Обзор передовых технологий отопления дома

Все современные системы отопления частных домов и других жилых зданий можно условно разделить на 2 группы. К первой относятся традиционные способы обогрева, где используется единый источник тепла — котел, работающий на одном или нескольких энергоносителях. При этом тепловая энергия раздается по помещениям посредством теплоносителя – воды или воздуха. Здесь инновационные решения направлены на усовершенствование отопительного оборудования путем повышения его теплоотдачи, а также на внедрение современных средств автоматизации.

Ко второй группе следует отнести все системы, использующие новые технологии отопления с энергосберегающим оборудованием. В них не предусматривается сжигания углеводородов, из энергоносителей в обогреве дома участвует только электроэнергия. Это различные гелиосистемы, солнечные коллекторы и новейшие разновидности электрического отопления. Несмотря на всю привлекательность этих систем, большинство домовладельцев предпочитает устройство обогрева частных домов традиционными способами, а почему – рассказано в нашей статье.

Основные разновидности топлива

В современных системах отопления частных домовладений сегодня задействованы самые разные виды тепловых носителей и топлива.

Топливо

Теплота сгорания кВт/ккал

Электрическая энергия

1

864

Природный газ

9,3

8000

Сжиженный газ

12,2

10500

Каменный уголь

12,5

10800

Древесный уголь

7,8

6700

Древесные пеллеты

4,9

4200

Древесина (дрова)

2,2

1940

Самыми дорогими видами топлива принято считать солярку, мазут и сжиженный газ, а также электроэнергию, используемую котлами, конвекторами, обогревателями и излучателями. Менее затратным вариантом является использование твёрдого топлива. Самым практичным – использование природного газа

Тепловые насосы

тепловой насос

Довольное новое решение на рынке современных экономичных систем отопления. Наша с вами земля – это, по сути, бесплатный источник съема тепловой энергии. Осталось только понять, как это сделать. Для этого придумали новое решение в отоплении – тепловой насос.

Геотермальная энергия давно и вполне успешно применяется для отопления жилья в зарубежных странах. Такое оборудование хорошо сочетается с системой «тёплый пол» и помогает сэкономить на коммунальных платежах. Конструкция для обогрева включает в себя несколько составных частей:

  • зонд для сбора тепла (стандартный змеевик);
  • тепловой насос (извлечение термальной энергии);
  • отопительную систему с теплообменной камерой.

Основные виды установок: «вода-воздух», «воздух-воздух», «вода-вода», «грунт-вода» и «воздух-вода». Последний вариант относится к категории бюджетных, не требующих проведения слишком дорогих земляных работ. Минимальный срок окупаемости такого оборудования составляет пять лет.

Применение теплового насоса с фанкойлами обеспечивает в частных домовладениях комфортный микроклимат на базе одного оборудования в круглогодичном режиме. Связка теплообменника и вентилятора с насосным оборудованием может дополняться специальными фильтрами, пультами управления выносного или встроенного типа.

Коэффициент преобразования у таких устройств может достигать значения 1 к 6. То есть затрачивая 1 КВт электроэнергии можно получить 6 КВт тепловой энергии.

схема теплового насоса

Современные радиаторы отопления

Самый распространённый вид теплового оборудования различается показателями мощности и межосевым расстоянием. Традиционными считаются чугунные, алюминиевые, стальные, медные и биметаллические отопительные радиаторы. В последние годы возрос интерес к относительно новым конструкциям для систем автономного отопления, относящимся к категории стальных и медно-алюминиевых конвекторов.

Медно-алюминиевые конвекторы

медно-алюминиевый конвектор изотерм

Благодаря высокой тепловой отдаче и малой инерционности (быстрому остыванию) медно-алюминиевыми конвекторами обеспечивается максимально точный контроль температурного режима в помещении, а также снижаются топливные расходы. В подобных конструкциях учтено взаимодействие алюминия с медью, поэтому между металлами используются нейтральные переходники.

Настенные и напольные конвекторы представляют собой медную трубку с напаянными алюминиевыми пластинами. Внутри корпуса есть отверстия, чем объясняется быстрая и беспрепятственная конвекция воздушных масс. Конвекторы внешним видом напоминают традиционные цельные радиаторы, но отличаются большей производительностью, а также длительным сроком эксплуатации и достойной теплопроводностью.

Современные медно-алюминиевые приборы завоевали популярность в странах Европы, особенно в регионах с мягким климатом. За счет своих особенностей, способны отдавать тепло при температуре теплоносителя в 35 градусов (обычные радиаторы начинают это делать с 50-60 градусов). По-настоящему новое решение в системах отопления.

Стальные конвекторы

регулировка температуры радиаторов

Сертифицированные стальные панельные конструкции применяются в организации двух- и однотрубных систем водяного отопления частных домовладений, оснащаются концевыми или проходными нагревательными элементами. Современные модели характеризуются возможностью подключения терморегуляторов, обеспечивающих автоматическое поддержание в помещении заданного температурного режима.

По своим характеристикам уступают медно-алюминиевым конвекторам, но при этом имеют ряд достоинств, из-за которых их и покупают.

Современные котлы отопления

Котловое оборудование по-прежнему востребовано, но на смену традиционным агрегатам в отопления пришли новые устройства, соответствующие всем критерием качества и обладающие очень достойными техническими характеристиками.

Конденсационный котёл

принцип работы конденсационного котла

Работа нового типа теплового генератора базируется на образовании углекислого газа и воды в процессе сгорания топлива с высвобождением большого количества энергии. Конструкция такого котла включает в себя камеру сгорания с горелкой, систему топливной подачи и вентилятор для нагнетания воздуха, а также камеру доохлаждения и резервуар, в котором собирается конденсат.

Показатели КПД газового конденсационного котла достигают 97% (у традиционных максимум 93%), что заметно превосходит аналогичные данные оборудования, работающего с применением жидкого и твёрдого топлива. Таким образом можно добиться не только максимальной эффективности работы отопительной автономной системы, но и сделать потребление энергоресурсов максимально экономичным.

Многие страны Европы отказываются от использования традиционных газовых котлов и переходят на современное новое решение в системах отопления – на конденсационные котлы.

Настенные газовые котлы

одноконтурный газовый котел

Напольные версии используются в последнее время всё реже. Актуальным становится монтаж настенных моделей, работающих на сжиженном или магистральном газе. Он обеспечивает не только обогрев помещений, но и бесперебойное горячее водоснабжение дома. Оборудование настенного типа обладает рядом преимуществ, среди которых компактные размеры и вполне современный дизайн.

С конструктивной точки зрения различаются устройства с открытой и закрытой камерой сгорания в одно- и двухконтурном исполнении. При выборе модели целесообразно ориентироваться на показатели мощности агрегата, его габариты (особенно актуально в небольших помещениях), а также наличие необходимого функционала.

По экономичности с настенными газовыми котлами могут тягаться только конденсационные котлы, но и стоят они достаточно дорого.

Электрический котёл с автоматикой

электрический котел protherm

Последнее слово в обустройстве системы обогрева загородного дома – это электрические котлы, оснащённые погодозависимой автоматикой или опцией автоматического повышения/понижения мощности. Целый комплекс дополнительного дорогостоящего оборудования обеспечивает управление расходом топлива, а также предупреждает излишнее охлаждение или сильный перегрев воздуха в помещении.

Стоимость таких котлов достаточно высокая, но и преимущества эксплуатации вполне очевидны. Отсутствует необходимость регулярно вручную изменять параметры температурного режима в зависимости от погодных условий. Хорошо зарекомендовавшие себя модели долговечны и просты в обслуживании, отличаются высокой степенью надёжности и безопасны в эксплуатации.

Угольные котлы бункерного типа

Если взглянуть на новые решения в системах отопления на базе угольных котлов, то тут выделяются бункерные решения. Твёрдотопливные агрегаты бункерного типа различаются вместимостью встроенного топливного резервуара и другими немаловажными техническими характеристиками. Высокий спрос на такие модели обусловлен автоматическим шнековым механизмом топливной подачи, принудительным нагнетанием воздуха и удалением продуктов сгорания, функцией самоочистки.

В устройствах нового типа бесперебойную работу обеспечивает микропроцессорный контроллер и система электророзжига. При порционной подаче топлива происходит его полное сгорание и наблюдается минимальное количество недогара с максимально тепловой отдачей. Бункерное оборудование чаще всего оснащается ретортной горелкой или горелочным устройством АКМ.

Современная лучевая разводка отопления

лучевая система отопления дома

Если говорить об относительно новых схемах систем отопления, то можно выделить лучевую. Проектирование отопления в частном доме подразумевает грамотный выбор разводки системы. В подобных условиях предпочтение рекомендуется отдавать лучевой схеме с автоматизацией обогрева помещений и использованием доступных энергетических ресурсов.

Преимущества такого варианта заключаются в одинаковом диаметре всех труб, минимальном количестве фитингов и сбалансированности обогрева. Благодаря гидравлической стабильности данный вид отопительной системы является более надёжным и пригодным для ремонта без слива теплоносителя.

По сути, это разновидность проверенной двухтрубной системы, с той лишь разницей, что к каждому прибору идет своя подача и обратка, а центром всего этого выступает распределительный коллектор. Он такой же, как в теплом поле.

Эволюция традиционных систем и котлов

В советские времена, когда никто не озабочивался стоимостью энергоносителей, отопительное оборудование и системы были достаточно примитивны, хотя делались весьма надежно и прослужили немало лет. Сейчас приоритеты изменились, стали актуальными современные энергосберегающие технологии, позволяющие экономить постоянно дорожающие энергоносители.

инновационные решения систем отопления

Благодаря этому традиционные системы стали совершеннее за счет внедрения таких решений:

  • повышение КПД всех котельных установок, исключая электрические, поскольку их эффективность и без того очень высока (98—99%);
  • использование новых материалов и технологий для изготовления радиаторов отопления;
  • внедрения современных средств автоматики, управляющей работой систем в зависимости от погодных условий и времени суток, в том числе и дистанционно;
  • применение низкотемпературных отопительных сетей – водяных теплых полов с автоматическим регулированием нагрева;
  • реализация отбора тепла от выбрасываемого вытяжного воздуха при воздушном отоплении зданий (рекуперация).

Ярким примером энергосберегающего газового оборудования являются конденсационные котлы, где установлены самые современные теплообменники. Дело в том, что при сгорании метана образуется вода, которая тут же испаряется в пламени горелки и таким образом отнимает часть выделяемого тепла. Теплообменник конденсационного котла устроен так, чтобы заставлять пары конденсироваться и отдавать эту энергию обратно. За счет такого инновационного решения КПД теплогенератора достигает 96%.

инновации в отоплении частного дома

Претерпели изменения и горелочные устройства, теперь они умеют самостоятельно дозировать количество топлива и воздуха, а также автоматически менять интенсивность горения. Это касается и твердотопливных котлов, сжигающих древесные гранулы – пеллеты. Благодаря чистоте данного вида твердого топлива, полной автоматизации процесса и развитой поверхности теплообмена современный пеллетный котел может работать с эффективностью до 85%.

твердотопливный котел на пеллетах

Повышение КПД обычных дровяных котлов для обогрева частных домов может быть достигнуто только за счет отбора тепла у дымовых газов, средний показатель этих агрегатов составляет 70—75%.

Современные отопительные приборы изготавливаются из лучших теплопроводящих материалов – алюминиевого сплава и стали, хотя и у чугунных батарей в стиле ретро еще остается множество поклонников. Настоящая новинка в сфере отопления – водяные плинтусные конвекторы, выполненные из медных пластин и очень эффективно передающие тепло в помещения частного дома.

водяные плинтусные конвекторы

О теплых полах и воздушном отоплении

Широко применяющиеся напольные системы отопления нельзя назвать такими уж новыми. Но они проявили себя на практике как весьма экономичные и вот почему:

  • теплоноситель в контурах теплого пола греется не более, чем до 45 °С;
  • нагрев комнаты происходит всей поверхностью пола;
  • система хорошо поддается управлению современными средствами автоматизации;
  • нагретая стяжка долго сохраняет тепло после отключения нагрева.

напольные системы отопления

Примечание. Помимо того, что теплый пол эффективно использует тепло, он обеспечивает его подачу в нижнюю зону помещения, что очень комфортно для находящихся там людей.

Современные решения в части воздушного обогрева зданий заключаются в том, чтобы не терять тепло, затраченное на нагрев вентиляционного воздуха. Отбор тепла у вытяжного воздуха осуществляется специальными теплообменниками – рекуператорами. Это действительно инновации в отоплении, поскольку они в состоянии вернуть до 80% затраченной энергии и передать ее приточному воздуху, существенно экономя энергоносители.

рекуператор воздуха

Новейшие отопительные системы

Пример довольно доступной и в то же время эффективной системы, подходящей как для загородного дома, так и для квартиры, – электрический теплый пол. Понеся сравнительно небольшие расходы на устройство такого обогрева, можно обеспечить жилище теплом и не покупать никаких котлов. Недостаток один — стоимость электроэнергии. Но учитывая, что современный напольный обогрев довольно экономичен, да при наличии многотарифного счетчика данный вариант может оказаться приемлемым.

современный напольный обогрев

Для справки. При устройстве электрического теплого пола используется 2 вида нагревателей: тонкая полимерная пленка с нанесенными углеродными элементами либо греющий кабель.

В южных регионах с высокой солнечной активностью неплохо себя показывает еще одна современная отопительная система. Это водяные солнечные коллекторы, устанавливаемые на кровле зданий или других открытых местах. В них с минимальными потерями вода нагревается напрямую от солнца, после чего подается в дом. Одна беда – коллекторы абсолютно бесполезны ночью, а также в северных регионах.

водяные солнечные коллекторы

Различные гелиосистемы, берущие тепло от земли, воды и воздуха и передающие его в частный дом – это установки, в которых реализованы самые современные технологии отопления. Расходуя всего 3—5 кВт электроэнергии, эти агрегаты способны «перекачать» извне в 5—10 раз больше тепла, отсюда и название – тепловые насосы. Дальше с помощью этой тепловой энергии можно нагревать теплоноситель или воздух, — на ваше усмотрение.

воздушный насос для отопления частного дома

Примером воздушного теплового насоса может служить обычный кондиционер, принцип работы у них одинаков. Только гелиосистема одинаково хорошо обогревает загородный дом зимой и охлаждает летом.

Принципы новых методик отопления

Комбинированная система отопления частного дома

Комбинированная система отопления частного дома

Любые инновационные технологии в отоплении должны улучшать систему, ее показатели и комфорт эксплуатации. Существует несколько областей развития, которые определяют будущие тенденции в организации автономного отопления дома.

Наиболее популярной является модернизация текущих классических схем, а в частности – отдельных компонентов. В первую очередь это касается котлов отопления. Повышение эффективности работы (КПД), максимальная автономность и экономичность – вот главные показатели при выборе современного котла.

Но кроме этого новые технологии отопления загородного дома включают в себя следующие направления:

  • Использование альтернативных источников тепла – геотермальное отопление, солнечные коллекторы и т.д.;
  • Усовершенствование традиционных схем отопления. В особенности это касается систем, которые используют электричество в качестве основного источника тепловой энергии;
  • Новые материалы изготовления радиаторов и трубопроводов, модернизация конструкций отопительных приборов.

Не всегда предлагаемые новые технологии отопления частного дома являются по-настоящему эффективными. Но есть уже проверенные методики улучшения характеристик системы поддержания оптимальной температуры при работе автономного отопления.

Солнечные коллекторы или геотермальное отопление могут устанавливаться лишь в качестве вспомогательных систем. Учитывая суровые зимы, они не способны поднять температуру в помещении до требуемого уровня.

Инфракрасное отопление дома

Пленочное отопление частного дома

Пленочное отопление частного дома

Как наиболее эффективно преобразовать электрическую энергию в тепловую? Идеальный вариант – генерирование ИК лучей в диапазоне волн от 10-15 мкм. Для этого используют специальные резистивные элементы, изготовленные из карбона. Современная финская технология отопления применяет именно такой тип обогревателей.

Они представляют собой полимерную вспененную основу с нанесенным слоем фольги. На ее поверхности располагаются резистивные элементы, которые при подключении электрического тока излучают ИК волны. Эти современные технологии отопления не возможны без электронного блока управления – они предназначены для регулировки мощности в зависимости от температурных параметров в помещении и установок пользователя

Конструкция ПлЭн

По схеме финской технологии отопления монтаж выполняется на потолок в комнате. Таким образом достигается максимальный нагрев всего объема помещения. Боковой монтаж менее эффективен. Но в отличие от технологии монтажа отопления из полипропиленовых труб, установка ПлЭн требует обязательного утепления потолка и стен. Помимо этого нужно учитывать такие особенности ИК отопления:

  • Максимальный уровень нагрева пленки составляет около 40-50°С;
  • Тепловые потери в здании не должны превышать нормативных. В противном случае нагрев воздуха не будет выше 16-17°С;
  • Технология установки радиаторов отопления предусматривает относительно небольшую площадь батарей. Для эффективности работы ПлЭн площадь покрытия потолка должна достигать 60-70% от общей;
  • В отличие от технологии монтажа водяного отопления для ИК не нужно устанавливать котлы, трубопроводы и другие элементы системы.

Но почему же ПлЭн не получил столь широкого развития? Несмотря на то, что оно относится к инновационным технологиям в отоплении, степень нагрева воздуха в жилом здании во многих случаях остается неудовлетворительной. Это объясняется большими тепловыми потерями.

Размеры ПлЭн, мм Мощность, Вт Стоимость, руб.
600*500 66 285
1800*500 198 855
2500*500 264 1140
3000*500 330 1425

К тому же нужно учитывать инертность этой системы, что во многих случаях недопустимо для новых технологий отопления загородного дома. Выход на нормальный режим может продлиться от 2-х до 4-х недель.

Фактическая тепловая мощность пленочного нагревателя отличается от номинальной на 10-15%. Это нужно учитывать при расчете площади покрытия.


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий