По оценкам специалистов, 25-35% всех энергоресурсов России тратится на отопление, при этом потери достигают 30% (за рубежом в развитых странах - около 2%), а 45-70% теплосетей требуют ремонта или замены. В данной статье проведен небольшой сравнительный анализ различных систем отопления и обогрева, особое внимание уделено такому важному аспекту, как экология.
Основной и наиболее распространенной на данный момент системой является традиционное водяное отопление с централизованной подачей горячей воды, или так называемое центральное отопление (далее - ЦО).
Все плюсы и минусы этой системы хорошо известны, поэтому остановимся более подробно на экологической составляющей вопроса. Кроме исторически сложившегося широкого распространения и относительной дешевизны для потребителя, ЦО не имеет других заметных преимуществ.
Да и столь широкое распространение ЦО получило еще с XIX в. лишь по причине отсутствия в то время достойной альтернативы в виде дешевой электроэнергии и экономичных систем электроотопления.
Основными недостатками являются:
- большой износ теплосетей и систем ЦО, что вызывает многочисленные аварии, протечки, внеплановые отключения отопления и т. п.; затраты на ремонтно-восстановительные работы, которые раньше покрывались в основном государством, теперь будут ложиться на плечи потребителей, тем самым сводя на нет одно из основных преимуществ ЦО - относительно невысокую стоимость его эксплуатации для граждан;
- высокие теплопотери при доставке тепла потребителю, высокая стоимость прокладки трубопроводов горячего водоснабжения; вследствие этого ТЭЦ приходится строить в относительной близости к потребителям тепла, т. е. к жилым и промышленным зонам, что, безусловно, не улучшает экологическую ситуацию в этих районах. К тому же из-за достаточно низкого КПД всей системы (от ТЭЦ до радиаторов в квартире) приходится сжигать гораздо большее количество топлива и соответственно многократно увеличивать выброс в атмосферу продуктов горения;
- практическая невозможность регулировки температуры в помещениях по желанию потребителя.
В последнее время стало модным устанавливать комнатные термостаты, которые якобы позволяют регулировать теплоотдачу радиаторов, однако при этом замалчиваются некоторые проблемы: увеличивается риск засорения из-за попавших примесей и низкого качества теплоносителей; отложения на деталях термостатов со временем изменяют их характеристики и ухудшают работу; возможно появление шума в клапанах; нелинейная зависимость между изменениями температуры в помещении и теплоотдачей (для некоторых радиаторов изменение потока в 2 раза изменяет теплоотдачу всего на 7-12%) может привести к нестабильности в работе системы отопления. Следует заметить, что термостаты чаще всего измеряют не температуру воздуха, а температypy теплоносителя, а это приводит к снижению точности контроля температуры, перегреву, снижению комфортности. Гидравлическая система ЦО, как правило, не позволяет отключить отдельные помещения или существенно изменить их тепловые характеристики. Все это вместе с достаточно высокой стоимостью подобных устройств (от 5 до 30 долл. США/шт.) и работ по их установке вряд ли позволяет считать данную конструкцию пригодной для массового применения.
Если же абстрагироваться от внешних проблем и рассмотреть конкретный радиатор в конкретной жилой комнате, то с точки зрения экологии и здесь возникает много серьезных вопросов. Во-первых, при работе радиатора с высокой рабочей температурой (60-70 °С) происходит гибель находящейся в воздухе микрофлоры ("омертвление" воздуха). Во-вторых, возникающие конвективные потоки создают в помещении постоянно движущиеся воздушные массы, поднимающие пыль и разносящие ее по всему помещению. В-третьих, возникает большой разброс температур по высоте помещения (холодный пол горячий потолок), что, как известно, отнюдь не полезно для организма человека.
Выход из этой ситуации просматривается в постепенном переходе к различного вида автономным системам отопления (далее - АСО). Уже сегодня такие системы используются в интенсивно развивающемся дачно-коттеджном строительстве.
И хотя говорить об АСО как о полноценной альтернативе ЦО, особенно в условиях городского строительства, еще рано, они составляют все больший процент в общем количестве различных отопительных систем, что, кстати, полностью соответствует и общемировым тенденциям.
По принципу действия АСО делятся на три основные группы:
- традиционное отопление, когда жидкий теплоноситель нагревается, а затем, проходя по системе трубопроводов и радиаторов, отдает тепло отапливаемым помещениям;
- воздушное отопление, когда в качестве теплоносителя используется воздух, подаваемый после подогрева в отапливаемые помещения по воздуховодам;
- прямое электрическое отопление, когда нагрев помещения осуществляется без теплоносителя, и электрическая энергия непосредственно преобразуется в тепловую.
Но у традиционных АСО имеются и минусы. Расположение помещения с отопительным котлом внутри здания определяет наличие в той или иной степени специфического запаха топлива (особенно при использовании солярки) и продуктов его сгорания. Сохраняется возможность аварийных протечек, устранение которых, при заполнении систем антифризом, требует значительных затрат, т.к. вытекающая жидкость является ядовитым химикатом, который может испортить мебель, интерьер и строительные материалы конструкции дома, а также крайне вреден для людей в случае вдыхания его паров. Периодическое включение отопительного котла и циркуляционного насоса, даже при использовании дорогого импортного малошумного оборудования, создает дополнительный шум и вибрацию. Для длительной и надежной эксплуатации традиционных АСО также совершенно необходима профилактика котельного оборудования. По мере эксплуатации снижается эффективность системы: камера, дымоходы, горелка покрываются сажей и пылью; теплоноситель из системы вытекает, частично испаряется, газы попадают в систему, создавая воздушные пробки.
Отрицательно сказывается на работе пониженное давление газа в российских магистралях. Некачественное жидкое топливо приводит к преждевременному износу топливного насоса, засорению форсунок, образованию кислотных и сернистых компонентов. Следует добавить, что скачки напряжения (150-280 В), колебания частоты тока, длительная работа на пониженном напряжении выводят из строя автоматику.
Необходимо выполнение сервисных работ, и для их проведения нужен квалифицированный персонал и соответствующая аппаратура. В зависимости от объема работ цена на сервисное обслуживание одного отопительного котла за год составляет от 100 до 600 долл. США, при этом запчасти и ремонт оцениваются отдельно. Остановка и сбои в работе традиционной системы могут привести к серьезным материальным затратам, так как выходит из строя сразу вся система. Поэтому специализированными фирмами организуется круглосуточное дежурство и диспетчерская помощь с выездом на место аварии, что проводится, безусловно, также за счет потребителя.
Примерные затраты на создание различных отопительных систем для коттеджа общей площадью 200 кв. м
(из расчета 100 Вт/кв. м)
Традиционное отоплениеДлинноволновые ИК-излучатели Электроотопительные панели
Примечание. По данным опыта эксплуатации совокупное снижение теплопотерь составляет 25-30%.
Итого: от 3 до 1 5 тыс. долл. США Итого: около 4 тыс. долл. США Итого: около 3,5 тыс. долл. США
Воздушные АСО требуют также установки отопительного котла и, следовательно, получают "в наследство" уже упомянутые проблемы, хотя с точки зрения экологии эта система заметно отличается в лучшую сторону от вышеперечисленных. Использование в качестве теплоносителя воздуха повышает надежность системы отопления, количество поступающего в каждое отдельное помещение воздуха легко дозировать простым поворотом задвижки воздуховодов, гарантийное и послегарантийное обслуживание воздушного отопления связано, в основном, с работой котлов и поэтому дешевле и проще. Однако, даже при наличии специальных фильтров, в воздухе, проходящем через нагревательный котел, остаются мельчайшие частички пыли и другой органики, которые выгорают или частично разлагаются на горячих поверхностях котла, заметно увеличивая количество угарного газа (СО).
Но наиболее перспективным и экологически безопасным из всех известных систем отопления, на наш взгляд, является прямое электрическое отопление (далее - ПЭО). Оно, в принципе, свободно от проблем, связанных со сжиганием в непосредственной близости от жилых помещений какого-либо вида топлива и применением каких-либо теплоносителей.
Подвод электроэнергии или выделение дополнительной электрической мощности на отопление, как правило, не требует значительных капитальных затрат, а при применении систем ПЭО в сочетании с современными технологиями теплоизоляции зданий дополнительные мощности могут быть незначительными. Тогда как подвод газовой магистрали требует большого количества различных согласований, разработки проектной и исходно-разрешительной документации, материальных затрат, значительно превышающих затраты на подвод электроэнергии. При ПЭО отсутствие потребности в котельном помещении, покупке котлов, насосов, труб и радиаторов и работах по их монтажу существенно снижает начальные капитальные затраты на устройство отопления (см. таблицу).
С точки зрения эксплуатации, при ПЭО выход из строя одной единицы оборудования не приводит к отказу всей системы, а вышедшее из строя оборудование заменяется предельно просто. Если говорить о контроле температур и гибкости управления системой отопления, а также возможности экономии энергии, то у ПЭО здесь самые лучшие показатели. В каждом отапливаемом помещении имеются термостаты, и все они работают независимо, контролируя температуру в диапазоне 5-30 °С с точностью ±0,1-1,0 °С. При желании могут быть установлены программируемые термостаты с таймером (70-100 долл. США), позволяющие задать любой график изменения температуры в течение суток в каждый день недели. Это экономит, например для загородных домов, эксплуатируемых зимой по выходным дням, 50-80% электроэнергии. Именно этот вид отопления легко интегрируется в единую систему управления зданием типа "интеллектуальный дом".
Все существующие в настоящий момент системы ПЭО можно разделить на два основных класса - конвекционные и излучательные (радиационные).
К конвекционным относятся конвекторы различного исполнения, которые в свою очередь делятся на конвекторы естественного протока воздуха и конвекторы принудительного продува (тепловентиляторы и тепловые завесы).
Электроконвекторы по своей сути являются теми же радиаторами, за исключением того, что каждый из них при включении в электросеть может работать автономно. Следовательно, все ранее указанные недостатки (конвективные потоки, "омертвление" воздуха, высокий температурный градиент по высоте помещения, малая экономичность) сохраняются в полном объеме. Заметным шагом вперед при применении электроконвекторов стала их способность, благодаря наличию встроенного или выносного термостата, самостоятельно поддерживать заданную температуру помещения в достаточно широком диапазоне (от 0 до 30 °С) с весьма неплохой точностью ( 0,1 °С - электронные, 0,5-1 °С - электромеханические термостаты). Современные электроконвекторы выполняются с герметично запаянными электронагревательными элементами, вследствие чего допускается их эксплуатация во влажных и сырых помещениях, просты в монтаже и установке.
Конвекторы принудительного продува воздуха известны потребителю в основном благодаря широко распространенным бытовым тепловентиляторам типа "Ветерок" и ему подобным. Все аналогичные устройства, от простейших бытовых до промышленных, различаются лишь мощностью (от 1,5 до 70-100 кВт), производительностью (от 200 до 7000 м3/ч), габаритами, весом и стоимостью. В современных моделях, как правило, устанавливаются термостаты для автоматического поддержания заданной температуры в помещении (диапазон регулировок - от 0 до 30 °С), автоматические системы аварийного отключения, основанные на измерении температуры ТЭНов и воздуха внутри и вне корпуса, а мощные тепловые завесы могут иметь также выносной пульт управления. Из-за наличия высокотемпературных ТЭНов, сильных потоков воздуха, высокого уровня шума и достаточно большой потребляемой мощности данные устройства едва ли можно представить в жилых или офисных помещениях (за исключением разве что всевозможных внештатных ситуаций, ремонта и т. п.). Их место скорее в цехах, на складах, в автосервисах, автомойках и тому подобных зданиях и сооружениях промышленного назначения. Вследствие этого говорить об экологии и экономичности в данном случае также не слишком уместно, но, впрочем, эти системы и не претендуют на лидерство в данных областях. Их задача - быстрый и мощный прогрев воздуха, а все "побочные" эффекты при этом всеми признаются, но считаются все же второстепенными.
К излучательным системам ПЭО относятся инфракрасные (ИК) обогреватели, которые можно условно разбить на высокотемпературные (температура поверхности излучателя свыше 300 °С), длинноволновые ИК-излучатели (температура поверхности Излучателя от 100 до 200 °С) и низкотемпературные ИК-отопительные панели (температура излучающей поверхности от 25 до 50 °С).
У ИК-обогревателей с температурой излучающей поверхности выше 300 °С максимум интенсивности ИК-излучения лежит в диапазоне волн короче 7,5 мкм. Такое излучение по классификации относится к "жесткому" и при длительном воздействии оказывает негативное влияние на кожные покровы (аналогично тому, как лица и руки у людей, часто и подолгу просиживающих у костра, преждевременно стареют и увядают). К тому же при такой высокой температуре в полной мере проявляется эффект "выжигания" кислорода, да и пожарная безопасность оставляет желать лучшего. Применение ИК-нагревателей, таким образом, можно считать удачным решением в основном в тех случаях, когда необходимо создать небольшой обогреваемый участок при высоких потолках, где человек будет находиться не постоянно, а время от времени, например в цехах.
Отопительные панели мягкого ИК-излучения характеризуются гораздо более низкой температурой излучающей поверхности (порядка 40 - 50 °С), что, как было сказано ранее, соответствует оптимальной для человека длине волн. Благодаря различным вариантам исполнения (плоские панели с металлической поверхностью либо панели, предназначенные для покрытия керамической плиткой и другими отделочными материалами) их применение и способ установки могут быть самыми разнообразными - крепление на стену, устройство теплых подоконников и оконных проемов, теплые полы и т. д. В силу своей конструкции подобные панели являются абсолютно влагостойкими, электро- и пожаробезопасными, т. е. позволяют организовать отопление в помещениях даже с влажной и агрессивной средой (автомойки, производственные цеха, химические производства и т. п.). Также их отличает высокая механическая и ударопрочность, т. е. применение в местах массового пользования и прохода больших потоков людей не является проблемой.
Невысокая температура нагревательных элементов является гарантией их длительной и надежной службы. Экономия электропотребления на отоплении, по сравнению с отопителями конвективного типа, ИК-нагревателями и другими подобными системами, составляет не менее 20-30%. При использовании современных автоматов защиты от короткого замыкания и перегрузок, а также устройств защитного отключения по току утечки вероятность пожара или поражения электрическим током близка к нулю.
Необходимо также сказать и еще об одном, очень важном диалогическом аспекте. Во всех отопительных системах, где используются заземленные металлические детали корпусов и воздуховодов (например, конвекторы, радиаторы, канальные вентиляторы, тепловентиляторы и тепловые завесы), через которые идут постоянные конвективные потоки, происходит так называемая "деионизация" воздуха. Как известно, нормальный уровень содержания в атмосфере отрицательно заряженных ионов составляет приблизительно 600-700 ед./см3. На морском побережье или высоко в горах это количество гораздо выше, и нахождение в таких местах благотворно действует на организм. Недаром в арсенале современных физиотерапевтов существует даже такое средство, как "кабинеты горного воздуха", где пациенты специально дышат сильно ионизированным воздухом. Так вот, при использовании металлических конвекторов количество ионов в воздухе снижается в 8-10 раз, т. е. до 50-100 ед./см3! Чтобы как-то компенсировать эту недостачу, приходится применять разнообразные дополнительные устройства ионизации воздуха, самым известным из которых, очевидно, является "люстра Чижевскского" применение имеющихся на сегодняшнем рынке некоторых модификаций которой может быть сопряжено с вредным для здоровья сопутствующим эффектом озонирования воздуха. В свете всего сказанного вне всякой конкуренции находятся, безусловно, ИК-обогреватели и электроотопительные панели, при использовании которых процесс деионизации либо отсутствует вовсе, либо снижается на практически неощутимые 1-2%.
Сегодня у центрального отопления появились достойные и перспективные конкуренты. Внутри же самих автономных систем традиционное отопление с его большими капитальными и эксплуатационными затратами начинает уступать воздушному и электрическому.
Данные таблицы иллюстрируют разницу в основных капитальных затратах для трех видов отопления.
Эти цифры относятся к стоимости оборудования, его монтажа и не учитывают дополнительных проектных и строительных работ, а именно:
- при традиционном и воздушном отоплении требуется погашение под котельную с приточно-вытяжной вентиляцией площадью не менее 7,5 м2 с окном и форточкой, вводом электропитания с контуром заземления. Стоимость 1 м2 для загородного строительства в Подмосковье составляет 200-300 долл. США. Если для отопления используется газ, то должен быть выполнен проект ввода, разводки и подключения. Стоимость этих работ - около 2000 долл. США. При строительстве следует предусмотреть проход труб отопления через межэтажные перекрытия и стены. То же самое относится к воздуховодам теплого воздуха. Если эти работы не предусмотреть в проекте, монтаж отопления обойдется значительно дороже. Для загородного дома площадью более 300 м2 сечение дымохода должно быть не менее 250x250 мм, а учитывая, что высота составляет 10-12 м, придется затратить еще 800-1000 долл. США;
- при газовом отоплении следует учесть, что прокладка трубопровода стоит 6-20 долл. США/п. м и может сразу поставить под сомнение экономическую эффективность независимо от относительной дешевизны самого газа. Следует учитывать, что срок службы металлических труб составляет около 20 лет, полиэтиленовых - более 50 лет;
- жидкое топливо требует емкости на 7-10 т для хранения и подъездные пути для топливозаправщика; это оценивается примерно в 2000-3000 долл. США;
- из соображений пожаро- и взрывобезопасности желательно обеспечить резервирование электропитания, а также установить стабилизатор напряжения (220 В ±15) мощностью не менее 0,6 кВт (около 100 долл. США). Для автоматического управления температурными режимами необходимо дополнительно приобрести специальный регулятор и термостат, что обойдется в 500-1500 долл. США;
- если потребуется перестройка системы на различные режимы: зимний, осенний, отключение отдельных комнат, то желательно систему дополнить балансировочными клапанами и регулятором давления. Каждый клапан стоит 25-65 долл. США, а регулятор давления - 120-140 долл. США.
Таким образом, капитальные затраты для традиционного отопления возрастают еще на 7-10 тыс. долл. США.
Вывод
Широкие возможности по экономии и рациональному использованию энергоресурсов в сочетании с улучшением теплоизоляции зданий превращают ПЭО в серьезную альтернативу традиционному с жидкотопливными и газовыми котлами, одновременно обеспечивая уникальные возможности по экологии и безопасности.
Источник: aelimp.ru
Противовирусные препараты: за и против
Добро пожаловать в Армению. Знакомство с Арменией
Крыша из сэндвич панелей для индивидуального строительства
Возможно ли отменить договор купли-продажи квартиры, если он был уже подписан
Как выбрать блеск для губ
Чего боятся мужчины
Как побороть страх перед неизвестностью
Газон на участке своими руками
Как правильно стирать шторы
Как просто бросить курить
- 1950 -
