Энергосберегающее Электрическое Отопление • Полный обзор

Принцип работы электрического отопления

Действие электрических систем отопления основано на преобразовании одного вида энергии в другой.

Ток поступает в емкость с нагревательным элементом.

Температура устройства повышается, и тепло передается дальше: напрямую воздуху в помещении, трубам с теплоносителем или путем нагрева твердых предметов.

Не всякое электрическое отопление энергосберегающее, но КПД у таких систем стандартно высокий – 96-99%.

Электрический конвектор находит очень широкое применение и в жилых помещениях, и в офисах, и на промышленных, строительных объектах. Но даже большая популярность этого вида обогревателей не означает, что люди достаточно хорошо знают их особенности и нюансы. Конвекторное отопление использует эффект естественного подъема прогретого воздуха. В большинстве случаев приборы для такого отопления напоминают прямоугольник. Нагревательный элемент размещается внутри корпуса. Для выхода тепловой энергии вместе со струйками воздуха и для забора новых порций холодного воздуха предусматриваются специальные отверстия.

Разновидности настенных энергосберегающих обогревателей

Влагостойких конвекторов не так уж и мало. Среди них есть как относительно простые устройства, управляемые механическими элементами, так и варианты с электронным управлением высокого уровня с электронными термостатами. И тут нельзя не сказать о различии между разными видами термостатов. Механический тип, основанный на биметаллических пластинах, устроен просто и работает надежно. Минус у них только один – у такого регулятора не может быть энергосберегающих режимов.

Для уменьшения расходов стоит применять конвекторы с электронными управляющими системами. Даже первоначально более высокая цена быстро окупится. Отмечено, что при решении одинаковой отопительной задачи «электроника» расходует минимум на 5% (иногда и на 10%) меньше тока, чем «механика». Кроме того, электронный управляющий блок обеспечивает целый ряд важных дополнительных функций.

Почти все серийно выпускаемые сейчас модели конвекторов используют эффект естественной конвекции. Этого режима вполне хватает, чтобы согреть комнаты с потолками до 3 м. Но ждать приходится довольно долго времени, ведь сам по себе проход теплого воздуха не слишком быстр. Ускорить этот процесс, хотя и ценой дополнительного расхода энергии, как раз и помогают вентиляторы. Оборудованные ими конвекторы обогреют комнату за 30-40 минут. Позже принудительная конвекция отключается – для поддержания достигнутого теплового режима хватает уже обычной циркуляции воздуха.

Завершить обзор типов уместно на вертикальных узких конвекторах. Эти устройства можно поставить даже на самой ограниченной площади и добиться при этом очень хорошего результата. Они выручат, если пространство под окном уже занято и освободить его невозможно. Вертикальные конвекторы лучше горизонтальных по разнообразию расцветок и по эстетическим качествам. Крепить подобные аппараты можно самыми различными способами по выбору владельца.

Приборы отличаются по ряду критериев, классификация возможна по принципу работы, типу исполнения, материалам, другим факторам. На них требуется обращать внимание, выбирая энергоэффективный обогреватель.

По способу нагрева

По типу работы выделяют два вида устройств – конвекторные и инфракрасные. В первом случае модель прогревает воздушный поток, идущий через конструкцию, во втором оборудование создает тепловое излучение, которое нагревает предметы, находящиеся в комнате. Инфракрасные энергосберегающие батареи отличаются тем, что воздух при работе устройств греется с нижних слоев.

В случае использования конвекторов воздушные потоки снизу греются медленнее всего. По этой причине ИК-оборудование более востребовано, оно считается более эффективным и быстродействующим. Недостатком считают высокую цену. Конвекторные агрегаты бывают вентиляторными и масляными, инфракрасные работают преимущественно на электричестве.

Современные модели обычно оснащаются терморегулятором. Этот элемент может иметь кнопочную конструкцию, сенсорный экран или рычаг, вращение которого позволяет установить требуемую температуру. Когда воздух в помещении прогревается до требуемых значений, электрические энергосберегающие конвекторы отопления работают со сниженной мощностью. Инфракрасные модели обычно более популярны, поскольку их механизм изменения термальных показателей современнее, чем у конвекторных аналогов.

Наиболее часто такое оборудование оснащается следующими типами нагревателей:

• Трубчатые. Эти виды ТЭНов отличаются повышенной надежностью, длительным ресурсом, практичностью.
• Панельные. Такие элементы более компактные, сочетают эффективность со стильным видом.
• Пленочные. Они обладают наиболее тонкой структурой, повышенным КПД, однако стоят недешево.

По материалу изготовления выделяют нагреватели с керамикой, биметаллической, алюминиевой поверхностью.

Системы кондиционирования воздуха

Организовать энергосберегающее электрическое отопление можно разными способами.

Выбор определяют несколько факторов:

• Площадь, которую нужно отопить.
• Мощность сети.
• Теплопотери помещения.
• Тип здания.

Рассмотрим разные варианты, оценив плюсы и минусы.

Большая часть современных кондиционеров – сплит-системы.

Могут применяться как для охлаждения воздуха, так и для создания тепла.

Самые популярные модели выпускают марки McQuay и Mitsubishi Electric.

Стоят они дороже обычных кондиционеров, но избавляют от трат на обогреватели и котлы отопления.

Сплит-система состоит из двух узлов: внутреннего (испарительного бака) и внешнего (компрессора).

В последнем размещается ёмкость с фреоном.

В испарительный бачок обычного кондиционера воздушные массы попадают из помещения, в приточные системы – с улицы.

Фреон из компрессора циркулирует по трубкам, охлаждая воздух в испарительном блоке.

При переключении на режим отопления все происходит наоборот: газ испаряется в наружной части, а конденсация происходит во внутренней.

От других вариантов энергосберегающего электрического отопления системы кондиционирования отличаются тем, что вместо нагрева расходуют электричество на работу составляющих механизмов: заслонок, вентилятора и компрессора.

В отличие от ТЭНа последний не является источником энергии.

Задача компрессора — перенести тепло из наружного блока во внутренний и передать помещению.

Как вариант отопления сплит-система отлично работает.

Но есть одно ограничение.

Сплиты нельзя использовать, если на улице больше 10 °С мороза.

Производительность падает вдвое, масло в компрессоре застывает, он быстро изнашивается и приходит в негодность.

Узнать еще — обследование вентиляции и как подобрать энергоэффективный кондиционер.

На сегодня рынок энергосберегающих систем электрического отопления пребывает почти в балансе: доли отечественных и зарубежных производителей примерно равны.

На импортную продукцию приходится около 60% продаваемой электротехники, на российскую – 40%.

За время кризиса и те, и другие попытались нарастить объемы продаж, переориентировавшись на выпуск недорогих моделей.

А вот спрос на сложные многофункциональные устройства заметно упал.

Крупными импортными игроками на рынке теплооборудования РФ являются

• немецкие производители Vaillant и Bosch,
• чешские Protherm и Dakon,
• испанская фабрика Roca.

У электрических котлов российских марок конструкции проще, а комплектующие дешевле.

Детали такого оборудования изнашиваются быстрее импортных аналогов, но ремонт обходится дешевле.

Большинство заводов предлагают потребителям выбор из нескольких линеек разного качества: премиум, комфорт эконом, а также доставку, монтаж и сервисное обслуживание.

Пока главный недостаток наших систем отопления – ступенчатая регулировка мощности.

У зарубежного оборудования она плавная, с большим выбором показателей, возможностью программировать работу котла на неделю вперед.

Конечно, качественную автоматику можно добавить в систему с недорогим котлом самостоятельно.

Но к цене вопроса придется прибавить стоимость монтажа.

Недостатки электрического отопления

Недостатков у электрического отопления три:

• главный недостаток — высокая стоимость электроэнергии, по сравнению с газом, углем, дровами,
• зависимость от поставщика электроэнергии,
• растущие тарифы.

К достоинствам настенных обогревателей независимо от типа нагрева и других факторов относят следующие свойства:

• Компактность. Эти модели обладают малым весом, скромными габаритами, легко размещаются на кронштейнах на любой стене.
• Экономия энергии. Обогревательные панели нового поколения с терморегулятором потребляют минимум электричества, что позволяет использовать оборудование для отопления при постоянном проживании.
• Простой монтаж. Для установки не требуются специфичные знания, с этим можно справиться и самостоятельно.
• Стильный вид. Особенно интересно смотрятся современные обогреватели, замаскированные под фотообои или картину.
• Многообразие конструкций, различающихся эффективностью, удобством управления, ценой и другими факторами.
• Безопасность. Большинство моделей комплектуется специальными экранами или устанавливается на высоте, не позволяющей получить ожог.

Электрические котлы: электродные, с ТЭНами, индукционные

Электрические котлы применяются для устройства водяного отопления.

Цепочка включает нагревательный узел, трубы, по которым движется жидкость-теплоноситель, систему радиаторов.

В зависимости от метода преобразования энергии такие котлы делятся на электродные, индукционные, косвенного нагрева (с ТЭНами).

Бывают однофазными – для сетей с напряжением 220 В, и трехфазными – для 380В.

Однофазные котлы рассчитаны на обогрев небольших помещений. Их максимальная мощность – 12 кВт.

В среднем, для отопления 10 квадратных метров достаточно 1 кВт.

Рассчитывая мощность котла, стоит предусмотреть небольшой запас, чтобы скомпенсировать возможные перепады напряжения.

Индукицонные котлы используют способность магнитного поля повышать температуру предметов.

Внутри нагревательного узла находится катушка-индуктор со стальным стержнем внутри и обмоткой из изолированного провода снаружи.

Через нее проходит электрический ток.

Металл катушки греется, передает энергию жидкости, а она разносит тепло по гидравлической системе.

Индуктор во время работы немного вибрирует.

Это препятствует образованию накипи на внутренних стенках узла.

Индукционные котлы для частного домостроения имеют компактные размеры.

Там, где требуется промышленная частота, габариты катушек больше.

Важно учесть этот момент на стадии проектирования и выделить площадь для монтажа.

Производители позиционируют индукционные котлы как самые энергосберегающие из всех систем электрического отопления.

Теплопотери минимальны.

Магнитное поле образуется сразу в теплоносителе и энергия передается напрямую.

В сравнении с ТЭНовыми такие котлы экономят до 30% электроэнергии.

Потребители, имевшие возможность испытать оба варианта, цифру подтверждают.

Но официальных исследований и расчетов пока нет.

Индукционные котлы лишены инертности.

После подачи электроэнергии магнитное поле образуется мгновенно и пропадает сразу после отключения.

Главный недостаток – необходимость вручную контролировать объем теплоносителя.

Автоматические датчики с индукционными котлами несовместимы.

Если уровень жидкости внутри устройства падает, катушка быстро перегревается и может даже расплавить корпус.

Стоимость индукционных систем отопления выше, чем ТЭНовых с аналогичной мощностью.

В основу положено явление электролиза.

Электролит — жидкость внутри котла, одновременно является теплоносителем и нагревательным элементом.

При подаче электрического тока ее свободные заряженные частицы активизируются и передают часть энергии «соседям».

Температура жидкости повышается, а уровень поднимается настолько, что она быстро распространяется по гидравлической системе, выделяя тепло.

Инерция электродного котла минимальна.

Теплоноситель нагревается мгновенно, что дает возможность быстро прогреть помещение.

Конструкция имеет компактные размеры и высокую степень безопасности.

Если уровень жидкости в котле понижается (по любым причинам), ничего страшного не произойдет.

Тепло просто перестанет выделятся, так как из-за отсутствия свободных ионов прекратится электролиз.

Котел совместим с автоматическими контроллерами.

Блок управления позволяет задавать и поддерживать температурный режим независимо от погодных условий.

Заявленная производителями минимальная мощность – 2 кВт.

Ее достаточно для отопления объема около 120 кубов воздуха.

Максимальная – 36 кВт.

Их хватит для прогрева 2100-2300 м3.

Выбор и эксплуатация энергосберегающих настенных обогревателей

При подборе приборов требуется обратить внимание на следующие моменты:

• Максимальная площадь, которую сможет обогреть устройство.
• Назначение. Например, для локального прогрева отдельной области в доме можно купить инфракрасный нагреватель, а для отопления всей комнаты лучше остановиться на конвекционной масляной модели.
• Интенсивность эксплуатации.
• Наличие встроенного терморегулятора или возможность его подключения в качестве дополнительного оборудования.

При установке важно соблюсти требования по расстоянию: от оборудования до мебели, бытовой техники и текстиля должно быть не менее 50 см. Нельзя бросать обогреватель во включенном состоянии без присмотра, чтобы не произошло возгорания. Перед включением требуется проверить, исправна ли электророзетка. Кроме того, в процессе применения нельзя закрывать вентиляционные каналы устройства, использовать его для сушки белья, класть на корпус предметы. Эти требования обусловлены пожарной безопасностью.

Котлы с трубчатыми электронагревателями — ТЭНами

Работают по принципу косвенного нагрева.

Состоят из двух основных узлов: нагревательного и блока управления. Электрический ток проходит через колбу, в которой находится ТЭН-проводник с высоким сопротивлением.

Выделяемая в процессе энергия передается теплоносителю, омывающему емкость с ТЭНом.

Котел по трубам направляет жидкость к радиаторам, а после того, как они отдадут тепло воздуху, нагревает заново.

В исправном устройстве емкость с нагревательным элементом погружена в теплоноситель.

Если из-за утечки или воздушной пробки уровень жидкости снизится, ТЭН быстро перегорит.

Трубчатые нагреватели выпускают разной мощности.

На бытовые нужды хватает 1 киловатта.

Для организации энергосберегающего электрического отопления больших площадей ТЭНы группируют, равномерно распределяя по трехфазной сети, или параллельными цепочками подключают к однофазной.

Снизить потребление электроэнергии помогает регулировка мощности.

Энергосберегающие электрические котлы отопления оснащены системой многоступенчатого подключения нагревателей (позволяет задействовать нужное количество ТЭНов) и блоком электронного управления.

ТЭНовая система инертна: трубчатый нагреватель передает энергию емкости, в которой находится, и только потом теплоносителю.

Чтобы прогреть помещение до нужной температуры, требуется время.

Инертность — не всегда минус.

При отключении электроэнергии ТЭНовый котел остывает долго, сохраняя тепло.

Характеристики электродных котлов

Учитывая цифры, электродные электрические котлы отопления можно отнести к энергосберегающим.

Но не стоит нагревать их выше 75 ° С.

После этой цифры расход энергии резко повышается.

Электролиты, которые используют для теплоносителя – растворы солей, распадающихся на ионы.

Снижение их концентрации ухудшает работу котла. Кроме того, соли в составе жидкости разрушают металлы.

В системах отопления с электродными котлами рекомендуется использовать радиаторы из алюминия и биметалла.

Стальные и чугунные быстро выходят из строя и дают течь.

Цена электрических электродных котлов ниже чем индукционных и ТЭНовых.

Чтобы определить, сколько составит экономия (и будет ли она вообще), нужно учитывать общие затраты на отопительную систему:

• стоимость объема и состава теплоносителя,
• датчики,
• автоматику,
• трубы,
• радиаторы,
• насосы и т.д.

Читать еще — обследование отопления.

Инфракрасные панели

Инновационная технология, обеспечивает экономный обогрев помещений в любых условиях. В основу положен конвективно-лучевой способ передачи тепла.

Инфракрасное излучение представляет собой электромагнитные волны, длину которых определяет интенсивность теплового излучения.

В зависимости от сферы применения температура излучающего элемента в отопительных ИК-приборах колеблется в диапазоне от 100 до 950 С.

Воздух для такого излучения — не препятствие.

Инфракрасные лучи беспрепятственно проходят сквозь него, повышая температуру твердых поверхностей.

Предметы вокруг обогревателя поглощают ИК-волны, нагреваются и только потом передают тепло воздуху в помещении.

Особенно эффективны ИК-панели для производственных площадей с высокими потолками.

Их можно располагать на любой высоте, не опасаясь, что нагретый воздух поднимется вверх, как это происходит при использовании водяных, масляных и других традиционных систем отопления.

Идеальное место для размещения инфракрасной панели – в углу, на пересечении нескольких поверхностей.

В просторных помещениях (складах, ангарах, спортивных залах) с целью экономии электроэнергии обогреватели устанавливают точечно – над рабочими площадками в местах скопления людей.

Для равномерного обогрева большой территории потребуется несколько инфракрасных панелей.

Их мощность в сумме должна равняться общим теплопотерям здания.

При высоте потолков 4 метра и выше применяются обогреватели с температурой излучающей поверхности больше 200°С.

Если инфракрасный отопительный прибор используется как дополнительный источник тепла, мощность подбирается из расчета 1 кВт на 10-12 метров площади.

Если же ИК-система – единственный вариант отопления, 1 кВт хватит на обогрев 5-8 квадратных метров.

Инфракрасная панель представляет собой прямоугольный корпус с несколькими нагревательными элементами.

От них тепло передается алюминиевому профилю, покрытому слоем керамики.

Нагревательный элемент отделен от корпуса термостойкой теплоизоляцией, обеспечивающей пожаробезопасность прибора.

Преимущества конвекторов

Недорогой и удобный способ отопления электричеством.

Применяется для обогрева загородных домов, дач, административных построек и торговых площадок.

Принцип действия основан на естественной циркуляции воздушных масс, когда менее плотные теплые слои поднимаются вверх, а холодные остаются внизу.

Электрические конвекторы способствуют естественному перемешиванию и равномерному нагреву воздуха.

Устанавливают их в нижней части помещений, немногим выше уровня пола, как и традиционные радиаторы.

Расположенные под окнами создают тепловую завесу для холодных воздушных масс с улицы.

Нагревательные элементы электрических конвекторов весят мало, обладают минимальной тепловой инерцией.

То есть, разогреваются быстро.

КПД выше, чем у масляных радиатора, а потребляемая мощность ниже, чем у энергосберегающих электрокотлов.

Почти все модели оснащены термостатами.

Использование датчиков экономит электроэнергию, позволяя периодически подключать и отключать нагревательные элементы в зависимости от температуры окружающего воздуха.

ТЭНы в современных конвекторах прогреваются до 100°С.

Температура корпуса при этом не поднимается выше 60°С.

Большинство устройств снабжены защитой от влаги класса IP24 и могут использоваться в санузлах, бассейнах, спа-салонах.

Известные бренды (например, NOBO) оснащают свою продукцию системами безопасности, отключающими нагрев, если вход/выход воздуха заблокирован.

Конвектор – самый простой способ организации энергосберегающего электрического отопления.

Все, что нужно для монтажа – сунуть вилку в розетку.

Не придется тратиться на прокладку труб и установку котла.

Недостаток – ограниченная мощность.

Усилить систему можно только покупкой дополнительных агрегатов.

При этом не всегда есть возможность гармонично разместить их в помещении.

В зависимости от способа установки конвекторы бывают настенными, подвесными и напольными.

Масляные радиаторы

Больше относятся к бытовым обогревателям, чем к производственным.

Используются для нагрева помещений площадью до 30 квадратных метров.

Могут работать круглые сутки, не перегреваясь.

Оснащены термостатами, за счет которых поддерживают установленную температуру.

Термодатчик выглядит как контакт с регулировочным винтом, установленный на пластине из биметалла, или как клавишный переключатель, отключающий один ТЭН.

Нагревательные элементы погружены в масло и заперты внутри корпуса.

Благодаря герметичности конструкции масляные радиаторы умеренно сушат воздух.

Внешняя поверхность приборов нагревается до 70 – 80 °С.

Процесс это небыстрый, так как масло чрезвычайно инертно и энергоемко.

Масляные радиаторы нельзя отнести к энергосберегающему электрическому отоплению, но выделяемое ими тепло очень комфортно.

Основной поставщик на российском рынке – Китай.

Также можно найти модели, изготовленные в Бельгии, Германии и Финляндии.

Принцип работы у всех одинаков.

Радиаторы представлены в двух вариантах: переносные – на колесиках, и настенные.

Многие имеют дополнительные функции: дистанционный пульт управления, таймер, датчик присутствия — при появлении человека запускается «быстрый» нагрев.

Нижняя граница термостата (значок «снежинка») включает режим ANTI FROST.

В нем радиатор расходует минимальный объем энергии и поддерживает в помещении температуру 5 °С.

Теплонасос как альтернативное энергосберегающее электрическое отопление

Выходом станет сплит-система на основе теплонасоса.

Такие агрегаты извлекают тепло из окружающей среды при 20 °С мороза.

Сложный монтаж не требуется.

Массивный внешний блок располагается снаружи помещения, а компактный внутренний не занимает много места.

Компрессорно-конденсаторная часть забирает воздух с улицы, извлекает из него тепло и передает фреону.

Температура в системе «воздух-фреон» повышается.

Нагретый газ по трубам поступает во внутренний теплообменник.

Отсюда горячая вода попадает в систему водяного отопления: радиаторы, теплый пол и т. д.

На каждый израсходованный киловатт энергии воздушный теплонасос обеспечивает до 5 кВт тепла.

В холодное время года он отлично справляется с подогревом воды и отоплением, а в теплое – с охлаждением воздуха.

Недостатков всего два: высокая стоимость и температурное ограничение.

Последнее можно обойти, подключив к контуру электрического теплонасоса котел отопления косвенного нагрева.

Водяной теплый пол

Представляет собой систему вмонтированных в пол труб для циркуляции воды и электрического котла.

Принцип работы тот же, что у связки «котел-радиаторы».

Равномерно прогревает помещение любой площади.

Недостаток водяного теплого – большая инертность.

На прогрев воды и стяжки, в которую уложены трубы, требуется время.

Максимальную эффективность системе обеспечивают покрытия из напольной плитки, керамогранита, ламината.

Монтировать водяной теплый пол под натуральным паркетом или деревянной доской не рекомендуется из-за низкой теплоотдачи. М

В помещениях с невысокими потолками важно учитывать, что монтаж труб для пола сделает их еще ниже.

Толщина бетонной стяжки для укладки труб — 10-15 сантиметров.