Как экономно отапливать свой дом - источники энергии

Мы продолжаем цикл статей об энергоэффективности и рассмотрим плюсы и минусы самых популярных и доступных источников энергии для отопления частного дома. Результатом станет таблица, которая наглядно продемонстрирует эффективность и экономичность таких источников тепла, как уголь, дрова, пеллеты, газ и электроэнергия. В этой статье мы также постараемся развеять всеобщее заблуждение относительно огромной выгоды от твердотопливного котла и раскроем экономическую выгоду от электрокотлов, конденсационных газовых, тепловых насосов и даже кондиционеров.

Твердотопливные котлы работают по принципу печки «натопил и остывает». Топливо может гореть долго, это комфортно, однако его КПД снижается. При максимальной скорости сгорания топлива температура будет максимальной, и КПД соответственно.

Каждые три-семь дней твердотопливный котел необходимо вычищать, а жаротрубные стальные котлы необходимо чистить раз в три дня в зависимости от зольности топлива.

Также важно отметить, что твердотопливные котлы – это оборудование повышенной опасности, потому что, когда пропадает электроснабжение, котел необходимо охладить либо использовать резервный источник электропитания, ведь топливо не перестает гореть и выделять тепло, даже если перекрыть доступ кислорода.

При неправильной эксплуатации или некомпетентном монтаже оборудования может возникать температурный перекос теплообменника, который приведет к трещинам в чугуне и полной его замене, кроме того, такая опасность характерна для крупных котлов с глубокой топкой.

Безусловно, если у вас рядом лес и за дрова не приходится платить, отопление дома деревом – это превосходный вариант, самый экономный.

Однако если дрова покупные, то вам стоит знать следующее:

• все твердотопливные котлы выходят на паспортный КПД при влажности дров 20-15%;

• дрова в продаже имеют влажность не менее 30-40%;

• 

  свежесрубленное и наколотое полено должно сушиться 15-18 месяцев для падения влажность до 20%;

• дрова дорожают по мере того, как население переходит на твердотопливные котлы, сейчас цена древесины составляет около 400-600 грн/м³ (около 1 грн/кг).

Особенно эффективным будет пиролизный котел, который имеет на 5-12% выше КПД благодаря полному использованию энергии химических связей сложных органических веществ, однако он намного более прихотлив к качеству топлива и цена такого котла выше.

Пиролиз (от др.-греч. πῦρ – огонь, жар и λύσις – разложение, распад) – термическое разложение органических и многих неорганических соединений. В узком смысле – разложение органических природных соединений при недостатке кислорода (древесины, нефтепродуктов и прочего).

Каменный уголь имеет большую удельную теплоту сгорания, поэтому котел выйдет на больший КПД, чем на дереве, и будет гореть дольше.

В последнее время, после оккупации Россией Донбасса, уголь стал более дефицитным товаром, и цена на него несколько выросла. Однако в некоторых регионах уголь всегда будет оставаться основным источником тепла.  

Большим минусом угля является его не экологичность. Страны и города, которые используют уголь как основной источник топлива для генерации электроэнергии и обогрева частных домов, очень часто страдают от смога и проблем, связанных с экологией.

К примеру, Польша до сих пор 96% тепловой и электрической энергии генерирует с угля. Также, если золу и пепел от дров и пеллет можно использовать в качестве удобрения, пепел и шлак, которые образуются в результате сгорания угля, необходимо утилизировать. Большим минусом угля является его не экологичность.

Страны и города, которые используют уголь как основной источник топлива для генерации электроэнергии и обогрева частных домов, очень часто страдают от смога и проблем, связанных с экологией. 

Только с помощью пеллетной горелки и шнековой подачи можно организовать бесперебойное и комфортное отопление с помощью твердотопливного котла, однако специальные пеллетные котлы с бункером, шнеком и турбомодулем достаточно дороги, хотя и более безопасны для владельца.

Самым большим подводным камнем для владельцев пеллетного котла является низкое качество пеллет. Зачастую дешевые пеллеты состоят из макухи, жмыха, стеблей подсолнечника, кукурузы и других отходов сельхозпроизводства. Такие пеллеты имеют большую зольность, часто – повышенную влажность.

Иногда недобросовестные производители добавляют в свои пеллеты песок.

Качественная пеллета – древесная – всегда будет дороже, однако котел на ней прослужит дольше. Хорошая пеллета твердая, блестящая, однородная по размеру и не крошится в руках. 

На сегодня для большинства домов и коттеджей газ является основным источником тепла. Газ прост и удобен в эксплуатации, газовые котлы очень компактны, а их работа полностью автоматизирована. Безусловно, это самый удобный источник тепла. Минус единственный – газовая зависимость от агрессора и постоянное подорожание. Со средины 90-х в Западной Европе начался массовый переход на конденсационные котлы.

На сегодняшний день в таких странах, как Бельгия, Великобритания, Португалия и др., разрешено использование только таких котлов. Экономия газа с таким котлом составит до 50% (больше о конденсационных котлах вы найдете в прошлом номере за май 2015 г.).

Газовые котлы абсолютно безопасны. Много численные датчики, контроллеры и системы безопасности оберегают котлы от перегрева, утечек газа, пропадания тяги, отрыва пламени, пропадания газа, холостой работы и прочих факторов.

Термостаты, программаторы для газовых котлов способны экономить до 25% газа благодаря уменьшению потребления газа за счет предотвращения перегрева дома. Также можно запрограммировать снижение температуры на 3-5 ^оС в то время, когда Вы спите либо на работе. Такой простой прибор за 20-30 USD окупит себя на протяжении 1-2 месяцев.

Vaillant CalorMATIC 370	Salus RT300	Auraton 2030

КПД электрокотла равен 98%, инвестиции, необходимые для установки такого котла небольшой мощности, минимальны, пользование самое безопасное и простое, а ремонт будет стоить дешево. Стоимость отопления дома электрокотлом можно очень просто рассчитать благодаря стабильно высокому КПД.

Вообще, электрокотел – это простое и надежное оборудование, у него есть всего два минуса – необходимость в подключении силовой линии (для котлов мощностью более 9 кВт необходимо подключение 3-фазной линии на 380В) и высокая цена электроэнергии.

Особенно выгодными будет электрокотел для тех владельцев домов, у кого установлен 3-фазный счетчик. К сожалению, не так много хозяйств могут похвастаться таким счетчиком.

ТЕПЛОВОЙ НАСОС

В последние время кондиционеры и тепловые насосы становятся все более и более популярными для отопления дома. Действуют они по принципу холодильника: отбирают тепло у внешней среды и передают его теплоносителю, который обогревает дом. Эффективность такого процесса зависит от температуры внешней среды, чем выше она, тем легче, соответственно, забирать у нее тепло. 

КПД тепловых насосов и кондиционеров по сравнению с электрокотлом выше в два-пять раз (в зависимости от температуры воздуха). Понятно, что КПД не бывает выше 100%, поэтому был введен параметр СОР - соотношение затраченной и полученной энергии. Для большинства тепловых насосов СОР составляет около 3.5-4 при 0оС и падает до 1 при -10оС.

Средняя температура на протяжении отопительного периода в Украине составляет +1оС, поэтому частичное отопление дома тепловым насосом либо кондиционером будет очень эффективным при комбинации с газовым котлом в более холодное время и сэкономит значительную сумму средств.

В то же время тепловые насосы имеют несколько минусов: высокая стоимость, специальные условия размещения внешнего блока теплового насоса, крупные габариты  для мощных моделей (более 10 кВт).

Подключается тепловой насос к обычной системе обогрева, где теплоноситель – вода. Также тепловые насосы могут использовать не только энергию воздуха (система воздух-вода), но и энергию воды (вода-вода) и земли (рассол-вода). Последние два источника энергии мы рассмотрим в следующих статьях.

Обязательно стоит отметить, что обогрев дома кондиционером не будет комфортным без дополнительного увлажнения воздуха.

ВЫВОДЫ

Таблица 1. Стоимость отопления в зависимости от источника энергии

Таблица 2. Стоимость системы отопления в зависимости от источника энергии

*Расчет стоимости оборудования для отопления дома площадью около 200 км². В расчет не берутся радиаторы и коммуникации. Цены на оборудование европейских производителей.