Дешевый природный газ доступен не везде. Там, где его нет, жилища приходится отапливать каминами, котлами на твердом или жидком топливе, электрокаминами или электрокотлами. Но затраты на отопление в этих случаях неоднократно повышаются.
Годовые затраты на обогрев и горячее водоснабжение дома при использовании природного газа в 2-3 раза ниже, чем при использовании прочих энергоносителей. И это при условии, что дом имеет достаточно эффективное утепление. С увеличением площади плохо утепленного дома разница в затратах непропорционально увеличивается.
Большие теплопотери дома можно относительно недорого покрывать увеличением расхода газа. Но, если газ недоступен, то необходимо искать оборудование, способное максимально снизить затраты. Это оборудование можно будет использовать как основной или вспомогательный источник тепла.
Камин
Сегодня большинство новых каминов имеют закрытую топку – каминный вкладыш. В таком виде камин является весьма эффективным и безопасным отопительным прибором. Традиционные открытые камины невозможно рассматривать как эффективные средства отопления, т.к. большая часть тепловой энергии, полученной при сжигании твердого топлива, вылетает в трубу. В свою очередь каминный вкладыш позволяет направить на обогрев дома до 70% тепловой энергии. Каминный вкладыш в три раза эффективнее традиционного камина, а значит, требует втрое меньше дров или брикетов. Важно и то, что каминные вкладыши позволяют регулировать скорость сжигания, избегая при этом перегрева или переохлаждения отапливаемых помещений. Топливо в камин с закрытой топкой подкладывают один раз в 3-4 часа, а не каждый час.
Один каминный вкладыш способен обогреть весь дом. По сути, он является полноценным твердотопливным котлом, который может быть источником тепла для воздушной (РГВ) или жидкостной отопительной системы. В первом случае к камину подводят воздуховоды, по которым воздух попадает в отапливаемые помещения. Во втором – приобретается каминный вкладыш с водяной рубашкой, который подключается к водяному отопительному контуру.
Котел на биотопливе
Котлы, работающие на топливе растительного или животного происхождения, в т.ч. продуктов жизнедеятельности животных, выгодны в первую очередь в сельской местности, где биотопливо доступно и наиболее дешево. На сегодняшний день существуют котлы, в которых можно сжигать солому, стебли кукурузы и овса, разнообразные фруктовые косточки и прочие органические отходы. В сельской местности, как нигде, есть возможность заготавливать практически дармовое топливо, которое обычно сжигается без толку. Речь идет о самых разнообразных сельскохозяйственных отходах, включая больные растения, подлежащие уничтожению.
Самым популярным биотопливом были и остаются дрова. Если сравнивать дрова с углем, то при их сжигании образуется намного меньше вредных веществ.
Современные котлы на биотопливе сконструированы таким образом, чтобы топливо сжигалось полностью. С одной стороны это помогает получить больше тепловой энергии, с другой – свести к минимуму образование сажи и пепла. Эти котлы используют пиролиз – сухую перегонку древесины с целью получения горючего древесного газа. Одним из условий пиролиза является герметичность загрузочных отверстий, а также контролируемое поступление воздуха в пиролизную камеру. Вентилятор, с помощью которого нагнетается воздух, управляется автоматически.
Полученный древесный газ через форсунку подается в основную камеру сжигания. Воздуха подается столько, сколько необходимо для полного сжигания древесного газа. За все это отвечает система автоматической регулировки, компоненты которой устойчивы к воздействию высоких температур. Такая система недешева, чем собственно и обусловлена высокая стоимость пиролизных котлов. Однако высокая цена с лихвой компенсируется низкой стоимостью топлива и экономичным его использованием. Одной загрузки топлива пиролизному котлу в среднем хватает на 10 часов.
Неоспоримым недостатком котлов на биотопливе является обременительная необходимость регулярно подкладывать в топку. Пусть это будет 3 или 10 часов – необходимость, так или иначе, остается. Решая эту проблему, производители котельного оборудования предлагают сегодня котлы с автоматической загрузкой топлива. Автоматическая подача технически целесообразна только при условии, что топливо будет гранулированным или иметь сыпучую консистенцию. Можно, конечно, создать робота, который будет подкидывать дрова в топку, но его стоимость сделает оборудование нерентабельным. А вот для автоматической подачи пеллет, опилок или мелких щепок необходимо достаточно простое устройство. Как правило, это бункер и простейший шнековый механизм.
Котлы с автоматической подачей, предназначенные для отопления односемейных домов, могут оснащаться встроенным бункером, объема которого хватает на 1-5 дней. Эти же котлы могут обеспечиваться топливом из внешних бункеров неограниченного объема. Топливо доставляется из бункера шнековым или ковшевым транспортировщиком. Подчитано, что на зиму для отопления дома площадью 150 м³ потребуется 10 м³ пеллет. Если рядом с котельной или в подвале располагается помещение, способное вместить такой объем биотоплива, то котел не придется обслуживать весь отопительный сезон. Впрочем, работа для человека все равно найдется – чистить зольник придется вручную. Но это не очень большая жертва, учитывая дешевизну топлива из древесных отходов.
Котлы на биотопливе с автоматической подачей стоят несколько тысяч долларов. Такие вложения окупятся, но при условии, что используемое топливо действительно будет дешевым. Если пеллеты, опилки или щепу придется доставлять издалека, то большую часть их стоимости составят транспортные расходы. Соответственно подойдут такие котлы только для той местности, где сыпучее биотопливо доступно при минимальной транспортировке.
Котлы на углях
Котел на угле эффективен, но небезопасен для окружающей среды. Даже уголь «экогорошек» не может сравниться по экологическим показателям с теми же пеллетами или дровами. Однако уголь-экогорошек при сжигании выделяет меньше двуокиси серы, чем обычный уголь, продлевая тем самым работу котельного оборудования и дымоходов. А больше всего вреда от сжигания угольной пыли.
Угольные котлы устроены максимально просто. Их производство можно наладить практически на любом предприятии, где имеется сварочное оборудование. Этим фактом обусловлена и низкая цена таких котлов. При этом, чем крупнее фракция угля, для сжигания которого он предназначается, тем котел дешевле. Но на сегодняшний день интерес представляют в первую очередь котлы на мелком угле, который может подаваться в топку автоматически. Такие котлы называются ретортными. Они подходят для сжигания, в том числе и экогорошка.
КПД ретортных котлов наиболее высокий среди котлов иной конструкции. Это достигается путем контроля подачи воздуха и угля. После сжигания угля в оптимальных условиях горения остается минимум шлака и образуется минимум диоксида серы, окиси углерода (СО) и оксидов азота. Но такие показатели достигаются только при сжигании качественного угля. Использование низкокачественных сортов угля связано не только с повышенным выбросом вредных веществ в атмосферу, но и со снижением ресурса некоторых частей котла, которые атакуются агрессивными веществами, содержащими серную кислоту.
Ретортные угольные котлы стоят дороже простых котлов, но они имеют более долгий ресурс и могут работать автоматически. Транспортная составляющая угольного топлива невысока за счет высокого соотношения масса/энергетическая ценность. Такие котлы имеет смысл выбирать, если вблизи отапливаемого дома нет многоэтажек, жители которых могли бы пожаловаться на задымление вредными веществами.
Тепловые насосы
Тепловые насосы являются самым современным, но наименее распространенным видом отопительного оборудования. Наиболее понятным и близким по принципу примером работы теплонасоса является холодильник или кондиционер. По сути, эти бытовые приборы являются теплонасосами, отбирающими тепло у одной среды, и передающими его другой. Транспортировка тепла осуществляется посредством циркулирующего в системе хладагента, перекачиваемом компрессором. В теплонасосах энергию потребляют только электродвигатели, обеспечивающую работу компрессора. Теплонасосный принцип позволяет получить в 2-3 раза больше тепла, чем могут произвести нагревательные приборы, затратив то же количество электроэнергии. С точки зрения физики это объясняется тем, что тепловые насосы отбирают низкопотенциальное тепло, в том или ином количестве имеющееся в любой среде.
Теплонасосы, используемые для отопления дома, могут брать тепло у земли, воздуха или воды. В нашем климате воздушные теплонасосы не очень эффективны, поскольку наружная температура может опускаться до запредельных для данного оборудования температур. Есть технологии, например у Mitsubishi (Zubadan), которые позволяют получать недорогое тепло до -35°С. Ниже этой отметки стоимость тепла будет сопоставима с теплом электронагревательных приборов.
Наиболее выгодным и стабильным источником низкопотенциального тепла является грунт, температура которого уже на глубине нескольких метров не опускается ниже -10°С. Однако устройство грунтового теплообменника – мероприятие трудоемкое и недешевое. Требуются не только масштабные земляные работы, но и собственно сама площадь. Теплообменники также могут быть вертикальными, но в таком случае необходимо бурить глубокие скважины, наподобие тех, которые бурятся на воду.
Дороговизна тепловых насосов, несмотря на все сложности устройства грунтового теплообменника, оправдывается абсолютной независимостью от всех прочих источников энергии, за исключением электричества. Но перед окончательным выбором такого оборудования нужно делать ставку на низкотемпературные системы отопления типа теплый пол.
Автор текста: М. Тамилин
