Электрическое отопление в загородном доме: анализ наиболее эффективных типов электрических отопительных систем

Выбор отопительной системы является крайне важной задачей, так как от него зависит не только комфортность проживания, но и разумное расходование финансовых средств владельца. Поэтому стоит подробно рассмотреть электрическое отопление в загородном доме, оценив все его преимущества и недостатки для дальнейшего сопоставления с другими возможностями.

Современные электрические системы отопления разнообразны и не все они требуют значительных затрат на электроэнергию. Давайте рассмотрим их более подробно.

Почему стоит выбирать электрическое отопление?

Существует мнение, что использование электрических отопительных систем является слишком дорогим, и поэтому их достоинства часто остаются без внимания.

На самом деле, электрические отопительные устройства являются одними из самых экологически чистых, так как они не выбрасывают вредные вещества в атмосферу.

Однако это утверждение считается ошибочным, поскольку электрические отопительные системы обладают множеством значительных плюсов, которые выделяют их среди альтернативных типов отопления:

• Безопасность. Эти устройства не используют открытое пламя или взрывоопасные вещества, что делает их более безопасными. Правильно выполненная электропроводка обеспечивает надежную защиту от вероятного пожара.
• Легкость управления и обслуживания. Автоматизированные системы минимизируют необходимость вмешательства человека, так как самостоятельно регулируют функционирование оборудования. Нет элементов, которые требуют регулярной замены или чистки.
• Экологическая безопасность. В процессе своей работы электрические системы не выделяют токсичные вещества, что позволяет устанавливать их в любых типах помещений.
• Не требуется хранение топлива. Это избавляет от необходимости выделять пространство для хранения горючих материалов.
• Компактность. Большинство устройств имеют малые габариты, а разнообразие дизайна позволяет выбрать модель, подходящую для любого интерьера.
• Доступная цена. По сравнению с другими видами отопительных приборов, стоимость электрических устройств значительно ниже.

Однако у электрического отопления есть и определенные недостатки, в частности высокая цена на электроэнергию и полная зависимость от электроснабжения.

Это означает, что в случае отключения электроэнергии вся система перестанет функционировать, что особенно проявляется в регионах, где часто бывают отключения. Кроме того, для стабильной работы потребуется мощная электросеть, которая не всегда доступна.

Чтобы установить водяное отопление с электрическим котлом, следует использовать только закрытую систему с мембранным расширительным баком для регулировки давления.

Водяное отопление с электрическим котлом

Это классическая система с жидким теплоносителем, который циркулирует по отопительному контуру. Основное отличие заключается в том, что нагрев теплоносителя осуществляется исключительно с помощью электрического котла.

В связи с этим такая система должна быть закрытого типа и обязательно оснащена мембранным расширительным баком, иначе это приведет к неравномерному прогреву помещениях и большей потере ресурсов, что в конечном итоге обернется лишними расходами на электроэнергию. Поэтому не рекомендуется использовать систему с естественной циркуляцией.

Электрическая система отопления требует минимальных затрат на организацию и монтаж. Оборудование не нуждается в отдельном помещении для котельной, а также не требует места для хранения топлива.

Электрокотлы бывают одно- и двухконтурными. Если двухконтурного котла недостаточно для обеспечения отопления и горячего водоснабжения, то могут быть установлены отдельные одноконтурные устройства.

Одноконтурные электрические котлы предназначены только для отопления, а для подогрева воды могут использоваться газовые или электрические проточные водонагреватели.

Электрические котлы привлекают простотой и быстрой установкой. Для их подключения требуется лишь разрешение на присоединение к электросети с подходящей мощностью.

Наиболее оптимальным вариантом является система с принудительной циркуляцией теплоносителя, что позволяет существенно экономить электричество. Рассмотрим три типа электрических котлов и их преимущества и недостатки.

Котлы с нагревателями ТЭН

В каждом из данных котлов устанавливаются ТЭНы, которые представляют собой нагревательные элементы, работающие на принципе резистивного нагрева проводника, через который проходит ток.

Поскольку ТЭНы функционируют в жидкой среде, они оснащены защитой в виде водонепроницаемого корпуса и надежной изоляции, что снижает их мощность.

В итоге коэффициент полезного действия (КПД) таких нагревателей не превышает 80%. Чтобы теплоноситель достиг нужной температуры, надо либо увеличить количество ТЭНов, либо использовать нагреватели большей производительности.

Потери энергии неизбежны, что значительно влияет на экономичность котлов. Обычно в одном котле устанавливаются 3-4 ТЭНа, и предусмотрены различные режимы работы: могут включаться все элементы либо только некоторые из них.

Мощность ТЭНовых котлов варьируется от 3 до 50 кВт. Модели с высокой мощностью рассчитаны на подключение к трехфазной сети, в то время как менее мощные могут работать от однофазной.

Компоновка ТЭНов может быть различной, что отражается на дизайне устройств. Они могут иметь форму цилиндров с «скрытыми» нагревателями и отдельным управляющим блоком или классическую прямоугольную форму с выведенными органами управления.

Стоимость таких котлов невысока, что объясняется их низкой экономичностью.

При эксплуатации ТЭН накапливает накипь и осадки, что требует регулярной замены нагревательного элемента.

К недостаткам ТЭНовых котлов можно отнести короткий срок службы нагревателя, так как на его поверхности образуются отложения солей, в результате чего он выходит из строя.

Регулярная замена ТЭНов становится обязательной. Также следует учитывать, что при старте системы с недостаточным объемом теплоносителя или при его отсутствии элементы могут перегореть.

Котлы с электрическим принципом действия

Работа этих устройств существенно отличается от ТЭНовых моделей. Теплоды получаются благодаря частотным колебаниям переменной сети, которые вызывают колебания ионов в электролите, что приводит к быстрому нагреву.

Собственно котел состоит из корпуса с двумя электродами, погруженными в теплоноситель, которым может служить токопроводящая жидкость или электролит, чаще всего антифриз.

Электродные котлы отличаются компактностью и малым весом и обеспечивают высокую мощность нагрева. Их можно устанавливать группами, активируя один или несколько устройств по мере необходимости. Еще одно преимущество электродных котлов состоит в их стойкости к колебаниям напряжения.

Безопасный диапазон колебаний составляет 15-20%, что является значительным показателем. Однако для данного типа оборудования критически важна стабильность частоты переменного тока. Эти котлы абсолютно пожаробезопасны, так как не могут перегреваться, и при отсутствии теплоносителя они просто не включатся.

Нагрев происходит быстро. По экономическим показателям они превосходят ТЭНовые аналоги на 20%, сталкиваясь с КПД около 98%. При этом производительность можно увеличивать.

Это достигается благодаря обвязке устройства металлическими трубами, что расширяет зону ионизации теплоносителя и повышает производительность. Цена электродных котлов сравнительно невысока. В эпоху их появления их считали практически идеальными отопительными устройствами.

Однако по мере эксплуатации были выявлены некоторые недостатки. Прежде всего, это нестабильная мощность, сильно зависящая от увеличения температуры и состава токопроводящей жидкости, что вызывает колебания электропроводимости и температуры.

Автоматическое управление и регулировка электродных систем также являются настоящей проблемой.

Для котлов такого типа крайне важна чистота теплоносителя. Пренебрежение пропорциями раствора или загрязнение приводит к утрате всех преимуществ системы. Поэтому требуется регулярная коррекция химического состава электролита не реже одного раза в год.

С определенной периодичностью необходимо производить очистку теплообменника и всей системы отопления от накопившихся солевых отложений, которые образуются довольно быстро. Для установки электрической отопительной системы электродного типа в доме необходимо обеспечить наличие заземления.

Несмотря на то что эти отопительные приборы более экономичны по сравнению с ТЭНами, они не имеют высокой популярности. Различные недостатки делают их использование для отопления частного жилья менее удобным.

Индукционные отопительные котлы

Индукционные котлы являются наиболее совершенными устройствами в области электрических отопительных систем. Они работают на основе принципа электромагнитной индукции. Процесс происходит следующим образом: электрический ток проходит через первичную обмотку, которая находится в сердцевине устройства.

Ток в первичной обмотке создает индукцию напряжения во вторичной обмотке, расположенной ближе к корпусу устройства. Эта обмотка состоит из труб, образующих лабиринт, по которому циркулирует теплоноситель.

На иллюстрации показан индукционный котел и его рабочий механизм.

При замыкании вторичного контура создается резистивный нагрев проводника и, соответственно, теплоносителя. Энергетические потери отсутствуют, благодаря чему КПД данного устройства составляет почти 100%.

Нагрев жидкости проходит быстро и равномерно. Индукционные котлы отличаются высокой экономичностью, что еще более усиливается за счет самоиндукции, связанной с добавочной реактивной мощностью.

Эта мощность создается токами, которые проходят по замкнутому вторичному контуру. Дополнительная мощность довольно значительна. Есть и другая разновидность индукционного котла – вихревой индукционный нагреватель (ВИН).

В первичной обмотке этого устройства напряжение преобразуется в высокочастотное, что резко усиливает электромагнитное поле.

Из-за этого увеличивается сила тока, создаваемого полем. Основная особенность котла ВИН заключается в отсутствии вторичной обмотки; вместо этого используются все металлические части оборудования.

Эти детали изготавливаются из материалов с выраженными ферромагнитными свойствами. В результате образуются вихревые токи, что в свою очередь приводит к быстрой и практически мгновенной индукции нагрева ферромагнитных сплавов.

Индукционные котлы имеют компактные размеры, но при этом они довольно тяжелые.

Таким образом, в процессе теплообмена участвуют практически все массивные элементы корпуса, что позволяет достичь очень высокого КПД, близкого к 100%. Индукционные котлы, как и первой, так и второй разновидности, отличаются значительным весом и небольшими габаритами. Их можно устанавливать по одиночке или группами, что предоставляет ощутимые преимущества при организации отопления всего здания.

Собрать индукционный котел для дачи или небольшого загородного дома можно самостоятельно. Инструкции по его сборке, изложенные в рекомендуемой статье, помогут выбрать оптимальный вариант и правильно изготовить устройство.

К достоинствам индукционных котлов относится мгновенный нагрев. Эти устройства легко поддаются настройкам, что позволяет установить автоматизированные системы управления для точной регулировки. В плане электробезопасности и противопожарной защищенности они лучше, чем многие другие типы.

Весьма высокая эффективность индукционных приборов не снижается даже после длительного использования, так как внутри устройств не образуются солевые отложения или накипь. Высокочастотные микровибрации, возникающие при их работе, помогают предотвратить такое накопление. Поэтому для теплоносителя не предъявляется особых требований к химическому составу, и котлы к этому нечувствительны.

Использование индукционных котлов позволяет снизить расходы на электроэнергию до 40% по сравнению с другими электрическими котлами.

Еще одним важным преимуществом является долгий срок службы индукционных котлов, который может исчисляться десятилетиями. Это связано с тем, что у этого оборудования отсутствуют уязвимые узлы. Элементы электросхемы не контактируют с теплоносителем.

Проблемы могут возникнуть лишь с сварными соединениями, которые, как правило, служат долго. Экономичность является главной особенностью такого оборудования.

Практика показывает, что индукционные котлы позволяют экономить до 40% энергии по сравнению с ТЭНами и электродными аналогами. К недостаткам стоит отнести незначительный уровень вибрации, который ощущается во время работы котла.

При монтаже необходимо обратить внимание на его вес, особенно если планируется крепление на стену. Еще одним недостатком является высокая цена индукционных приборов.

Оборудование для инфракрасного отопления

Для отопления загородного дома электричеством можно использовать современные инфракрасные обогревательные системы. Их работа основана на принципе волновой передачи энергии на расстояние.

Процесс следующий: излучатель преобразует электрическую энергию в инфракрасные волны и передает их. Эти волны движутся до тех пор, пока не встретят непрозрачную поверхность.

Температурное распределение при использовании инфракрасного отопления намного комфортнее для человека, чем при традиционных методах нагрева.

Когда волны попадают на объекты, они превращаются в тепловую энергию, нагревая поверхности, которые с ними контактируют. Разогретые предметы, например, мебель, полы или стены, затем отдают тепло в окружающее пространство, подогревая воздух в помещении.

Таким образом, нагрев происходит более равномерно, а распределение температуры оказывается наиболее комфортным для человека. Практически нет потерь энергии, что обеспечивают высокий КПД инфракрасных обогревателей.

Инфракрасные системы выпускаются в различных вариантах. Особенно популярна пленка с карбоновыми излучателями внутри, которая используется для обустройства теплых полов, может быть установлена на потолке или стенах. Пленка закрывается любым отделочным материалом, что не влияет на ее функциональность.

Толщина инфракрасной пленки небольшая, и она практически незаметна под любым полиэтиленом. Система устойчива к влаге и выдерживает динамические нагрузки. Ее можно демонтировать и использовать повторно.

Также на рынке доступны инфракрасные обогреватели, такие как плоские панели различных размеров, предназначенные для установки на стены и потолки. Однако чаще они используются в качестве дополнительного отопления, а не основного.

Для установки инфракрасной системы обогрева потребуется лишь простой набор инструментов для электромонтажа, скотч и сама ИК-пленка.

Полимерная основа пленки может быть обрезана обычными ножницами. Важно: пленка подлежит разрезанию только по прямой линии и только по прозрачным полосам.

На инфракрасный пол можно укладывать любое покрытие с приемлемой теплопроводностью, включая ламинат, керамическую плитку, линолеум или ковролин.

Параллельно уложенные полосы соединяются последовательно и подключаются к источнику энергии.

Инфракрасные пленочные системы могут быть установлены на любые строительные конструкции, чаще на пол, реже на потолок.

Использование пленочного типа отопления особенно актуально для обустройства мансардного пространства. В деревянных домах это — один из наиболее безопасных электрических вариантов.

С применением инфракрасных пленок можно организовать отопление остекленных лоджий и даже открытых террас, так как ИК-лучи нагревают предметы, а не воздух.

Видео:

ЧЕМ ОТОПИТЬ ЗИМОЙ ДЕРЕВЕНСКИЙ ДОМ?! ДРОВА или ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНВЕКТОР. №364