Комбинированное электроотопление: обоснование преимуществ

Внимание! Возможно информация в данной статье устарела. Пожалуйста, ознакомтесь с более новыми статьями.

Коттеджи, городские дома и даже целые микрорайоны теперь все чаще оснащаются автономными средствами отопления. Надвигается энергетический кризис, и наиболее дальновидные застройщики стараются не ставить себя в зависимость от нестабильно работающей системы централизованного отопления. Наряду с котельными на газовом или жидком топливе, в последнее время все большую популярность приобретают автономные электрические системы обогрева помещений.

Главные преимущества электроотопления в комфорте, который оно дарит, в легкости управления оборудованием и в относительной его дешевизне (+ надежность, быстрота создания систем). А с ростом цен на углеводородное сырье, при условии применения ночного тарифа, можно говорить о появлении еще одного плюса: электричество становится вполне конкурентоспособным и в эксплуатации. Этот тезис подтверждают расчеты, выполненные специалистами екатеринбургской фирмы «Терм», уже пять лет специализирующейся на производстве электрических нагревательных приборов и создании систем электроотопления. В качестве примера предлагаем расчет системы электроотопления одного из коттеджей в Екатеринбурге.

Для отопления коттеджа площадью 330 кв.м. применена комбинированная система электрического отопления «Терм» с общей мощностью потребления не более 30 кВт. Система безопасна, надежна, экологична, легко программируется, не требует обслуживания в процессе эксплуатации. Стоимость поставленного оборудования с монтажом «под ключ» значительно дешевле стоимости создания газовой системы отопления.

Состав комбинированной системы и ее особенности:

1. Система подогрева пола.

1) Основа системы подогрева пола — специально изготовленные нагревательные бронированные кабели. Они раскладываются на бетонные перекрытия первого и второго этажей равномерно по всей площади.
2) Пульты управления на каждом этаже обеспечивают включение нагревательных кабелей во время действия ночного тарифа (с 23^oo часов до 7^oo). При этом происходит разогрев перекрытий до температуры, обеспечивающей накопление необходимой тепловой энергии и не допускается перегрева поверхности пола выше температур, разрешенных СНиП.
Созданный таким образом аккумулятор тепла позволяет экономить от 35% до 50% стоимости электроэнергии, по сравнению с электрокотлом и трубной системой разводки тепла.

2. Вторая составная часть комбинированной системы эл.отопления состоит из настенных электроконвекторов, установленных в каждом из помещений. Конвектор имеет встроенный электронный терморегулятор, который позволяет в каждой комнате выставлять и поддерживать необходимый уровень температуры воздуха. За счет того, что любое помещение имеет предварительный подогрев ~ 50% ( за счет теплого пола), обычно в помещении устанавливается один настенный конвектор. Устроенная таким образом комбинированная система эл.отопления имеет следующие преимущества:

• поддерживает в каждом помещении заданную температуру воздуха с точностью до 1 °С;
• обеспечивает (за счет «теплого» пола) более комфортное распределение температурного поля по высоте помещения (по принципу «держи ноги в тепле»);
• за счет использования льготного «ночного» тарифа снижает стоимость использованной электроэнергии приблизительно вдвое по сравнению с дневным тарифом;
• аккумуляция тепла ночью позволяет снизить стоимость израсходованной электрической энергии еще на 35%-50%;
• использование в составе системы обогрева электроконвекторов позволяет очень быстро поднимать температуру воздуха в помещении (например, после длительного отсутствия с + 6 °С до + 20 °С);
• в системе заложено резервирование: каждая из составляющих комбинированной системы электроотопления — или «теплый» пол, или настенные конвекторы, — по отдельности могут обеспечить дежурный режим + 6 «С и более, то есть коттедж никогда не разморозится;
• при длительном отсутствии напряжения в электросети, даже при отрицательных температурах в коттедже, система не теряет своей работоспособности, после подачи электроэнергии автоматически выходит на заданный режим;
• система не требует ремонта и обслуживания (гарантия на кабели — 12 лет, на систему управления — 2 года, на импортные конвекторы — 2 года, среднестатистические наработки на отказ поставляемого оборудования — более 20 лет);
• электробезопасность нагревательных кабелей обеспечивается экраном из двухслойной навивки стальными проволоками (экран заземляется или «зануляется»);
• максимально допустимая температура нагревательного кабеля + 150 °С, температура кабеля в режиме теплонакопления от +70 °С до +80 °С;
• система бесшумна, пожаробезопасна, экологична, температура нагрева поверхностей не превышает + 35 °С для пола, + 85 °С для конвекторов;
• электромагнитное поле, создаваемое нагревательными кабелями ниже норм ПДК (предельно допустимой концентрации) в 300 раз !!!, т.е. находится на уровне естественного магнитного поля Земли;
• эксплуатационные расходы — отсутствуют;
• обе составляющие комбинированной системы электроотопления выпускаются серийно и имеют все необходимые сертификаты.

Предлагаемая система электроотопления по качеству, надежности, эффективности превосходит все известные аналоги. Все основные компоненты системы выпускаются серийно в России.

Экономическое обоснование преимуществ комбинированной системы электрического отопления «Терм»

На Урале отопительный сезон длится в среднем 8 месяцев (240дней). На рис. 1 изображен график изменения потребления энергии для отопления автономного коттеджа за весь год (кривая 1). С незначительной погрешностью этот график можно представить в виде треугольника (кривая 2):

q — мощность установленной системы отопления, [кВт].

Заштрихованные площади на рис.1 — это вся энергия, затраченная на отопление объекта за сезон, так как q /2 -это усредненная (за 8 месяцев) мощность, необходимая на отопление.

Если коттедж построен с соблюдением требований СНиП, то для отопления 1 м. кв. площади требуется мощность не более 80 Вт/кв.м. Тогда для отопления в среднем за сезон q /2= 0,04 кВт х час. Это утверждение приблизительно справедливо для любого вида отопления. Однако существуют некоторые отличия:

1. При обычном конвективном отоплении с помощью центрального или газового отопления обогреватели устанавливаются под окнами, чтобы устранить пониженную температурную зону у окна. При этом внутренняя поверхность ограждающих конструкций (окно или прилегающая к нему стена ) имеет повышенную (по сравнению со средней) температуру воздуха, следовательно и повышенные теплопотери.
2. Отопление через пол (трубная водяная или электрокабельная системы) обеспечивают подачу энергии непосредственно в зону обитания человека. При этом ограждающие конструкции имеют (по сравнению с первым вариантом) пониженную на 4 — 6 °С температуру. По экспертным оценкам специалистов фирмы «Терм» это позволяет экономить 6 — 9 % энергии, требуемой на отопление.
3. Предлагаемая комбинированная система электроотопления coчетает электрокабельную систему подогрева пола и электроконвекторы умеренной мощности, установленные в каждом из помещений. Применение подогретого пола и стеклопакетов в окнах исключает образование холодной зоны в районе оконного проема, т.е. конвекторы можно устанавливать на внутренних перегородках. Данная система позволяет уменьшить примерно на 20 % потребление энергии на отопление по сравнению с вариантом 1.

 

А именно:

• 7…10% — за счет снижения температуры ограждающих конструкций, т.к. конвекторы установлены на внутренних перегородках, а окна вечером и ночью закрыты портьерами;
• 3…4 % — за счет точного (+10°С) поддержания (без выбросов вверх) заданной температуры воздуха (электронные терморегуляторы);
• 2…3 % — так как комфортную (заданную) температуру воздуха можно снизить на 1… 3°С (отсутствие провалов вниз);
• 6…9 % — система позволяет производить ночное понижение температуры воздуха (в спальне — на 3 — 5 °С, в других помещениях — на 4 — 10 °С). Снижение температуры воздуха значительно экономит энергию, необходимую на отопление. Наличие электроконвекторов позволяет утром за 5 — 12 минут поднять температуру.

В комбинированной системе расчет электроотопления устроен таким образом, что позволяет в железобетонных межэтажных перекрытиях накапливать энергию во время действия ночного (льготного) тарифа (с 23^oo часов до 7^oo часов утра). Накопленной таким образом энергии достаточно, чтобы обеспечить половину требуемого днем тепла.

Время действия ночного тарифа за неделю:

5 дней по 8 часов = 40 часов + суббота и воскресенье полностью — 2х24=48 часов. И того за неделю 88 часов. Всего в неделе 168 часов. Переход на двухтарифный учет позволяет использовать льготный (ночной) тариф на 52,4 % (по времени действия). Ночной тариф в среднем в четыре раза дешевле дневного! Стоимость электроэнергии, затраченной на отопление при установке различных систем отопления, можно сравнить с помощью следующего графика:

1 — обычные электроконвекторы, установленные под окнами, однотарифный электросчетчик;
1_2т — обычные электроконвекторы, установленные под окнами, двухтарифный электросчетчик;
2 — просто теплый пол, (трубно-водяной или кабельный), двухтарифный электросчетчик;
3 — комбинированная система электроотопления с частичным теплонакоплением, двухтарифный электросчетчик.
У₂ — снижение количества потребляемой электроэнергии на 6…9 % за счет снижения t° окружающих конструкций;
У₃ — снижение количества потребляемой электроэнергии приблизительно на 20% за счет выше перечисленных преимуществ системы;
x — разница между дневным и ночным тарифами [руб.].

Как видно из графика, стоимость электроэнергии, потребленной такой комбинированной системой, с использованием частичного электроотопления, в 3 раза дешевле дневного тарифа и почти в двое дешевле, чем в системах отопления 1_2т или (2).

Как указывалось выше, на 1 м кв площади (в среднем) на отопление расходуется электроэнергии 40 Вт за каждый час. Тогда за сутки: 40х24=0,96 кВт х час.

Расчет суммы оплаты потребленной на отопление электроэнергии:

Для системы отопления-1:

стоимость потребленной эл. энергии за месяц: = 0 , 96хSхЗО(дней)хТ_дн [руб./кв.м.],
где Т_дн — дневной тариф; [руб./кВт];
S — отапливаемая площадь; [кв.м.].

Для системы отопления-2:

стоимость потребленной эл. энергии за месяц: = К_у2[0,96хЗОх(Т_н+ х/2)хS] ); [руб. /кв.м.],
где S — отапливаемая площадь; [кв.м.];
К_у2= 0,91…0,94 — коэффициент, учитывающий понижение потребления энергии отопления за счет снижения t° окружающих конструкций;
х — разность между дневным и ночным тарифами; [руб.];
х/2 — использование двухтарифного счетчика; [руб.];
Т_н — ночной тариф; [руб.].

Для системы отопления-3:

стоимость потребленной эл. энергии за месяц: = К_уз[0,96хЗОх(Тт+ х/4)хS] ); [руб./кв.м.],
где S — отапливаемая площадь; [кв.м. |;
К_yз= 0,8 — коэффициент, учитывающий преимущества комбинированной системы электроотопления;
Т_н — ночной тариф; [руб.].
х — разность между дневным и ночным тарифами [руб./кВт];
x/4 — использование теплонакопления по ночному тарифу [руб./кВт];

Стоимость потребленной за месяц (усредненно) электроэнергии можно посчитать формуле.. Все расчеты здесь проводились из условия максимально допустимых тепловых потерь 80 Вт/м².

При условии, что задание выполнено с лучшими тепловыми характеристиками, система автоматически снижает потребление, а значит, — и стоимость электроэнергии, обеспечивая при этом комфортные заданные температуры.

Вывод: комбинированное электроотопление дешевле и быстрее при создании системы отопления, надежнее, комфортнее, и, самое главное, дешевле в эксплуатации.

Ширыкалов А.А. гл. инженер фирмы «Терм», Бондаренко В.В. директор фирмы «Терм» / Журнал «Энергетика региона» №10 2000