Стремление жителей больших городов уйти от загрязнений мегаполисов и спокойно жить в своем коттедже на природе вызывает бурное строительство частных домов. Люди чаще всего выбирают экологически чистые конструкции из:
- бревна простого или оцилиндрованного;
- клееного либо обычного бруса;
- каркасных блоков.
Строительство таких зданий требует учета эксплуатационных свойств древесины и изделий из нее.
Особенности конструкций деревянных домов, влияющие на выбор систем обогрева
При выборе схемы отопления деревянного дома следует учитывать:
- этажность;
- объем помещений;
- способность здания к усадке;
- конструкцию пола из досок на лагах.
Количество этажей, емкость отапливаемого пространства влияют на выбор системы обогрева по производительности, которая должна даже в мороз создавать комфортные условия проживания.
Волокнистая структура дерева содержит воздух, который препятствует теплопередаче и служит хорошим природным теплоизолятором. Однако с течением времени относительная влажность даже подготовленной высушенной древесины уменьшается. Процесс усушки особенно заметен после первого года эксплуатации здания, в котором незначительно снижаются пропорции, а у плотно подогнанных стыков досок образуются щели.
Изменение геометрии стен способно не только деформировать вертикальные трубопроводы, но и нарушить их герметичность.
С целью предупреждения подобных поломок делают монтаж отопления через год после сборки деревянного сруба или используют на стыках труб компенсаторные петли и другие приспособления.
Проектируя электрическое отопление в деревянном доме, следует учитывать усушку, усадку и пожарную опасность древесины, не забывая об общей тепловой изоляции.
При этом можно использовать:
- электрокотел водяной/жидкостный, работающий от электроэнергии и управляемый системой автоматики;
- теплый пол;
- прямой электрообогрев: радиаторы и конвекторы;
- инфракрасное излучение;
- плинтусный обогрев;
- схему принудительной или естественной циркуляции теплого воздуха.
Электрический котел
Наиболее эффективные промышленные конструкции и самодельные устройства, изготовленные народными умельцами, позволяют выбирать схему жидкостного отопления деревянного дома с учетом климатических и финансовых возможностей.
При использовании системы отдачи тепла помещениям радиаторами следует продумать схему разводки трубопроводов. Она может быть двухтрубной или однотрубной. Каждая из них имеет свои преимущества. Их следует внимательно проанализировать на стадии составления проекта.
У промышленных конструкций электрических котлов используется встроенная схема автоматики, налаженная в заводских условиях. При самостоятельном изготовлении электрокотла придется вручную регулировать его работу либо монтировать дополнительную систему управления и контроля температуры.
В алгоритме автоматики потребуется учесть работу регулятора температуры, блока безопасности — предохранительного клапана с манометрическим датчиком давления, датчика минимальной температуры, обратного клапана, напорного и антиконденсатного насосов, схемы восполнения воды в системе.
Для нагрева воды от ТЭНов можно использовать электроэнергию альтернативных источников. Простой самодельный ветрогенератор, подключенный без контроллера напрямую к тепловым электронагревательным элементам способен эффективно нагревать воду.
Единственное условие — придется предусмотреть схему ввода его в работу: в холодном состоянии нихромовая проволока нагревателя обладает малым омическим сопротивлением, которое зашунтирует выходные цепи ветрогенератора. До его подключения потребуется выполнить нагревание нихрома токами от стационарной сети. Сопротивление ТЭНов увеличится и позволит работать генератору.
Таким же способом можно использовать энергию солнечной батареи, хотя комплексное включение ветрогенератора в электрическую домашнюю гелиостанцию считается наиболее перспективным вариантом.
Об используемом теплоносителе
Электродные котлы не нуждаются в специально подготовленном теплоносителе, для этого может быть использована обыкновенная вода (при условии, что ее удельное сопротивление не превысит 1,3 кОм/см). В связи с этим вода все же нуждается в определенной подготовке. Так, если залить просто дистиллированную воду, то никакого успеха это не принесет, т. к. она не проводит электричества.
Процесс подготовки заключается в проведении экспериментов, вследствие которых сопротивляемость повышается (для этого используется пищевая сода, для приборов из алюминия – АСО-1) или уменьшается (добавляется талая или дождевая вода).
Цены на модельный ряд электрических котлов
Электрический котел
Теплый пол
Система организации подпольного обогрева основана на использовании тепловой энергии, получаемой от:
- жидкостных теплоносителей, циркулирующих по магистралям, расположенным под поверхностью напольного покрытия;
- нагреваемого электрического кабеля, вмонтированного в пол.
Электрический теплый пол.
Применяя электрическое отопление в деревянном доме для такой системы, придется позаботиться о создании твердой, прочной и долговечной основы под нее. Доски пола могут со временем подвергаться гниению даже после пропитки специальными антисептиками. Поэтому нагревательные элементы лучше монтировать на бетонные основания с применением фольгированных теплоизолирующих покрытий, которые позволяют вернуть до 30% тепла, направляемого вниз пола.
Водяная система требует сложного монтажа подготовленными специалистами и постоянного использования воды только высокого качества. Накипь и отложение солей внутри труб недопустимо: возникающие засорения потребуют дорогостоящего ремонта, сравнимого по стоимости с прокладкой нового оборудования.
Работы по установке электрического нагревательного кабеля тоже требуют строгого выполнения технологии и применения точных измерений, но они не так сложны и могут выполняться домашним мастером.
Теплый электрический пол может:
- служить в качестве основной системы отопления деревянного дома;
- дополнять существующую для обеспечения комфорта.
В первом случае для каждого помещения потребуется использовать ≥70% общей площади чтобы разместить нагревательные элементы с возможностями потребления 0,13÷0,17 кВт/м2.
Снижение мощности до 0,11÷0,13 кВт/м2 обеспечивает уют и удобство, но не решает полностью задачи отопления в мороз.
Обе схемы позволяют:
- регулировать температуру в комнате вручную или автоматически;
- снижать затраты на использование электроэнергии средствами автоматики;
- эксплуатировать систему более 50 лет без ремонтов.
Вывод
Электродный котел – хорошее решение для дач и загородных домиков. Его установка не требует разрешительных документов или отдельного помещения, а эксплуатация – повышенных требований к технике безопасности. Такое устройство можно сделать самостоятельно, но насколько это целесообразно – решать вам. Хотя водонагреватель имеет очень высокий КПД, все же его использование обходится намного дороже, чем эксплуатация газового аналога. Стоит отметить также требовательность ионного котла к теплоносителю и системе отопления. Если не выполнять обязательные требования, то устройство будет работать неэффективно и прослужит намного меньше заявленного срока.
Прямой электрообогрев
Масляные радиаторы
Корпуса этих приборов состоят из нескольких секций с минеральным маслом — теплоносителем, которое нагревается от мощных ТЭНов до 200 градусов, поддерживая температуру радиатора не выше 100 градусов.
Масляные радиаторы способны обогреть любое жилое помещение, при работе не «выжигают» кислород, но их используют только в крайних случаях из-за высокого потребления электрических мощностей.
Конвекторы
У этих приборов нагретый электрическим током ТЭН напрямую греет воздух без промежуточного теплоносителя. Поэтому у них выше теплоотдача, экономичность, но одновременно выжигается часть кислорода из воздуха, контактирующего с раскаленным металлом нагревателя.
При радиаторном и конвекторном способе холодный воздух снизу помещения после нагрева устремляется вверх и собирается у потолка, а оттуда распределяется по всему объему комнаты.
Поэтому при достижении вверху помещения температуры +22°С, около пола воздух прогрется до +17°С, что вполне допустимо, но не совсем комфортно.
В конвекторах применяются термодатчики с автоматическими системами регулирования температуры, которые позволяют значительно экономить затраты электроэнергии.
Внимание! Расположенный ниже окна конвектор защищает комнату от проникновения холодного воздуха через щели с улицы, предотвращая сквозняки.
Принцип работы
Многим знакома схема простейшего кипятильника — два присоединенных к проводам лезвия безопасной бритвы. Такой сооруженный из подручных материалов «нагреватель» опасен, но все же способен быстро вскипятить, например, кружку воды. Он использует явление электролиза: вода содержит различные вещества и соли металлов, и, если на погруженные в воду контакты подать ток, заряженные частицы начнут движение от одного контакта к другому. В домовых электросетях РФ частота тока 50 Герц, следовательно, ионы станут менять направление 50 раз в секунду. Это и вызывает нагрев. Этот же принцип эксплуатирует и электродный котел для отопления.
На скорость достижения рабочей температуры влияет состав воды: чем больше в ней солей, тем ниже сопротивление и быстрее движение заряженных частиц. А закон Ома гласит, что при постоянном напряжении снижение сопротивления вызывает рост силы тока. Проводящие свойства воды хуже таковых у используемых в электротехнике металлов (алюминий, медь), поэтому с увеличением силы тока она активно нагревается. Благодаря этому КПД электродных котлов весьма велик: они преобразовывают в тепло значительную часть подаваемой на них энергии.
Мощность котла вычисляется по формуле P=UI, где P — мощность в ваттах, U — сетевое напряжение (220 В в однофазных сетях и 380 — в трехфазных), I — сила тока в амперах.
Инфракрасная система обогрева
В этой схеме используется электрический нагреватель, генерирующий инфракрасное излучение, которое направляется во все стороны — обычно сверху вниз. Тепловые волны воздействуют не столько на воздух помещения, сколько на твердые предметы, находящиеся в комнате: пол, мебель, ткани…
Такое электрическое отопление деревянного дома считается благоприятным для человеческого организма. Инфракрасные лучи направляются на предметы и тело человека, обогревая их в первую очередь.
КПД существующих обогревателей ИК-системы достигает ≈90%, что свидетельствует о высокой их эффективности. Однако надо внимательно проанализировать финансовые затраты: цена инфракрасного оборудования довольно высокая.
Для сравнения с конвекторным обогревом: метод тепловой радиации позволяет создавать около пола температуру в +22°С в то время, когда у потолка она будет достигать только +17°С.
Конструктивные особенности
С конструктивной точки зрения такой котел – это небольшая цельнометаллическая труба с полиамидным напылением (оно выполняет функцию изолятора). К корпусу подсоединены ввод и вывод теплоносителя, а также клеммы питания. С одной стороны в трубу вставляется набор изолированных электродов, в то время как другая герметично запаяна.
Котел электродный
Рассмотрим технические параметры заводских моделей.
- Длина – до 60 см, диаметр – не более 32 см.
- Мощность может варьироваться между 2 и 50 кВт, другими словами, котлы способны отапливать помещение площадью до 1500 м².
- Также они могут быть одно- и трехфазными. В первом случае подразумеваются маломощные приборы, используемые в частных домах, во втором – котлы с высокой производительностью, предназначающиеся для объектов промышленного типа.
- Оптимальное значение потребления энергии достигается при температуре рабочей жидкости в 75ᵒС. Если показатель выше, то потребление энергии увеличивается, а если ниже, то оно, соответственно, снижается (при минусовых температурах показатель теплопроводности у жидкости ухудшается).
Принцип работы электродного котла. Сравнение электродного и тенового котлов
По способу подачи теплоносителя ионные приборы могут быть двух типов:
- открытые системы характеризуются тем, что нагретая жидкость движется естественным путем, передает тепло и направляется обратно в теплогенератор;
- в закрытых же имеются специальный насос и расширительный бак – они необходимы для начального этапа прогрева рабочей жидкости.
Обвязка котла
Видео – Как работает котел
Плинтусное отопление
Этот способ хорошо вписывается в любой оригинальный дизайн и архитектурные решения. Он просто монтируется на любые типы поверхностей и отделочных материалов (кирпич, бетон, плитка, гипсокартон, дерево).
Для обогрева помещения передающие тепло источники встраиваются в специальный плинтус, напоминающий по виду обыкновенные модели, но увеличенных размеров.
Тепло могут передавать:
- вода, циркулирующая по трубопроводам;
- электрические ТЭНы, подключаемые кабелем.
Принцип работы плинтусной схемы отопления.
Радиаторы системы монтируются по нижней части стены вдоль всего периметра помещения или на определенных его участках. Внизу и сверху корпусов плинтуса выполнены отверстия для свободного доступа воздуха, который поступает с уровня пола и при нагреве направляется вверх.
Тепло ТЭНов «прилипает» к плоскости стены, передаваясь ее поверхности и окружающему воздуху, который равномерно перемешивается в объеме комнаты.
Преимущества схемы
При плинтусном обогреве:
- исключаются процессы появления конденсата на стене;
- экономится энергия на 20÷40%;
- равномерно распределяется воздух и температура внутри комнаты.
Распределение температуры и движение воздушных потоков в комнате с плинтусным отоплением.
Особенности монтажа и эксплуатации
Подводящие воду трубопроводы для жидкостного обогрева и силовые кабели ТЭНов прячутся в пол или стены, заливаются цементными растворами. Поэтому их размещение следует учитывать в проекте здания. Переделывать или исправлять ошибки сложно.
Плинтус изготавливают из меди или алюминия — металлов с высокими коэффициентами теплопроводности. Для эффективной работы их достаточно нагревать до +40°С, не выше.
Система позволяет в каждой комнате использовать термогулятор для автоматического поддержания определенной температуры. Например, в детской комнате можно чуть увеличить обогрев, а в спальне — снизить.
Размещение плинтуса под окном защищает от сквозняков.
Для полноценного теплообмена корпуса плинтусов нельзя закрывать тканями, декоративными решетками, мебелью.
Система воздушного обогрева здания
Такие схемы эксплуатировались еще в XVIII веке в многоэтажных замках. Они создаются на этапе строительства дома и работают от электронагревателя воздуха, расположенного на нижнем этаже. Тепло от него по воздуховодам прямоугольного, овального или круглого сечения распределяется по всем комнатам. Для циркуляции воздуха применяются нагнетательные вентиляторы. Благодаря удобству управления температурой одного теплонагревателя такая система экономична.
Ее недостатки:
- необходимость контроля со стороны специалистов;
- трудность регулирования температур внутри разных комнат;
- сложность монтажа.
Система воздушного обогрева применяется чаще в промышленных зданиях с источниками тепла, созданными производственными процессами. В жилых домах ее устанавливают редко.
Чтобы эффективно использовать электрическое отопление в деревянном доме, необходимо на стадии составления проекта выбрать наиболее подходящую схему, а при монтаже и эксплуатации строго соблюдать технологию и рекомендации производителя.
