Электрическое отопление частного дома: виды, особенности выбора котла

При выборе системы отопления для собственного дома хозяева, безусловно, в первую очередь рассматривают возможность установки газового котла, так как такой вид обогрева является на сегодняшний день наиболее экономичным. Но вот проблема – газоснабжающие магистрали протянулись еще далеко не до всех населенных пунктов, или же случается, что проводка газа в дом является неподъемной по финансовым возможностям и в связи с массой подготовительных и согласовательных процедур. Отопление же на твердом или жидком топливе бывает не всегда удобно – оно требует особого умения обращаться с печами или котлами, соблюдения повышенных требований пожарной безопасности, сооружения по всем правилам дымоходной системы чтобы исключить отравление продуктами сгорания. И, кроме того, в некоторых регионах нашей страны, небогатых лесами, снабжение дровами или углем может представлять определенную проблему.

Электрическое отопление частного дома

В этом случае наиболее актуальным становится электрическое отопление частного дома. Наверняка, у многих сразу же возникают ассоциации с масляными электрическими радиаторами или рефлекторами, не отличающимися ни особой эффективностью, ни экономичностью. Конечно, при таком подходе, при нынешних ценах на электроэнергию отопление будет стоить огромных денег. Однако, не все так однозначно. Способов применить электричество для обогрева жилья немало, и некоторые из них вполне могут конкурировать с газовыми системами.

В публикации будут рассмотрены существующие возможности организации электрического отопления частного дома. Читайте, делайте выводы, чтобы можно было принять решение в пользу того или иного варианта.

Электрический обогрев «по старинке»

Буквально несколько слов о тех электрических обогревательных приборах, которые известны всем, наверное, с детства:

Электрический обогревательный рефлектор

• Обогревательные рефлекторы, обычно с одной или несколькими спиралями, размещенными в стеклянных кварцевых прозрачных трубках. Такие приборы создают направленный поток тепловой энергии, но способны лишь к обогреву или совсем маленьких помещений, или очень ограниченного участка комнаты. При этом экономичными их назвать никак не получается – обычно в них не предусмотрено никаких автоматических регулировок, кроме изменения заданного уровня нагрева спирали.

Тепловентилятор — в качестве отопления даже не рассматривается

• Тепловые вентиляторы – прогоняют поток воздуха через теплообменник (чаще всего в этом качестве выступает открытая нихромовая спираль). Подогретый поток воздуха может поднять комфортность только на определенном участке и на очень непродолжительное время. То, что может быть очень хорошо для небольшого офиса, в условиях жилого загородного дома эффекта не даст. Помимо этого, длительная работа такого прибора довольно сильно пережигает, сушит воздух в закрытом помещении. Некоторые современные модели работают по принципу подмеса воздуха извне, но все равно, рассматривать подобные устройства в качестве отопления жилья нельзя.

Масляный радиатор — хорош лишь для дополнительного локального обогрева

• Масляные радиаторы – это тяжеловесные обогреватели, имеющие выраженную ребристую форму, похожую на классические чугунные батареи. Они могут быть передвижными (многие даже имеют колесный ход для облегчения их перемещения по комнате), или устанавливаться стационарно.

Такие радиаторы способны разогреваться до весьма высоких температур и отдавать энергию в виде прямого теплового излучения и созданием конвекционных потоков. Ребристая их форма значительно увеличивает площадь активного теплообмена.

Масляные радиаторы обычно имеют ступенчатую или плавную регулировку температуры нагрева теплоносителя, обладают хорошей тепловой инертностью – даже после выключения способны довольно длительное оставаться теплыми. Однако, экономичность у них невысока, и подобные приборы обычно используют в качестве дополнительного отопления, в помощь основному, когда в этом возникает необходимость. Строить всю систему обогрева, опираясь на масляные радиаторы будет попросту невыгодно.

Цены на популярные модели электрообогревателей

Электрообогреватели

Водяная система отопления с электрическим котлом

Про организацию водяной системы отопления загородного дома очень подробно рассказано в соответствующей публикации нашего портала.

Водяная система отопления с электрическим котлом

Главная же особенность подобной системы в рассматриваемых в настоящей статье условиях – жидкий теплоноситель получает нагрев только от электрического котла. Это обуславливает несколько характерных для нее параметров:

• Подобная система должна рассчитываться исключительно на принудительную циркуляцию. Причина проста – устройство контура под естественную циркуляцию приведет к существенным потерям мощности, скорости теплообмена, неравномерности прогрева помещений, а в итоге – все это обязательно скажется на ненужном расходе дорогостоящей электроэнергии. Потребление же насоса ни в какое сравнение с этими потерями не идет.
• По той же причине – во избежание абсолютно ненужных потерь, системы с электрическими котлами никогда не делаются по открытому типу, то есть обязательно устанавливается расширительный мембранный бак с соответствующей группой безопасности.

Теперь – подробнее о разновидностях отопительных электрических котлов.

Котлы с ТЭН-нагревателями

В этих установках используется обычный принцип резистивного нагрева металлического проводника при прохождении электрического тока (прямая аналогия с электроплитками, утюгами, лампочками накаливания и т.д.) однако, учитывая то, что нагревательные элементы контактируют с жидким теплоносителем, их одевают в надежную изоляцию и влагонепроницаемый корпус. Все это, безусловно сказывается на довольно больших потерях энергии, недостаточно высоком КПД подобных приборов (обычно – в районе 80%). Чтобы обеспечить должный нагрев постоянно циркулирующего теплоносителя приходится или резко повышать мощность ТЭНа, или увеличивать их количество, что снижает общую экономичность системы отопления.

ТЭН-котел классической прямоугольной формы

Компоновка котлов бывает разной – от привычных прямоугольных форм с органами управления на передней панели до цилиндров с расположенными внутри «пучками» ТЭНов и с вынесенным в отдельную коробку блоком управления.

В таком цилиндре собрано несколько ТЭНов

Конструкторы постоянно совершенствуют свои изделия, оснащая их автоматикой, поддерживающей требуемый уровень нагрева, ступенчато включающей нагревательные элементы по мере необходимости, отключающей питание при достижении необходимой температуры. Но все же подобные котлы относятся к самым неэкономичным, и их установка в качестве основного теплогенератора не будет оправдана даже невысокой ценой таких приборов.

Котлы электродного принципа действия

Из всех электрических котлов именно эти, наверное, самые неоднозначные. В свое время их преподносили, как практически безальтернативный вариант с точки зрения производительности и экономичности. Однако, вскоре последовал и поток критических замечаний по их работе.

Котлы электродного типа

Принцип работы у них совсем иной. Теплоноситель – не простая вода, а доведенная до состояния электролита – токопроводящей жидкости. Частотные колебания переменной сети (50 Hz) вызывают соответствующие колебания ионов электролита, что дает быстрый его разогрев.

Достоинства подобных котлов в следующем:

• Они невелики по размерам и не отличаются большой массой, при достаточно высокой мощности нагрева.

Такие котлы могут быть весьма невелики по размерам

Это позволяет, например, комбинировать их использование, устанавливая своеобразные «батареи» из нескольких небольших котлов, которые можно включать в систему по мере необходимости.

• Подобные котлы совершенно нечувствительны к скачкам сетевого напряжения в достаточно больших пределах (± 15 ÷ 20 %). Для их работы большее значение имеет стабильность частоты переменного тока.
• Они обладают быстрым нагревом и хорошей экономичностью (по заверениям производителя – на 20 % экономичнее ТЭН-котлов), при этом стоимость их невысока. Заявленный КПД такого устройства – до 98%.
• Если котел обвязывается металлическими трубами, то это расширяет зону ионизации теплоносителя и дает ощутимую прибавку к производительности системы.
• С точки зрения пожарной  безопасности – такой котел в принципе не может перегреться, если вдруг в трубах не будет теплоносителя – он попросту не включится.

В общую систему может быть включено несколько электродных котлов

Однако, в адрес таких котлов можно услышать и немало критики:

• Предъявляются особые требования к чистоте и определенному химическому составу электролита-теплоносителя. СВ случае несоблюдения подобных требований все преимущества котла попросту теряются.
• Нестабильность мощности – одна из характерных черт такого оборудования. Интенсивность нагрева очень зависима и от химического состава, и от температуры электролита, так как при ее изменении в любую сторону меняются и показатели электропроводимости.
• Подобная система очень тяжело поддается регулировке и автоматизации процесса отопления.
• Требуются регулярные прочистки всей системы отопления, так как она будет иметь склонность к солевым зарастаниям полостей труб.
• Не реже раза в год требуется прочистка теплообменника самого котла и обязательная коррекция химического состава теплоносителя.
• Установка и работа такого оборудования невозможна, если электрическая сеть дома не оборудована надежным заземляющим контуром.

Котлы индуктивного принципа действия

Эти котлы нередко считаются самыми совершенными из всех электрических. Принцип их действия разительно отличается от тех, которые описывались выше. Чтобы понять его, можно вспомнить школьный курс физики, а конкретно – работу электротрансформатора.

Если не вдаваться в подробности, то вкратце это выглядит так. Если по одному проводнику (первичной обмотке) проходит переменный электрический ток, то в другом, расположенным в образовавшемся электромагнитном поле (вторичной обмотке), индуцируется напряжение. При замыкании контура вторичной обмотки по ней также начинает протекать переменный ток, который вызывает резистивный нагрев проводника.

Схема работы индуктивных котлов SAV

• Именно этот принцип применяется в индукционных котлах типа SАV.

В корпусе герметично размещена катушка первичной обмотки, которая нигде не контактирует с жидкостью. А вот в роли вторичной замкнутой обмотки выступает внутренняя лабиринтная система труб, по которым прокачивается теплоноситель. Нагрев происходит очень быстро и равномерно, потерь энергии нет, поэтому КПД таких котлов приближается к 100%.

Экономичность котла повышает еще и физический принцип самоиндукции – проходящие по замкнутому вторичному контуру токи вырабатывают так называемую реактивную дополнительную мощность, причем ее значения очень весомы.

Котел индуктивного действия SAV

Обычно котлы такого типа – это массивные металлические цилиндры различного диаметра и высоты. Так, самый маленький котел в этой «линейке – SАV-2,5, имеет диаметр 120 мм, высоту – 450, и при этом весит 23 кг. Мощности его (2,5 кВт) будет достаточно для отопления помещения площадью до 30 м².

Монтаж такого прибора не представляет никакой сложности, так как имеются резьбовые патрубки для его врезки в систему, блок управления для подключения к электросети.

• Несколько иначе устроены и работают индукционные толы ВИH (вихревые индукционные нагреватели).

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН)

Сетевое напряжение питания проходит предварительное преобразование в высокочастотное, что дает стремительный рост напряженности электромагнитного поля и, соответственно, силы генерируемых им токов. Но вот вторичной обмотки в данной схеме нет – ее роль выполняют все металлические поверхности котла, которые изготавливаются из сплавов, имеющих выраженные ферроммагнитные свойства. Наведенные поверхностные вихревые токи Фуко вызывают эффект перемагничивания, который всегда сопровождается практически мгновенным и очень сильным нагревом ферромагнитных материалов. Получается, что в теплообмене участвует практически все массивные детали прибора, что обуславливает высочайшую его эффективность (КПД – 99%).

Котлы ВИH довольно тяжелые: самый маленький из них, мощностью 3 кВт, весит 30 кг при сравнительно небольших размерах — диаметре цилиндра 122 мм и высоте 620 мм. Такой «малыш» справится с отоплением 40 м². При желании можно приобрести более мощный аппарат (линейка продукции достаточно широка) либо установить «батарею» из нескольких ВИН-котлов, что даст дополнительные преимущества при эксплуатации системы отопления.

«Батарея» из шести котлов ВИН

Подводя итог по котлам индукционного принципа действия – вкратце об их основных преимуществах:

• В таких нагревателях не происходит образования накипи или солевых отложений – работа сопровождается высокочастотными микровибрациями, не позволяющими осадкам оседать на стенках. КПД прибора по ходу даже очень длительной эксплуатации не снижается.
• В качестве теплоносителя может применяться любая жидкость – никаких особых требований к ее химическому составу нет.
• В конструкции котлов практически отсутствуют уязвимые узлы – нет никакого контакта теплоносителя с электрической частью. В них попросту нечему ломаться и их срок службы ограничивается только состоянием сварных швов, а это составляет десятки лет.
• Разогрев происходит очень быстро, а электронные блоки управления позволяют без труда проводить точные настройки системы отопления. Вместе с тем, индукционные котлы – самые «благополучные» с точки зрения пожарной и электробезопасности.
• И расчеты, и результаты практического применения показывают экономию электроэнергии с использованием таких котлов до 35 ÷ 40%, если сравнивать с котами аналогичной мощности, работающих по иному принципу (электродными или ТЭН).

Из недостатков можно отметить следующее:

• Некоторые хозяева жалуются на легкий вибрационный шум при их работе.
• Котлы очень тяжелые, требуют особого внимания при монтаже на стены.
• Оборудование достаточно дорогое – даже самые маломощные индукционные котлы стоят порядка 30 тысяч рублей. Впрочем, это должно быстро окупиться экономичностью расходования электроэнергии.

Чтобы закончить тему с водяной системой охлаждения от электрического котла – еще одно важное замечание. Какой бы агрегат не стоял, говорить о рентабельности можно будет лишь в том случае, если в доме сделана хорошая термоизоляция и установлены современные радиаторы отопления с собственными термостатами. Старые чугунные батареи в этой ситуации просто разорят хозяина.

Видео: как правильно подобрать электрический котел отопления

Цены на модельный ряд отопительных котлов

Отопительные котлы

Электрические конвекторы

Организация водяной системы отопления – это всегда масштабные работы по прокладке трубопроводов, врезке батарей, установке циркуляционных насосов, специальных устройств безопасности и многого другого. А можно ли обойтись без всего этого, если планируется отапливать дом с использованием электроэнергии? Да, подобных проблем поможет избежать монтаж электрических конвекторов.

Электрические конвекторы отлично вписываются в интерьер помещений

Внешне эти приборы чаще всего напоминают привычные радиаторы отопления – устанавливаются вертикально на стены или под оконными проемами. Внутри расположены закрытые ТЭНы, которые не вызывают эффекта «пересыхания» воздуха. Компоновка прибора рассчитана таким образом, что холодный воздух проникает в него снизу через решетчатое дно, получает нагрев от ТЭНов и, выходя через верхнюю решетку, создает устойчивый конвекционный восходящий поток.

Примерная схема устройства электрического конвектора

Конвекторы всегда оснащаются встроенными термостатами, которые отлеживают температуру в помещении и выключают нагрев при достижении заданных пользователями значений. Этим обеспечивается достаточно высокая экономичность такой системы обогрева.

Установленный под окном, конвектор создаст надежную тепловую завесу

Использование конвекторов дает целый ряд преимуществ:

• Отпадает необходимость монтажа сложной разводки труб, со всеми ее рисками протекания, замерзания и т.п. С установкой такой системы отопления вполне самостоятельно справится хозяин дома.
• Нет нужды оборудовать отдельное помещение под котельную.
• Конвертеры могут устанавливаться в любом помещении в нужном количестве (главное, чтобы была проведена линия надежная линия электропитания соответствующей мощности).
• Выпускаются специальные модели для влажных помещений – их можно установить в ванных или домашних саунах (класс защиты – IР-24).  Для обычных жилых помещений подойдут конвекторы класса IР-21.
• Приборы крайне просты в управлении – необходимо лишь выставить на шкале или индикаторной панели требуемую температуру. Все остальное на себя возьмёт автоматика. При необходимости можно выключать обогрев в тех или иных помещениях, если они в настоящий момент не используются.
• Безопасность приборов также является их отличительной чертой. У них никогда нет никаких открытых обогревательных элементов, а нагрев внешней панели – незначителен, и об нее невозможно обжечься, что особо важно, если в доме проживают дети.
• Разнообразие моделей и их дизайнерского оформления должно удовлетворить самый взыскательный вкус хозяев. Подобные конвекторы отлично вписываются в любой интерьер, иногда даже привнося в него особые детали.
• Работа конвекторов — абсолютно бесшумная.

Конвекторы могут исполняться в переносном или передвижном варианте, то есть существует возможность при необходимости создавать временные зоны повышенного комфорта.

Мобильный конвектор можно перемещать по дому

Существуют и другие оригинальные решения. Одно из них – установка специальных конвекторов в толще пола, например, перед дверями или широкими окнами. Нагретый воздух поднимается через специальную декоративную решетку и создает эффективную тепловую завесу от проникновения внешнего холода.

Некоторые модели конвекторов прячутся в пол

Конвекторы могут иметь механический термостат, но некоторые современные модели снабжены блоком электроники, который позволяет программировать работу устройства. Так, можно на определенное время задать пониженную температуру нагрева — когда в дома все отсутствуют, но с расчётом, чтобы к приходу хозяев конвектор вышел на требуемую мощность и в помещениях был создана комфортная атмосфера.

Безусловно, подобное отопление станет эффективным только при очень качественной термоизоляции дома, иначе дорогостоящая энергия будет расходоваться впустую. Однако, это, скорее проблема самого здания, а не недостаток конвекторов.

Видео: устройство и монтаж электрического конвектора отопления

Электрические «теплые полы»

Разнообразие материалов для обустройства электрических теплых полов

Еще один способ организовать систему отопления частного дома от электричества – смонтировать «теплые полы». Выпускаются они несколько разновидностей подобных систем.

Греющие кабели в большинстве случаев закрываются стяжкой

• Греющие кабели – они чаще всего монтируются в толщу стяжки, которая при этом становится мощным аккумулятором тепловой энергии.  Кабели также могут различаться – быть одножильными или двужильными, работать по обычному резистивному принципу (нагрев проводника при пропускании электрического тока), либо иметь полупроводниковую матрицу и обладать в связи с этим эффектом саморегуляции нагрева на каждом отдельно взятом участке.

На сетчатые обогревательные электрические маты можно сразу укладывать керамическую плитку

• Более удобны в процессе монтажа обогревательные маты. Это тоже греющий кабель, но только укреплённый на стеклопластиковую сетчатую основу. Достоинство таких матов и в том, что они могут и не требовать стяжки – например, керамическую плитку можно укладывать прямо на них, слегка увеличив толщину клеевого слоя.

Стержневые саморегулирующиеся нагревательные маты

• Еще одна разновидность обогревательных электрических матов – стержневые. Два проводника соединены параллельными перемычками-стержнями, имеющими особую структуру и работающими по принципу саморегуляции нагрева. Удобство такого вида в том, что выход из строя любого их элементов не приводит в неработоспособности всей системы в целом. По таким матам также можно сразу укладывать керамическую плитку. Как недостаток можно отметить пока что весьма высокую цену на такие обогреватели.

Вне зависимости от конструкции, все электрические «теплые полы» оснащаются термодатчиком, который устанавливается в толще пола, и блогом термостата. Нагрев осуществляется до определённой температуры, которая выставляется хозяином дома, и в дальнейшем включение и выключение питания будет производиться автоматически для поддержания этого режима.

«Теплые полы» способны создать в комнате комфортную обстановку с равномерным прогревом всего объёма помещения от поверхности пола. Однако, особой экономичностью такой подход не отличается, и вряд ли может рассматриваться как полная альтернатива другим системам отопления. Чаще всего их применяют в дополнение к основным источникам тепла, для создания зон повышенного комфорта.

Цены на электрические теплые полы

Электрический теплый пол

Системы инфракрасного обогрева

Современным решением проблемы электрического отопления частного дома станут инфракрасные нагреватели.

В таких приборах и устройствах используется принцип волновой передачи энергии на расстояние – можно провести упрошенную аналогию с солнечным светом. Специально подобранные материалы излучателей позволяют преобразовать электрическую энергию в лучевую, в длинноволновом инфракрасном диапазоне, невидимом для зрения человека. Сами по себе излучатели нагреваются незначительно, а инфракрасные волны не встречают сопротивления воздуха, но, попадая на непрозрачную поверхность, преобразуются в тепловую энергию. Таким образом, происходит нагрев не воздуха в помещении, а всех поверхностей и объектов, находящихся на пути распространения лучей. А вот эти поверхности уже, в свою очередь, ведут теплообмен с окружающим воздухом. Происходит равномерный нагрев, который после включения питания начинается очень быстро. При этом обеспечивается оптимальное распределение температур, в отличие от конвективных систем.

Для инфракрасной системы обогрева характерно комфортное распределение температуры в помещении

Значимых потерь энергии не происходит, что дает высокий КПД таких систем и их высокую экономичность.

Подобные нагреватели могут исполняться в подвесном потолочном варианте, очень напоминающим обычные светильники дневного света. Их размещают над местами, где требуется самый интенсивный обогрев. Могут быть они и переносными, позволяющими направлять поток энергии в нужное время в нужном направлении.

ИК-обогреватели могут иметь форму потолочных светильников

Но самыми удобными на сегодняшний день являются, наверное, ПЛЭH– пленочные лучистые электронагреватели. Они выпускаются в виде прочных пленочных полос различной ширины и длины. Между слоями прозрачного термостойкого пластика размещены сами излучатели (обычно это специальная карбоновая паста или биметаллические фольговые пластинки), соединенные токопроводящими медными шинами.

Толщина пленки очень невелика – не более 0,4 мм. Она очень просто монтируется в нужном месте – на потолках, стенах, скатах крыши мансарды и т.п., и может, при желании хозяев, быть закрыта отделочными материалами, которые не снизит существенно эффективности работы системы обогрева помещения.

Пленочные инфракрасные нагревательные элементы

Пленка нагревается до температуры не выше 45 ÷ 50 ºС, и не может вызвать ожогов или привести к пожароопасной ситуации. Она отлично подходит для систем теплого пола без использования стяжки – ее можно разместить под ламинатом, линолеумом, паркетом. Иногда, упрощая себе задачу, некоторые хозяева попросту застилают подобные пленки ковровым покрытием – так, например, можно очень быстро оборудовать особо теплый участок для детских игр.

Пленочные нагреватели могут монтироваться и на пол, и на стены, и на потолок

ПЛЭН не боится динамических нагрузок, попадания влаги. Такие обогреватели несложно демонтировать и перенести в другое место – главное, не повредить целостность пленочного покрытия. Энергозатраты на подобное электрическое отопление считаются самыми низкими из всех существующих видов. Особо удобна такая система для домов, куда хозяева приезжают периодически, например, на выходные – стоит только включить питание, и сразу начинается интенсивный обогрев нужных помещений или участков. Кроме того, многие медицинские специалисты заверяют в особой полезности таких обогревателей, так как они в нужной для здоровья человека мере ионизируют воздух и даже устраняют неприятные запахи.

Видео: достоинства системы ПЛЭН-обогрева

Итак, были рассмотрены основные возможности по организации электрического отопления частного дома.  Достоинств у такого типа обогрева немало – абсолютная экологичность, простота и точность в управлении, отсутствие необходимости в создании запасов топлива. Тем не менее, ждать слишком высокого эффекта экономичности не приходится – электричество стоит недешево. Именно поэтому требования к утеплению всех элементов здания в этом случае должны быть повышенными.