Расход и схема электрического отопления в частном доме

Основные варианты современных электрокотлов

Итак, в основе работы всех электрокотлов лежит один и тот же принцип, а вот реализуется он по-разному. Известны три вида электрокотлов:

Агрегаты с ТЭНами

Роль нагревательного элемента в таком котле играет спираль из нихрома или другого сплава, которая без всяких ухищрений просто подключается к электросети. Спираль помещена в изогнутую металлическую трубку и засыпана кварцевым песком. Вся конструкция называется трубчатым электронагревателем или сокращенно – ТЭНом.

Электрокотел с ТЭНом

ТЭН монтируется внутри теплообменника и непосредственно контактирует с рабочей средой. Поэтому к последней предъявляются особые требования: вода должна быть обессоленной (иначе ТЭН быстро покрывается «шубой» из накипи), антифриз – можно применять только специальные марки.

Включать такой котел при пустом теплообменнике (без воды) нельзя – ТЭН сгорит.

Из всех электрокотлов ТЭНовые являются самыми доступными, а потому и наиболее популярными.

Котлы с индуктором

Как известно, для генерации электротока в каком-либо теле вовсе не обязательно подключать его к источнику – колебание электронов можно вызвать при помощи магнитного поля с изменяющимися параметрами. Такой процесс называется электромагнитной индукцией, а источник магнитного поля – индуктором.

В индукционном котле индуктором является катушка из провода, намотанного поверх теплообменника. Последний имеет вид обычной трубы, подсоединенной к отопительному контуру.

Пропуская через катушку переменный ток, мы превращаем ее в электромагнит – тоже переменный. Тот, в свою очередь, возбуждает магнитным полем в стенках теплообменника электроток (токи Фуко), от которого они и нагреваются. Таким образом, вся труба-теплообменник становится нагревателем, имеющим, по сравнению с ТЭНом, просто огромную площадь контакта с теплоносителем.

Для увеличения мощности теплообразования частота тока, пропускаемого через электромагнит, многократно увеличивается – с 50 Гц до 60 – 80 кГц. Эту задачу выполняет специальный электронный блок – инвертор.

К достоинствам индукционных котлов относят:

• быстрый нагрев;
• способность работать с абсолютно любым теплоносителем (допускается даже использование неподготовленной воды, так как из-за наличия поля и микровибраций накипь на стенках теплообменника не кристаллизируется);
• практически неисчерпаемый ресурс (нечему ломаться);
• цельный теплообменник (без врезок, через которые может просачиваться теплоноситель);
• при запуске без воды расплавиться может только труба, которая стоит очень дешево.

А вот что лежит на другой чаше весов:

• несмотря на экранирование, электромагнитное поле может нагревать металлические предметы, находящиеся рядом с прибором;
• по стоимости индукционный котел в несколько раз превосходит ТЭНовый.

Многие считают, что электрические котлы не имеют преимуществ, однако в некоторых случаях такое устройство может стать незаменимым. Как выбрать электрический котел отопления и когда его целесообразно использовать, читайте на нашем сайте.

Конструктивные особенности комбинированных котлов на дровах и электричестве рассмотрим тут.

А в этой теме https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/elektricheskij-dvuxkonturnyj.html вы найдете рекомендации по выбору двухконтурного электрического котла отопления, а также узнаете о преимуществах данного оборудования.

Котлы с электродами

Каждый знает, что вода после растворения в ней солей приобретает свойства электропроводника. Этим и решили воспользоваться создатели электродного котла. В теплообменнике такого агрегата установлены два электрода, на которые подается напряжение.

Если система заполнена теплоносителем, через него потечет электрический ток. При правильно подобранной концентрации солей сопротивление рабочей среды остается высоким и она сама становится электронагревателем.

Электродный котел в системе отопления

Электродные котлы хороши тем, что:

• имеют простейшую конструкцию (две проволочки в трубе) и не содержат ни одной дорогостоящей детали;
• не портятся при включении без воды (нет проводника – нет и электротока).

Однако, следует быть готовым к тому, что такие устройства:

1. Требовательны к составу теплоносителя.
2. Капризны в работе (владельцы таких котлов жалуются на частые срабатывания УЗО).

Котлы данного типа требуют регулярного обслуживания: сравнительно часто приходится менять постепенно растворяющиеся электроды.

Как рассчитать расход электроэнергии

Чтобы узнать, сколько потребляет электрокотел в сутки или в месяц, нужно рассчитать его режим работы. Во-первых, на полную мощность он у вас работает треть, максимум половину сезона, в период самых сильных морозов. Во-вторых, определитесь с тем, как долго он у вас работает в день. Допустим, что вы днем будете оставлять его в работе на минимальной мощности, а ночью включать на полную. Тогда время потребления максимальной мощности электрокотлом – порядка 6-9 часов. Теперь нужно умножить количество рабочих часов на стоимость 1 кВт/часа электроэнергии.

Приведем пример расчета суточного потребления электрического котла при условиях:

1. Котел работает на полной мощности 8 часов в сутки.
2. Мощность котла 9 кВт.
3. Стоимость электроэнергии 4,04 р за 1 кВт/ч (тариф для жилых помещений оборудованных электропечами и электроотопительными установками на 1 января 2020 года в Москве).

Тогда:

8*9*4,04= 290 рублей в сутки.

Фактически он может работать не на полной мощности 8 часов, а 24 часа на трети мощности, например и т.д. Для расчетов месячных расходов нужно умножить полученное число на количество рабочих дней:

290*30 = 8700 рубля в месяц.

Достаточно большие расходы на электроэнергию электрическим котлом. Для подсчета стоимости отопительного сезона можно умножить количество часов в день на мощность электрокотла и на количество дней в сезоне, после чего полученную сумму разделить на 2. Это поможет учесть период работы в сильные морозы и время работы на минимальной мощности электрического котла ранней осенью и весной.

Электричество для отопления дома

Наиболее дорогой и малоэффективный по затратам способ отопления – использование электричества для прямого нагрева воздуха или с использованием электрокотла.

Классические ТЭНовые электрокотлы имеют компактные размеры и могут быть установлены в любом помещении. Они уже содержат в своем корпусе все необходимые элементы системы отопления (циркуляционный насос, расширительный бак, группа безопаности), что сильно упрощает монтаж.

Таблица. Достоинства и недостатки электроотопления.

Достоинства	Недостатки
Не требует согласования и договора на обслуживание, достаточно получить разрешение на нужную мощность электроустановок	Не подходит для домов площадью более 120-150 м2 – энергоснабжающая организация не согласует мощность свыше 15 кВт
Простота монтажа, недорогие комплектующие	Самая высокая стоимость 1 кВт тепла (до 10 раз больше газовых систем)
Высокий КПД – до 99% энергии выделяется в виде тепла
Вариативность исполнения – конвекторы (масляные, кварцевые), инфракрасные излучатели, галогеновые нагреватели, тепловентиляторы, электрокотлы с водяным контуром отопления
Простота поддержания выбранной температуры в течение суток и на несколько дней
Долгий срок службы – до 50 лет для конвекторов

Стремясь повысить эффективность электроотопления, производители разработали пока считающимися инновационные для нашей страны способы обогрева и методы экономии электроэнергии.

Геотермальные насосы

Подробно ознакомиться с принципом работы геотермального насоса можно в отдельной статье.

Способ использует подогрев теплоносителя от грунта или воды, из-за чего отдача тепла составляет 200-500% от используемой мощности компрессора. Это делает ежемесячные расходы сравнимыми с отоплением дровами и лишь немного превышающими использованием газа.

Достоинство способа – низкие затраты на электроэнергию. Главный недостаток, ограничивающий использование – большие первичные затраты на комплектующие и монтаж, достигающие от 300 тысяч до 1,5 млн. рублей.

Эффективность геотермальных насосов при морозах от 25оС резко снижается, опускаясь ниже 90%. В этом случае для поддержания комфортной температуры включают электрообогрев с помощью котлов, конвекторов или инфракрасных излучателей.

Рекуператоры

В процессе работы котлового оборудования и вентиляции часть тепла улетучивается за пределы дома с продуктами сгорания или тёплым, но загрязнённым воздухом.

Принцип работы бытового рекуператора воздуха.

В рекуператорах воздух улицы подогревается выходящими из дома тёплыми потоками. Для циркуляции используются вентиляторы.

Лучшие модели могут иметь КПД до 60%, что считается отличным результатом. Рекуператоры эффективны для больших по площади домов, обогреваемых мощными котлами. Это нетрудно доказать простыми расчётами.

КПД современных газовых котлов достигает 80-95%, это значит, что до 20% тепла уходит в отводящую трубу.

Например, котёл 20 кВт «отправляет в атмосферу» до 4 кВт тепла. Если учесть, что рекуператор может «вернуть» 50%, то максимальная мощность такого устройства будет достигать 2 кВт. Использование вентиляторов в круглосуточном режиме может свести к нулю эффективность устройства. Учитывая стоимость рекуператора, покупка прибора и монтаж воздуховодов могут окупиться не ранее, чем через 10-15 лет.

Выбирая способ отопления частного дома, оценивают необходимую мощность оборудования, доступность разных видов топлива в регионе проживания, возможность и желание заниматься ручной подачей топлива и утилизации продуктов сгорания. Ошибки в выборе приводят к излишним затратам на приобретение дополнительного оборудования и расходы на энергоносители.

Какой электрокотел лучше для отопления частного дома

Популярность электрических котлов определяется:

• безопасностью;
• невысокой стоимостью;
• надежностью;
• небольшими размерами;
• простотой установки и эксплуатации;
• бесшумной работой;
• экологической чистотой.

Чтобы выбрать и купить лучший электрокотел, нужно:

1. сделать расчет и определить необходимую мощность;
2. определиться с типом котла;
3. сравнить варианты выбранного типа и отобрать лучший.

Решая вопрос, какой электрический котел выбрать для отопления частного дома, большинство потребителей останавливаются на ТЭНовых котлах. Они намного дешевле электродных и индукционных котлов, и их легко обслуживать. Судя по отзывам покупателей, для отопление частного дома лучшим электрическим котлом на рынке РФ являются:

• Польские агрегаты «KOSPEL EKCO» с КПД более 99%. Котлы этого производителя используются для радиаторного отопления и могут работать вместе с водонагревателями для горячего водоснабжения. Фирма предлагает ручные модели для малых помещений, а автоматические трехфазные модели котлов мощностью более 50 кВт для больших помещений. Недостаток котлов типичен для ТЭНового оборудования – образование накипи на нагревательных элементах. По отзывам покупателей, котлы этого производителя очень экономичны и надежны.
• Электрокотлы российской фирмы «Галан» также популярны на отечественном рынке. Котлы трех уровней мощности этого производителя работают от обычной и трехфазной сети, и, по отзывам покупателей, вполне надежны.
• Электродные котлы также неплохо зарекомендовали себя. Они более экономны, чем ТЭНовые и позволяют обходиться без тепловых элементов. Самым популярным котлом этой группы считаются модели «Гейзер» компании «Галан», мощность которых от 9 до 15 кВт. Известны на рынке также маломощные модели «Очаг» и большие котлы «Вулкан» мощностью до 50 кВт. Неудобства таких котлов – опасность поражения электротоком и обязательное привлечение специалиста для замены электродов.
• Индукционные котлы представлены российскими моделями «SAV» компании ИНЭРА. Цена на такое оборудование высокая – от 30 до 160 тысяч рублей, что зависит от мощности (для индукционных котлов она составляет 2,5 – 100 кВт).

На фото польский электрокотел «KOSPEL EKCO.R1-6»

Схема 2: по характеристикам жилья

Электрокотел далеко не всегда точно соответствует потребности дома в тепловой энергии. Нередко его мощность подбирается с запасом. Приведу несколько примеров таких сценариев:

Двухконтурный прибор обеспечивает дом горячей водой;

Мощность двухконтурного котла избыточна, поскольку он должен обеспечивать дом горячей водой. В том числе в отопительный сезон.

• Планируется пристройка к дому дополнительных комнат с подключением отопительных приборов в них к существующему контуру;
• Для региона характерны редкие, но сильные заморозки, и система отопления проектируется именно в расчете на них.

На фото — зимний Севастополь. Даже в теплых регионах бывают сильные заморозки. Систему отопления приходится проектировать с запасом прочности.

Если мощность котла заведомо избыточна, ориентироваться придется не на нее, а на фактический расход тепла домом. Точнее всего его можно рассчитать по формуле Q=V*Dt*k/860.

Переменные в этой формуле слева направо:

• Энергопотребление (кВт);
• Объем помещения, которое нужно обогревать. Он указывается в единицах СИ — кубометрах;

Объем комнаты равен произведению трех ее размеров.

• Разность внутренней температуры с уличной;
• Коэффициент утепления.

Откуда брать два последних параметра?

Дельту температур берут равной разности санитарной нормы для помещения и самых холодных пяти дней зимы.

Санитарные нормы для жилых помещений вы можете взять из этой таблицы:

Описание	Норма температуры, С
Комната в центре дома, нижняя зимняя температура выше -31С	18
Комната в центре дома, нижняя зимняя температура ниже -31С	20
Угловая или торцевая комната, нижняя зимняя температура выше -31С	20
Угловая или торцевая комната, нижняя зимняя температура ниже -31С	22

Санитарные нормы температуры для нежилых комнат и помещений общего пользования.

А вот температура самой холодной пятидневки для некоторых городов нашей великой и необъятной:

Город	Значение, С
Хабаровск	-29
Сургут	-43
Смоленск	-25
Санкт-Петербург	-24
Саратов	-25
Петрозаводск	-28
Пермь	-25
Орел	-25
Омск	-37
Новосибирск	-37
Мурманск	-30
Москва	-25
Магадан	-29
Кемерово	-39
Казань	-31
Иркутск	-33
Екатеринбург	-32
Волгоград	-22
Владивосток	-23
Владимир	-28
Верхоянск	-58
Брянск	-24
Барнаул	-36
Астрахань	-21
Архангельск	-33

Распределение зимних температур по территории России.

Коэффициент утепления можно подобрать из следующего ряда значений:

• Дом с утепленным фасадом и тройными стеклами — 0,6-0,9;
• Стены в два кирпича без утепления и двойной стеклопакет — 1-1,9;
• Стены в кирпич и окна, остекленные в одну нитку — 2 — 2,9.

Пример

Давайте своими руками вычислим расход электроэнергии на отопление в течение месяца для следующих условий:

Размер дома: 6х8х3 метра.

Климатическая зона: Севастополь, полуостров Крым (температура самой холодной пятидневки — -11С).

Утепление: одиночные стекла, обладающие высокой теплопроводностью стены из бутового камня толщиной в полметра.

Бутовый дом с одинарным остеклением зимой требует интенсивного обогрева.

	Вычисляем объем. 8*6*3=144 м3.
	Рассчитываем разность температур. Санитарная норма для частного дома (теплый регион, все комнаты торцевые или угловые) равна 20С, температура самых холодных пяти дней зимы — -11. Дельта — 20 — -11 = 33С.
	Подбираем коэффициент утепления. Толстые стены из бутового камня с его высокой теплопроводностью и одинарное остекление дают его значение около 2,0.
	Подставляем значения в формулу. Q=144*33*2/860=11 (с округлением) киловатт.

Технику дальнейших вычислений мы тоже проходили:

• В сутки котел будет потреблять в среднем 5,5*24=132 кВт ч;
• В месяц он израсходует 132*30=3960 киловатт-часов электроэнергии.

Переход на двухтарифный счетчик позволит несколько сократить расходы на отопление.

Настенные электрические отопительные приборы

Этот вид отопления наиболее привычный, простой и дешёвый в установке. При этом выбор оборудования становится определяющим в экономичности отопления. Наименее выгодные считаются электрические радиаторы и конвекторы, а наиболее экономичными стали гибридные обогреватели, совместившие в себе ИК-панель и конвектор.

В списке приведены 4 вида обогревателей и среднее суточное потребление для дома 100 м².

• Конвекторы – 120 кВт.
• ИК-панели – 72 кВт.
• Теплый плинтус – 60 кВт.
• Гибридные обогреватели – 48 кВт.

При недостаточной теплоизоляции дома потребление может возрасти почти в 2 раза. Кроме того, такие приборы обычно имеют встроенный терморегулятор с датчиком поверхности самого отопительного прибора, что не дает возможности точной регулировки. Пользователь лишь может уменьшить или увеличить нагрев. Если же подключить настенные обогреватели через отдельный терморегулятор с датчиком температуры воздуха, то можно достичь большей экономии, так как не будет потерь на случайных перегревах воздуха в помещениях.

В результате суточный расход электроэнергии на отопление дома 100 м² может колебаться от 48 до 120 кВт. Для того чтобы сэкономить, главное хорошо утеплить дом и правильно выбрать отопительное оборудование.

• Электрическое отопление загородного дома: варианты и цены
• Замена проводки в панельном доме: как проложена и как поменять
• Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома

Как рассчитать мощность электрического котла

Перед тем, как покупать котел, необходимо сделать расчет требуемой мощности. Мощность котла должна учитывать лимиты на электроэнергию. Из-за ограничения электроэнергии, поставляемой местными электросетями, при превышении потребления срабатывает автомат, и система обогрева дома может оказаться обесточенной. Таким образом, при выборе мощности котла следует ориентироваться на расчеты, и не допускать превышения.

Ограничением может стать площадь сечения питающего электрического кабеля. При выборе однофазного или трехфазного котла необходимо проверить соответствие мощности оборудования сечению установленного кабеля. Кроме того, на рынке предлагаются котлы постоянной и переменной (модулируемой) мощности. Первые более предпочтительны, поскольку они не могут допустить превышения потребления электроэнергии.

Приблизительный расчет мощности учитывает площадь всех обогреваемых помещений в доме и делается по формуле: М = П x Куд. / 10м2

где М – мощность электрического котла (кВт);

П – площадь отапливаемых помещений;

Куд. – удельная мощность котла, зависящая от региона:

• для холодного климата Куд. 1,2 – 2,0
• для умеренного 1,0 — 1,3
• для южных районов 0,7 – 0,9

Как рассчитать мощность электрокотла по площади дома

Простейший метод выбора оборудования по площади дома основан на определении нормативных потерь тепла с метра отапливаемой площади. Но нормам для небольших строений до 200 кв.м потери тепла с 1 м2 площади составляют 0,1 кВт. При площади дома в 100 м2 расчетная сумма потерь составит 0,1 х 100 = 10 кВт. Прибавляя к полученным тепловым потерям 20% (поправка на аномальные холода), получим 12 кВт.

Таким образом, для дома 100 м2 понадобится электрический котел мощностью 12 кВт. Соответственно, для дома площадью 150 м2 необходимая мощность котла составит: 0,1 х 150 х 1,2 = 18 кВт. Для дома площадью 200 м2: 0,1 х 200 х 1,2 = 24 кВт

Как рассчитать мощность электрокотла по объему помещения

Расчет мощности элетрокотла для отопления дома по кубатуре основан на норме 4 – 8 Вт/ч электроэнергии на единицу объема. Результат окончательного расчета зависит от тепловых потерь всего дома и удельной величины этих потерь за сезон. Дополнительный коэффициент в расчетах зависит от потерь тепла через стены дома, окна, трубопроводы, проложенные в холодных помещениях и т.д. Продолжительность отопительного сезона в расчетах составляет 7 месяцев.

Простой расчет планируемых расходов

Электрический котел, исходя из затрат на покупку, установку и обслуживание, считается наиболее выгодным и экономичным агрегатом. Для его размещения не требуется отдельное помещение, также не нужен дымоход. Показатель КПД, равный 100%, остается постоянным для электрокотла на протяжении всего срока его эксплуатации.

Выяснить расход электроэнергии на отопление дома несложно, если в процессе расчетов пользоваться общепринятой информацией:

• для обогрева единицы объема отапливаемых помещений требуется затратить 4-8 Вт/ч электроэнергии. Более точная цифра получается, если произвести подсчет теплопотерь всего здания и удельной ее величины в течение отопительного сезона. Вычисления производят с применением поправочного коэффициента, в котором учитывают дополнительные потери при прохождении теплоносителя через стены дома и через неотапливаемые помещения;
• продолжительность отопительного сезона равна 7 месяцев (прочитайте: «Продолжительность отопительного периода — правила и нормы «);
• для определения средней мощности принято пользоваться следующим правилом – при высоте комнаты до 3-х метров с изолированными конструкциями для отопления 10 «квадратов» достаточно 1 кВт. Например, чтобы обогреть дом площадью 160 «квадратов» электрокотел должен обладать мощностью 16 кВт. Если нагревательный прибор не будет иметь достаточную мощность, комфортный микроклимат в доме не удастся создать, а при ее избытке перерасхода энергии не избежать;
• чтобы узнать ежемесячный расход электроэнергии на отопление дома нужно мощность котла умножить на время его работы (в часах) в непрерывном режиме;
• полученную величину делят пополам, поскольку на протяжении 7 месяцев (отопительный период) нагревательный прибор не будет функционировать в условиях предельной тепловой нагрузки (прочитайте: «Расчет тепловых нагрузок на отопление, методика и формула расчета «). Полученный результат является усредненным расходом энергии за месяц;
• итог умножают на 7 (месяцев) и узнают расход электричества на отопление дома на протяжении года;
• зная стоимость единицы мощности, определяют денежные затраты на обогрев здания.

Расчет мощности по формуле

Теплотехнический расчет в упрощенном варианте выполняют согласно формуле: W = SxW уд /10 м. кв. в которой искомая величина – это произведение удельной мощности, необходимой для отопления 10 «квадратов» и обогреваемой площади.

Отопление частного дома, подробное видео: