Энергосберегающие отопительные системы

Отопление домов и предприятий стоит немалых средств, особенно в условиях холодного климата, и с каждым годом тарифы на отопление только повышаются. Но всем хочется жить в тепле и уюте, поэтому многие стали искать варианты систем, которые обеспечивают энергосберегающее отопление. И таких систем, надо сказать, существует довольно много и все имеют свои особенности. Некоторые системы более экологичны, другие менее экологичны и работают на невозобновляемых источниках энергии. Одни больше подходят для строительства новых домов, другие — для модернизации существующих зданий.

Приоритет энергоэффективности

Перед покупкой и установкой системы отопления дома надо помнить, что для начала можно быстро и недорого повысить комфорт и сэкономить при помощи повышения энергоэффективности самого здания. Это требует ряда относительно простых шагов, самые важные из которых – это хорошая теплоизоляция стен, потолков, полов, дверей и окон.

Можно нанять профессионального энергоаудитора, который произведет полный анализ дома на предмет теплозащиты дома и его энергопотребления. Особенно в данном случае полезна тепловизионная съемка, которая позволяет определять места интенсивных теплопотерь. После того как эти места выявлены, можно выполнить их более тщательную изоляцию.

Чтобы еще больше повысить энергоэффективность дома, можно выполнить его дополнительную изоляцию, которая превышает текущие нормативные требования. Это позволит еще снизить затраты на отопление в холодное время года и повысить энергосбережение.

В основном изоляцию достаточно просто можно добавить в чердачное перекрытие, утеплить пол по лагам, добавить изоляцию в стены. На окна можно установить ставни, которые в темное время суток позволят снизить потерю тепла через окна.

Энергоэффективные печи и котлы

После тщательной теплоизоляции дома пора разобраться в энергосберегающих вариантах отопления. Один из простых и довольно экологичных вариантов – это установка энергоэффективного котла, газовой печи или масляной печи вместо существующего обогревателя. Печи оснащаются системой воздуховодов, которая обеспечивает подачу нагретого воздуха в каждую комнату. Из котлов подается горячая вода в радиаторы или теплые полы, создавая лучистое тепло.

К счастью, в последнее время эффективность печей и котлов резко возросли. Сейчас вполне реально приобрести котел с КПД от 90 до 94 %. Так что если у вас имеется котел, которому больше 10 лет, его можно заменить на более эффективный агрегат и в последствии сэкономить.

Первое, на что стоит обратить внимание – это вентиляция котла или печи. Котел или печь с герметичной камерой сгорания должен вентилироваться наружным воздухом. (В старых печах всасывался внутренний воздух). Вентиляция наружным воздухом имеет два существенных преимущества: значительно снижается вероятность загрязнения воздуха внутри помещений и уменьшается проникновение холодного воздуха в дом в холодное время года.

Лучше отдать предпочтение обогревателю с электрическим поджигом вместо обогревателя с запальным пламенем; первый вариант является более эффективным. Обратите также внимание на другие возможности обогревателя, в том числе эффективный теплообменник и конденсатор, они позволяют сэкономить деньги и снижать потребление топлива и загрязнение окружающей среды.

Хотя энергоэффективные котлы и печи работают за счет сжигания ископаемого топлива – природного газа, пропана или мазута, они используют меньше топлива, чем их предшественники, и, таким образом, гораздо меньше загрязняют окружающую среду. И, надо отметить, их установка в реконструируемый дом дешевле, по сравнению с другими вариантами систем отопления, которые будут тут обсуждаться.

Дровяное отопление

Древесина является возобновляемым ресурсом, доступным и распространенным. Даже в городах и поселках можно найти множество горючих материалов, таких как обрезанные сучья и древесные отходы. Эти материалы можно использовать в дровяных печках, представляющих собой сварную конструкцию из стали или сборную конструкцию из чугуна. В некоторых дровяных печах имеются двойные стенки. В них также часто имеются вентиляторы, которые улучшают циркуляцию воздуха и повышают эффективность работы печи.

Современные дровяные печи гораздо более эффективны и производят гораздо меньше загрязнения, чем их предшественники. Однако при этом дровяные печи являются наиболее «грязными» из всех нагревателей, работающих на возобновляемых источниках энергии.

Дровяные печи также требуют значительного объема работ, особенно если древесина добывается самостоятельно. Дерево надо срубить, наколоть дрова, сложить их, а потом еще донести до печи. Кроме того, еженедельно печь необходимо очищать от золы. Дровяные печи также являются самыми опасными из всех обогревателей, работающих на возобновляемых источниках энергии. При нерегулярной чистке дымоходов и неправильном их исполнении они могут вызвать пожары в доме.

Еще один важный недостаток дровяных печей связан с тем, что они обогревают прежде всего комнату, в которой расположены. Воздух в других комнатах и на других этажах может оставаться холодным.

Выбирая дровяную печь, лучше искать наиболее эффективную и чистую при горении модель. И чтобы установить дровяную печь в городском жилье, потребуется оформление большого количества документов.

Некоторые дровяные печи оснащены каталитическими нейтрализаторами, которые обеспечивают сжигание недогоревших жидкостей и газов. Эти углеводороды содержат значительное количество энергии, поэтому их сжигание может значительно увеличить эффективность работы дровяной печи. Сжигание газов в каталитической горелке также уменьшает накопление креозота и риск возникновения пожара. Однако надо учитывать, что катализаторы могут требовать частой замены, так что обратите на это внимание перед тем, как тратить средства на подобную печь.

В других дровяных печах вместо каталитического нейтрализатора имеются специальные перегородки, располагающиеся над камерой сгорания и направляющие оставшиеся газы и жидкости обратно в огонь, где они могут сгореть. Такая конструкция помогает повысить энергоэффекисность печи и сократить накопление креозота.

Для обеспечения более равномерного нагрева, можно рассмотреть вариант установки газо-дровяной печи, в которой наряду с древесиной используются, например, природный газ. Тепло от дровяных печей распределяется, как правило, через систему воздуховодов, как в системах воздушного отопления.

Также некоторые люди предпочитают устанавливать уличные дровяные печи, хотя они не столь эффективны, как внутридомовые печи. Эти печи менее пожароопасные и проще в техническом обслуживании. Уличные печи нагревают воду, которая циркулирует через теплообменник печи и обогревает дом.

Тепловые насосы

Тепловой насос — один из наиболее эффективных и наименее вредных для окружающей среды вариантов энергосберегающего отопления домов. Тепловые насосы бывают двух видов: воздушные и геотермальные.

Воздушные тепловые насосы отводят тепло из атмосферы (даже в холодные дни до -20°С). Они способны извлекать тепло с помощью холодильной технологии, а затем распределить его по всему дому, как правило, с помощью системы воздуховодов.

Геотермальные тепловые насосы используют тепло земли с помощью труб, проложенных горизонтально кольцами в грунте ниже глубины промерзания (обычно от 1,2 м) или в вертикально пробуренных скважинах глубиной до 200 м (когда площадь участка слишком мала для расположения горизонтальных труб).

Тепловые насосы работают на электроэнергии, но поскольку они извлекают тепло непосредственно из воздуха или земли, то они являются чрезвычайно энргоэффективными. Как правило, на каждый 1 Вт электрической энергии, потребляемой воздушным тепловым насосом, получается 3 Вт тепловой энергии. Для геотермальной системы это соотношение примерно 1Вт к 4 Вт.

Более того, тепловые насосы могут работать в обратном режиме, в котором охлаждают здание. То есть, в летнее время эти системы сбрасывают тепло из здания в окружающую среду. Геотермальные системы также могут оснащаться водонагревателем, однако вода обычно не нагревается более +50°С — +60°С.

Сами тепловые насосы не сжигают ископаемого топлива, хотя электричество, используемое для их работы, может быть получено за счет сжигания угля, природного газа или атомных электростанций. Поскольку топливо не сжигается внутри дома, эти системы не создают загрязнение воздуха внутри помещений и не вызывают пожаров в доме. В то время как оба типа тепловых насосов подходят для новых и реконструируемых зданий, в существующие дома гораздо проще установить воздушные тепловые насосы.

Один из распространенных типов воздушных тепловых насосов, обеспечивающий нагрев и охлаждение, известен как «мини сплит», так его назвали потому, что в нем есть наружный блок и один или несколько внутренних блоков, которые обеспечивают поступление горячего или холодного воздуха, в зависимости от сезона. Это относительно легкая и недорогая установка, не требующая воздуховодов.

Геотермальные тепловые насосы стоят дороже, чем обычные системы отопления и охлаждения в связи с необходимостью прокладки трубопровода в земле. Но они значительно более эффективны, чем воздушные тепловые насосы, поэтому могут стать более экономически выгодными в долгосрочной перспективе.

Недостатком тепловых насосов является обратная зависимость их эффективности от разницы температур между источником и потребителем. Поэтому при низких температурах нужно использовать оборудование со значительной избыточной мощностью, либо использовать дополнительный способ отопления дома, например, энергоэффективные печи и котлы.

Солнечные воздушные коллекторы

Солнечный воздушный коллектор — один из самых простых и наиболее экономически эффективных способов обогрева дома, который обычно используется в качестве дополнительного источника тепла. Коллекторы в основном устанавливаются на южной стороне дома. Зимой солнце светит под низким углом на коллектор и нагревает его. Если температура внутри устройства достигает определенного предела, то начинает работать маленький вентилятор. Воздух из помещения проходит через коллектор, нагревается и поступает обратно в дом. Один воздушный коллектор может нагревать около 45 м2, в зависимости от количества солнечного света, которое имеется в зимнее время, и энергоэффективности здания.

Солнечные воздушные коллекторы являются эффективными и достаточно недорогими устройствами. При наличии хороших плотницких и строительных навыков их можно установить самостоятельно, и даже можно сделать своими руками.

Коллекторы можно устанавливать в новых или реконструируемых домах. Эти системы имеют низкие эксплуатационные расходы и долговечны. Они также предлагают существенную отдачу от вложенных средств, что делает их одним из самых рентабельных и экологичных вариантов отопления домов. Однако, перед тем как приобрести систему, необходимо рассчитать размеры конкретной системы и ожидаемую мощность. Одни модели коллекторов оснащаются солнечными модулями для производства электроэнергии, другие могут потребовать подключения в электросеть, хотя их потребление энергии будет незначительно.

Водяные солнечные коллекторы

Солнечные системы горячего водоснабжения состоят из солнечных коллекторов, которые обычно устанавливаются на крыше дома, накопительного бака (как правило, расположенного в подвале или подсобном помещении) и труб, которые соединяют их. Жидкий теплоноситель (вода или нетоксичный антифриз (пропиленгликоль)) циркулирует при помощи насоса через солнечные коллекторы, где он нагревается от солнца. Затем он попадает обратно в резервуар, где через теплообменник тепло передается в воду в другом резервуаре, из которого она используется в доме.

Большее количество солнечных коллекторов и установка больших резервуаров позволяет использовать данную систему для обогрева домов. Солнечные тепловые системы можно подключить в новый или существующий теплый пол или приточную системы. Хотя для получения более высокой температура воды для лучистого отопления пола нужны специальные высокотемпературные коллекторы.

Солнечные системы отопления дома хорошо работают в разном климате, они тихие и не способствуют загрязнению воздуха внутри помещений. Они могут устанавливаться как в новых зданиях, так и в реконструируемых, требуют мало электроэнергии для работы насосов и электронных систем управления. Однако перед установкой надо тщательно проверить экономическую эффективность установки в конкретном районе.

Одним из основных недостатков солнечных систем теплового нагрева является то, что они производят избыток горячей воды в солнечное время года. Иногда избыточное тепло сбрасывают при помощи специально трубопровода, зарытого в землю. В местности с короткой зимой и жарким летом подобная система может оказаться большой проблемой в теплое время года.

Пассивное солнечное отопление

Один из самых экономичных способов обогрева нового дома — использование пассивного солнечного отопления. Это отопление осуществляется без использования механических устройств, таких как насосы, приводы или вентиляторы. Оно не требует проведения труб и электричества, только ясную погоду и низкое зимнее солнце, чтобы тепло, поступающее из окон на южной стороне, согревало дом в течение зимних месяцев. Внутреннее тепло, как правило, поглощается в течение дня бетонными полами, гипсовыми или кирпичными стенами и выпускается в ночное время, поддерживая комфортную температуру в доме.

Пассивный солнечный дом должен быть герметичным и иметь хорошую теплоизоляцию. Для этого используются специальные низкоэмиссионное (энергоэффективные) окна, которые сохраняют полученное тепло в зимний период и отражают тепло извне летом.

Пассивный солнечный дизайн позволяет экономить от 50 до 80 % на отопительных расходах в солнечных местностях. К сожалению, в условиях российского климата данная схема работает плохо. Через окна теряется гораздо больше тепла, чем поступает с солнцем. Понятно, что данный способ подходит для строительства нового дома, и он должен быть предусмотрен в проекте с самого начала. Добавить функции пассивного солнечного отопления в существующий дом намного сложнее. Строительство такого дома обойдется дороже, чем обычного, но в перспективе позволит значительно сэкономить на отоплении.

На самом деле существует множество вариантов систем отопления, поэтому самая большая проблема – это выбор самого оптимального. Но использование энергосберегающего отопления дома и более экологически безопасных технологий стоят потраченных усилий на выбор, приобретение и установку.