуха в системе вентиляции. Плюс воздушных тепловых насосов в том, что для их установки не требуются земляные работы. Минусы — такие насосы, во-первых, больше подходят для реконструкции систем отопления, во-вторых, работают при температуре не ниже –20°С, что снижает их КПД.
Тепловые насосы достаточно долго и успешно используются за рубежом, а сегодня находят все более широкое применение и в России. С ростом цен на энергию и большими требованиями к окружающей среде использование тепловых насосов в качестве отопительных систем в частных домах увеличилось. По прогнозу Мирового энергетического комитета, к 2020 году использование тепловых насосов для отопления и горячего водоснабжения составит 75%.
Стоимость теплового насоса для дома площадью 200 м² составит (включая земляные работы) от 14 000 до 20 000 евро. Даже несмотря на высокую стоимость, разница между установкой дизельного (газового) котла и теплового насоса окупается за 2–3 года.
Основные достоинства тепловых насосов:
Экономичность. Тепловой насос использует введенную в него энергию на порядок эффективнее котлов, сжигающих топливо. Величина КПД у него намного больше единицы. Между собой тепловые насосы сравнивают по особой величине — коэффициенту преобразования тепла (Кпт), среди других его названий встречаются коэффициенты трансформации тепла, мощности, преобразования температур. Он показывает отношение получаемого тепла к затраченной энергии. К примеру, Кпт=3,5 означает, что, подведя к машине 1 кВт, на выходе мы получим 3,5 кВт тепловой мощности, то есть 2,5 кВт природа предлагает нам безвозмездно.
Повсеместность применения. Источник рассеянного тепла можно обнаружить в любом уголке планеты. Земля и воздух найдутся и на самом заброшенном участке, вдали от газовых магистралей и линий электропередач — этот агрегат раздобудет энергию везде, чтобы бесперебойно отапливать ваш дом, не завися от капризов погоды, поставщиков дизельного топлива или падения давления газа в сети.
Экологичность. Тепловой насос не только сэкономит деньги, но и сбережет здоровье обитателям дома и их наследникам. Агрегат не сжигает топливо, значит, не образуются вредные окислы, вокруг дома на почве нет следов серной, азотистой, фосфорной кислот и бензольных соединений. Применяемые в тепловых насосах фреоны не содержат хлоруглеродов и озонобезопасны.
Универсальность. Тепловые насосы обладают свойством обратимости (реверсивности). Они умеют отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его. Летом избыточную энергию иногда отводят на подогрев бассейна.
Безопасность. Эти агрегаты взрыво- и пожаробезопасны: в них нет топлива, нет открытого огня, нет опасных газов или смесей. Взрываться здесь просто нечему, нельзя также угореть или отравиться. Ни одна деталь не нагревается до температур, способных вызвать воспламенение горючих материалов. Остановки агрегата не приводят к его поломкам или замерзанию жидкостей. В сущности, тепловой насос опасен не более, чем холодильник.
И все же при применении тепловых насосов необходимо помнить о некоторых особенностях. Во-первых, тепловой насос оправдывает себя только в хорошо утепленном здании. Чем теплее дом, тем больше выгода от использования теплового насоса. Отапливать улицу, собирая на ней же крохи тепла, — занятие бесперспективное. Во-вторых, чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньше коэффициент преобразования тепла (Кпт), то есть меньше экономия электроэнергии. Поэтому более выгодно подключение агрегата к низкотемпературным системам отопления. Прежде всего, имеется в виду обогрев от водяных полов или теплым воздухом, так как в этих случаях теплоноситель по медицинским требованиям не должен быть горячее 35°С. В-третьих, с целью достижения большей экономической выгоды для установки теплового насоса рекомендуем обращаться только в специализированные фирмы, имеющие опыт монтажа и расчетов, а также сертификат.
В условиях мирового экономического кризиса важно максимально снизить затраты на отопление. Сегодня растут цены на нефть, за ними увеличиваются затраты на газ и электричество, идет либерализация цен на энергоносители. В этой связи необходимо быть особенно внимательными при выборе энергозатратных устройств. Если вы строите дом, или только проектируете его, позаботьтесь о своих будущих расходах уже сейчас.