Чистый обогрев

Сегодня становится все долее очевидным, что задача разумного домовладельца не просто обеспечить жизнь в своем коттедже всем необходимым, но и сделать: это с минимальным ущербом для окружающей среды. Рассмотрим экологические подходы к отоплению и горячему водоснабжению в загородном доме.

Экономьте топливо

Традиционно человек обогревал свое жилище, сжигая топливо: дрова, уголь, нефтепродукт, газ. И сегодня подобные способы отопления остаются главными, особенно в нашей стране, имеющей огромные природные ресурсы и отличающейся невысокими ценами на топливо для потребителей. Между тем, запасы угля, нефти и газа на Земле хоть и значительны, но не бесконечны, а объемы их потребления постоянно увеличиваются. Поэтому приоритетом в развитии современных систем отопления является повышение эффективности их работы и, соответственно, сокращение расхода топлива.

Ни одна отопительная система, работающая на классическом принципе сгорания, не идеальна сточки зрения КПД. Часть энергии всегда расходуется на обогрев не воздуха в помещении и воды в водопроводе, а корпуса отопительной системы, стен дома и пр. Однако и среди небезупречного всегда можно выбрать оптимальное, и его КПД выше по сравнению с твердо- или жидкотопливным, хотя и не достигает 100%. Газовый котел является наилучшим из классических способов отопления и с точки зрения количества вредных выбросов - при горении газа оно минимально, а современные модификации котлов направлены на то, чтобы делать горение все более эффективным.

Работая над повышением эффективности систем на традиционном топливе, мировая инженерная мысль одновременно изучает альтернативные, возобновляемые источники энергии и тепла. На Западе о них всерьез задумались еще несколько десятилетий назад - во многом под влиянием мировых энергетических кризисов. Сегодня уже «приручены» и приспособлены к делу отопления дома энергия солнца, геотермальная энергия. Причем в развитых странах это уже давно не экспериментальные образцы, а реально работающие и довольно распространенные в быту технологии. Россияне в этом отношении более консервативны, а также избалованы низкими ценами на традиционные источники тепла, однако постепенно мировая тенденция завоевывает популярность и у нас.

Греемся от земного ядра

Наиболее эффективной и экономичной альтернативой традиционным системам отопления сегодня является геотермальная система, иначе говоря, электрический тепловой насос. Принцип действия теплового насоса часто называют «холодильник наоборот». Испаритель (морозильник) у него вкопан глубоко в землю (как вариант - «утоплен» в грунтовые воды или близлежащий водоем), а конденсатор (змеевик на задней части холодильника) работает на нагрев воды или воздуха. Температура морозильника при этом гораздо ниже температуры окружающей среды: на определенной глубине под землей или на дне водоема температура практически постоянна. Энергия окружающей среды, которая используется для нагрева помещений и воды тепловым насосом, способна самовосстанавливаться, так что эта система не наносит вреда экологическому балансу планеты.

К развитию систем геотермального отопления подтолкнули энергетические кризисы 1973 и 1978 годов. Первоначально подобное оборудование устанавливали в дорогих домах в США. По мере развития технологии цена на геотермальные системы неуклонно снижалась, и сегодня на Западе они вполне доступны среднему классу.

Стоит заметить, что геотермальная система заменяет собой не только традиционное отопление, но и кондиционирование: летом она способна охлаждать слишком жаркий воздух в доме до комфортной температуры.

Установка геотермального оборудования - дело недешевое по сравнению с газовым или жидкотопливным котлом, а также системой кондиционирования. Однако в эксплуатации эта система вполне экономична, так как потребление электроэнергии у нее невелико, и со временем большие первоначальные инвестиции оправдают себя.

Может возникнуть законный вопрос: а способен ли тепловой насос круглый год работать в России? Откуда ему взять энергию в период долгих морозов? И теория, и опыт показывают, что климат нашей страны подходит для отопления тепловыми насосами. При этом самими беспроигрышными моделями можно назвать те, что используют энергию грунта. В земле аккумулируется тепло солнца, а также круглый год в независимости от погоды происходит подогрев от земною ядра. Уже на глубине около 6 м температура почти не меняется весь год и в средней полосе России составляет 5-8 градусов тепла. Это совершенно нормальные условия для работы геотермальной системы. Ну а для тех, кто все же боится экстремального мороза, можно добавить, что минимальная температура грунта фиксируется не одновременно с пиком морозов, а на пару месяцев позднее, когда нужда в интенсивном обогреве дома уже не так велика.

Солнцем вода

Солнечный свет - источник тепла и радости. А еще и большой пользы, ведь солнышком можно не просто наслаждаться, но и аккумулировать его энергию для отопления и подогрева воды. Для этого существуют специальные солнечные коллекторы, причем использовать их можно не только в Калифорнии, но и в России, где люди, прямо скажем, не страдают от избытка солнца.

Конечно, в наших климатических условиях солнечный коллектор не сможет обеспечить дом теплом и горячей водой полностью. Коллектор работает и в пасмурную погоду, но его производительность в это время невысока. В нашей стране имеет смысл использовать солнечную энергию сезонно (около 6 месяцев в году) и в комбинации с другими источниками тепла.

В частных домах наиболее распространено применение солнечных коллекторов для нагрева воды. Две солнечные установки, смонтированные на крыше небольшого коттеджа, способны обеспечить до 70% потребности в горячей воде семьи из 3-4 человек. Солнечный коллектор стоит подстраховать другим источником энергии, не зависящим от погоди: например, можно создать систему, в которой, как только энергии солнца становится недостаточно для подогрева воды, автоматически включается электрический бойлер.

Очевидно, что эффективность солнечного коллектора зависит от угла падения лучей и максимальна, когда солнце падает под прямымуглом. Наиболее производительными являются так называемые следящие установки, которые в течение дня поворачиваются в соответствии с движением небесного светила. Однако по своей стоимости такое оборудование больше подходит для промышленного использования, а не для частного дома. Поэтому коттеджи обычно оснащаются статическими установками, ориентированными на юг, - это оптимальное положение для улавливания солнечного света.

Фокусы КПД

Если среди традиционных отопительных систем чемпионом по экологичности является газовый котел, то среди самих газовых котлов лучший конденсационный. Суть его работы в том, что для нагрева теплоносителя используется не только тепло, выделяемое при сгорании газа, но и то тепло, которое выделяется при конденсации пара, образующегося при сгорании газа.

Основная «фишка», которую можно нередко встретить в рекламе конденсационных котлов, - утверждение о том, что их КПД превышает 100%. Согласно законам физики, такой КПД невозможен, однако авторы рекламы ничуть не вводят потребителя в заблуждение. Путаница связана не с лукавством, а с несовершенством системы рас чета КПД. Традиционная методика расчета была разработана для обычных котлов, она учитывает так называемую низшую теплоту сгорания, то есть только тепло, выделяемое при горении. Если рассчитывать КПД конденсационного котла исходя из этого показателя, то мы действительно получим результат до 110%. Однако это не будет соответствовать реальности происходящих в котле физических процессов, поскольку в них задействована не низшая, а высшая теплота сгорания, то есть собственно тепло от горения плюс тепло от конденсации образующегося пара.

При использовании конденсационного котла расход газа уменьшается примерно на 10% по сравнению с обычным котлом. Эта разница существенна для европейских стран, где стоимость газа высока. В условиях российских цен на топливо экономия может казаться не столь значительной, чтобы оправдать значительные затраты на установку конденсационного котла. Однако не исключено, что ситуация переменится: технология по мере ее развития и распространения, как правило, дешевеет, а вот природное топливо в перспективе будет только иссякать и дорожать. Поэтому вполне возможно, что конденсационные котлы войдут в повсеместный обиход скорее, чем мы можем себе сегодня представить.

Текст Павла Чернякова