Варианты электрического отопления дома

Электрическое отопление дома, даже при наличии газоснабжения, пользуется большой популярностью. Оно позволяет легко и быстро смонтировать систему отопления. Электрическое отопление просто в регулировке и управлении. Такие системы очень компактны и могут быть смонтированы в любом помещении дома без устройства дымохода.

Под электрическим отоплением следует понимать любые приборы и системы отопления, которые в качестве источника электроэнергии используют электричество. Возможны следующие варианты электрического отопления дома и их комбинации:

• Электрический котел и система водяного отопления;
• Теплые полы на основе кабельных и пленочных систем обогрева;
• Система теплый потолок на основе пленочных излучающих элементов;
• Индивидуальные нагревательные приборы и инфракрасные обогреватели;
• Тепловые насосы.

Электрический котел и система водяного отопления

Наибольшее распространение получили системы отопления на основе электрического котла и традиционной системы водяного отопления или отопления водяными теплыми полами, благодаря их невысокой стоимости. Данный вариант электрического отопления особенно актуален если предполагается переход на газовое отопление. В этом случае достаточно лишь заменить котел.

Расчет мощности котла отопления определяют исходя из формулы: 1 кВт тепловой мощности котла необходимо для обогрева 10 кв.м. площади помещения. Электрические котлы отопления мощностью до 7 – 10 кВт однофазные, большей мощности трехфазные.

По принципу действия электрические котлы бывают:

• Котлы с ТЭН нагревателем;
• Котлы электродного типа;
• Котлы индукционного типа.

Котлы с ТЭН нагревателем для нагрева теплоносителя используют традиционный ТЭН. В зависимости от мощности котла их может быть несколько.

Рис.1. Котел с ТЭН нагревателем.

Котлы с ТЭН нагревателем отличает не высокий КПД порядка 80% от электрической мощности, низкий срок службы ТЭНов, необходимость ежегодного обслуживания.

Котлы электродного типа нагревают теплоноситель действием переменного электрического тока на молекулы теплоносителя.

Рис.2. Электрический котел отопления электродного типа.

Электродные котлы имеют КПД близкий к 98%. Однако КПД сильно зависит от химического состава теплоносителя и снижается при отклонении его от оптимального состава. Достоинством электродных котлов является долгий срок службы и редкое техобслуживание, а также малые габариты и простота монтажа.

Котлы индукционного типа за счет тока высокой частоты нагревают все металлические элементы котла, по которым течет теплоноситель, таким образом преобразуя электричество в тепло.

Рис.3. Индукционный котел отопления.

Данный вид котлов имеет КПД близкий к 100%, что выгодно отличает его от остальных видов электрических котлов. Индукционные котлы не требуют частого обслуживания, просты в эксплуатации и монтаже. Недостатком индукционного котла является большой вес, который осложняет установку на стену.

Эклектическое отопление дома на основе электрического котла по затратам на отопление проигрывает газовому отоплению. Однако это характерно для котлов с ТЭН нагревателями. Применяя котлы электродного и индукционного типа затраты на электрическое отопление сопоставимы с затратами при использовании газового котла.

Тепловые насосы

В системе водяного отопления вместо котла отопления может использоваться тепловой насос. Тепловой насос работает на электроэнергии, так что такую систему также можно отнести к системе электрического отопления дома.

Тепловой насос — это электрический прибор, который работает по циклу Карно. Он состоит из наружного и внутреннего контура. Наружный контур собирает низко потенциальное тепло окружающей среды и за счет компрессора передает его во внутренний контур, который далее нагревает теплоноситель системы отопления.

Рис.4. Схема принципа работы теплового насоса.

Тепловой насос характеризуется коэффициентом трансформации, который в зависимости от температуры окружающего воздуха и вида теплового насоса может быть от 2 до 5. Коэффициент трансформации — это отношение выделяемой тепловой мощности к потребленной электрической. Например, при коэффициенте трансформации 4 для получения 8 кВт тепловой мощности необходимо затратить 2 кВт электрической.

Для систем электрического отопления могут применяться тепловые насосы, черпающие энергию из воздуха (воздух - вода), земли/скважины/речки/пруда (вода-вода).

Насосы типа воздух – вода эффективны при температуре окружающего воздуха не ниже – 15 градусов. Поэтому применяются только в южных регионах.

Насосы типа вода-вода не зависят от температуры окружающего воздуха, т.к. наружный контур укладывается в земле или воде, где температура не опускается ниже +4 градусов.

Для монтажа наружного контура, если он укладывается в землю необходимо около 10 соток свободной земли. При отсутствии свободной земли наружный контур устанавливается в скважину. Если по близости имеется речка или пруд, то наружный контур укладывается на дно водоема.

Рис.5. Прокладка наружного контура теплового насоса.

Особенностью работы теплового насоса являются тот факт, что чем меньше разница между температурой теплоносителя воды в наружном контуре, тем выше коэффициент трансформации. По этой причине в качестве системы отопления наиболее предпочтителен водяной теплый пол, т.к. его температура не превышает 35 градусов.

В системе электрического отопления тепловые насосы могут работать как в системе водяного отопления, так и воздушного. В этом случае тепловой насос отдает собранное тепло не теплоносителю, а воздуху в помещении за счет теплообменника.

Рис.6. Электрическая система воздушного отопления, кондиционирования и вентиляции воздуха.

На основе тепловых насосов этого типа может быть построена не только система центрального отопления дома. Но и система центрального кондиционирования и вентиляции.

Теплые полы на основе кабельных и пленочных систем обогрева

Альтернативой традиционной системе водяного отопления является система отопления на основе электрического теплого пола.

Электрический теплый пол состоит из нагревательного элемента, датчика температуры и терморегулятора. Нагревательный элемент и датчик температуры подключаются к терморегулятору, с помощью которого осуществляется питание и управление теплым полом.

Электрическое отопление дома на основе электрических теплых полов делится на 2 вида:

• Кабельные теплые полы;
• Пленочные (инфракрасные) теплые полы.

Кабельные теплые полы в качестве нагревательного элемента используют специальный кабель. Кабель укладывается в стяжку пола.

Рис.7. Кабельный электрический теплый пол.

В качестве напольного покрытия при кабельных теплых полах применяют керамическую плитку. Возможно укладывать и другие напольные покрытия, однако они снизят эффективность работы кабельного теплого пола.

Пленочный теплый пол представляет собой пленочный элемент, который не нагревается, а излучает в инфракрасном (тепловом) диапазоне электромагнитного спектра. Под действием инфракрасного излучения нагревается напольное покрытие и все предметы в помещении.

Рис.8. Инфракрасный (пленочный) электрический теплый пол.

На пленочный теплый пол может быть уложен как на стяжку, так и на деревянный пол. В качестве напольного покрытия может применяться ламинат, линолеум, ковролин. Нельзя укладывать только плитку.

Достоинство электрических теплых полов — это простота монтажа и легкость настройки системы отопления. Для управления электрическими полами достаточно настроить температуру на терморегуляторе, далее работа теплого пола будет идти в автоматическом режиме.

Недостатком электрических теплых полов является недопустимость их устройства под мебелью (шкаф, холодильник, кухонный гарнитур и пр.). Это накладывает ограничения на планировку помещения и снижает площадь обогрева.

Расчет мощности теплых полов выполняется по формуле: 150-200Вт мощности выделяемую теплым полом необходимо для отопления 1 кв.м. помещения. При расчете отопления теплыми полами следует учесть, что они должны покрывать не менее 70% площади отапливаемого помещения.

Система теплый потолок на основе пленочных излучающих элементов

Электрическое отопление дома с помощью системы теплый потолок имеет преимущества перед теплым полом, т.к. в отличие от пола вся площадь потолка может использоваться для монтажа пленки. В этом случае нагрев помещения будет более равномерным, а установка пленки не влияет на расстановку мебели.

Рис.9. Система теплый потолок.

Установка системы теплый потолок возможна только если в помещении будет подвесной потолок. Конструкция и материал подвесного потолка не влияют и не снижают эффективность работы системы отопления.

Индивидуальные нагревательные приборы и инфракрасные обогреватели

Частный дом можно не менее эффективно отапливать с помощью индивидуальных обогревателей (масленые обогреватели, тепловентиляторы, электро конвекторы, инфракрасные обогреватели). Это наиболее целесообразно если дом в холодное время года посещается нечасто.

В качестве системы электрического отопления дома наибольшее распространение получили электрические конвекторы. Они имеют малые габариты, могут быть установлены стационарно, просты в управлении и безопасны. Электрические конвекторы не имеют сильно нагретых элементов, поэтому не потребляют кислород в помещении.

Для расчета мощности электро конвектора можно использовать формулу: 100 - 150Вт электрической мощности необходимо для отопления 1кв.м. площади.

Другим безопасным и эффективном средством обогрева помещения являются инфракрасные обогреватели. Они могут быть напольные, настенные и потолочные.

Рис.10. Инфракрасный обогреватель.

Интересный вариант ИК обогревателя — это обогреватель, выполненный в виде картины. Такой отопительный прибор будет украшением любого помещения.

Рассмотренные варианты системы электрического отопления дома могут применяться индивидуально или совместно. Главным достоинством системы электрического отопления является простота монтажа системы. Конечно к тепловым насосам это не относится, но они имеют наибольшую производительность и меньшие издержки в эксплуатации. Важно то, что все описанные варианты электрического отопления дома способны решить проблему отопления как дома постоянного, так и временного проживания.