Энергоснабжение жилого дома

Как известно, именно энергия обеспечивает удовлетворение бытовых нужд человека. Энергоснабжение во многом определяет комфортность нашего жилища. Поэтому при выборе энергоносителя нелишним будет учесть все «за» и «против». Каким видом топлива следует отапливать дом? Каковы преимущества и недостатки печного, водяного и электрического отопления? Ответы на эти и многие другие вопросы вы найдете в настоящем обзоре.

С древнейших времен человек нуждался в энергии для удовлетворения своих «домашних» потребностей. Вероятнее всего, первым энергоносителем было дерево, генератором энергии — костер. Костер обогревал и освещал пещеру, на нем готовили еду, пламя защищало первое жилище человека от хищников.

За время, прошедшее с тех пор, человечество использовало множество способов доставки энергии в жилища, испытало различные энергоносители, включая и абсурдное изобретение: горячая вода в качестве энергоносителя. Этот способ снабжения жилых домов энергией для отопления из единого центра (ТЭЦ) требует колоссальных затрат на прокладку и ремонт теплотрасс (горячая вода значительно агрессивнее холодной, а потому теплотрассы служат гораздо меньше, чем водопровод). Весьма велики потери энергии, а последствия аварии носят характер катастрофы: из-за поломки на ТЭЦ зимой может замерзнуть целый район или небольшой город.

С начала прошлого века в развитых странах нормой стала поставка в жилища энергии в виде электричества, которое обеспечивает удовлетворение всех бытовых нужд.

Одному человеку необходимо от 700 до 2500 кВт ч/год (700 — для человека, способного обходиться мытьем под душем раз в неделю и обедами в столовых, 2500 — для любителя принимать ванну каждый день). Львиная доля этой энергии будет израсходована для нагрева воды и приготовления пищи. Кроме этого, в средней полосе России для отопления каждого кв. метра жилища потребуется не менее 240 кВт ч/год. Таким образом, семье из 4-х человек, проживающей в доме площадью 200 м2, потребуется примерно 60000 кВт ч/год. При нынешних ценах на электроэнергию это обойдется в $1500. Причем основная часть энергии будет истрачена на отопление и нагрев воды.

Электричество в сегодняшней России — самый дорогой вид энергии (см. табл. 1), а потому традиционно его используют только для освещения и обеспечения работы электробытовых приборов. Для отопления и нагрева воды используют другие энергоносители. Рассмотрим, когда разумно следовать этой традиции. Для приведенной выше в качестве примера семьи потребуется 2000 кВт ч/год электроэнергии и 58000 кВт ч/год энергии какого-либо другого энергоносителя.

Таблица 1. Цена различных видов энергоносителей и их количество, необходимое для отопления дома в 200 м2 в течение одного сезона и обеспечения 4-х человек горячей водой

Топливо Калорийность,
кВт ч/кг
Цена Затраты,
$/год
Объем запасов, т/год Автоматизация
$/кг $/кВт ч
Дрова 2,8 0–0,066 0–0,024 0–1600 25 т, 40 м3 нет
Антрацит 8,4 0,050 0,006 400 9 нет
Уголь 5,8 0,016 0,0028 200 12 нет
Мазут 4,6 0,066 0,014 1000 15 есть
Печное топливо 10 0,16 0,016 1100 7,5 есть
Газ сетевой 10/м3 0,05/м3 0,005 340
есть
Электричество

0,025 1450
максимальная

Выбирая, каким видом топлива отапливать дом, необходимо учесть следующее:

 

1. Сетевой газ — почти самое дешевое топливо, котел или печь на газу не сложно автоматизировать, однако он есть не везде, и, кроме того, газ — источник повышенной опасности, а потому газовое оборудование нуждается в аккуратной установке и тщательном уходе.
2. Дрова и уголь — самые дешевые виды топлива, однако процесс топки ими невозможно автоматизировать, к тому же, зимние запасы этого топлива займут значительное место.
3. Мазут и жидкое печное топливо относительно дороги, для их хранения необходимо установить (закопать в землю) рядом с домом цистерну на 7,5–15 м3, однако жидкое топливо значительно безопаснее газа; котлы и печи, работающие на нем, можно автоматизировать.
4. Электроэнергия — один из наиболее дорогих источников тепла, но использование электричества позволяет сделать систему отопления наиболее гибкой и обеспечить максимальный комфорт в доме.

В загородном доме можно использовать печное, водяное или электрическое отопление.

Печное отопление

Традиционно используются массивные кирпичные печи.

Их достоинства:

 

1. Дешевизна изготовления и обслуживания.
2. Обеспечение вентиляции помещения и сухости воздуха.
3. Отсутствие необходимости обслуживания, когда не используются. Постоянная готовность к началу работы.
4. Отсутствие прямой зависимости от «внешних поставщиков» (газ, электричество и т.п.).
5. Инерционность (зимой, чтобы предохранить дом от промерзания, достаточно топить в нем печь 1 раз в неделю).
6. Дополнительные функции (приготовление пищи, сушка).

Недостатки:

1. Неправильная циркуляция воздуха (сквозняки).
2. Нет возможности автоматизировать процесс.
3. Инерционность: воздух в помещении начинает согреваться только через несколько часов после начала топки, на прогрев выстуженного дома уйдет 12–24 часа.
4. Одна печь может отапливать помещение не более 50 м2 или 3–4-х смежных комнат.
5. Сложность кладки и ремонта.
Водяное отопление

Водяное отопление (котел для нагрева воды и батареи по всему дому) чаще всего используется в домах площадью >70 м2, предназначенных для круглогодичного проживания.

Достоинства такой системы отопления:

1. Возможность организации правильной циркуляции воздуха. Для этого батареи должны располагаться под окнами и у других холодных стен (печь обычно ставят по центру дома, что и приводит к появлению сквозняков).
2. Отсутствие инерции — быстрый разогрев помещения после включения отопления.
3. Возможность автоматизации процесса отопления при использовании жидкого топлива или газа.
4. Гибкость: при помощи регулировочных вентилей можно установить в каждой комнате свою температуру.

Недостатки:

1. Сложность в изготовлении и необходимость в постоянном присмотре. Относительно высокая вероятность отказа. Рекомендуется устанавливать 2 котла — основной и запасной.
2. При заправке системы водой зимой необходимо либо постоянно отапливать дом, либо, слив воду, отказаться от отопления вообще. Этого можно избежать, заправив систему отопления антифризом, но стоимость антифриза может оказаться выше всех остальных элементов системы вместе взятых.
3. Необходимость в дополнительной системе вентиляции.
4. Желательно выделение отдельного помещения для установки отопительного котла.

Электрическое отопление
Наиболее простая в монтаже и эксплуатации, удобная и безопасная система. Безопасность обеспечивается высококачественной электропроводкой и подбором нагревающих устройств: масляные радиаторы, теплые полы, тепловые завесы. Электрическое отопление всегда готово к работе, не боится замораживания; такую систему проще всех других автоматизировать и настроить согласно сиюминутным пожеланиям хозяина.

Необходимо отметить два существенных недостатка электрической системы отопления:

1. Велики расходы на оплату электричества.
2. При отключении электричества она становится бесполезной.

Повышение надежности
Система водяного отопления состоит из многих элементов, а потому вероятность возникновения в ней неисправности относительно высока. К тому же, при отключении сетевого газа она выключается по независимым от воли хозяев причинам. Последствия таких отключений зимой могут быть весьма неприятными:

после промерзания система водяного отопления нуждается в капитальном ремонте. Электрообогревательные приборы надежнее, кроме того, поломка одного из них не ведет к выключению всей системы. Однако в Подмосковье не редки случаи беспричинного отключения электричества. Избежать неприятных последствий отключений поможет дублирование систем отопления.

Кроме газового котла желательно иметь запасной универсальный котел, несколько электрорадиаторов (и соответствующую им проводку), печь (теплоемкую или долгого горения), способную обогреть хотя бы часть дома.

Газификация дома
Газ — весьма дешевое, а потому традиционно весьма распространенное топливо. Если есть возможность подключения дома к газовой магистрали, газ используют для приготовления пищи, нагревания воды и, главное, для отопления дома.

Сжиженный (баллонный) газ для отопления использовать невыгодно: слишком часто приходится менять баллоны, а это хлопотно и дорого. Однако не следует забывать, что значительная часть пожаров с наиболее тяжелыми последствиями возникает из-за неисправностей или неправильной установки и регулировки газового оборудования. Поэтому доверить подключение дома к магистральному газу и установку газового оборудования следует специалисту. Газовый отопительный котел (АГВ) и водонагревательную колонку желательно устанавливать в отдельном помещении. Все помещения, где установлены газовые приборы, необходимо оборудовать вытяжной вентиляцией.

Целесообразность использования баллонного газа для приготовления пищи вызывает сомнения. Экономия, по сравнению с использованием электроплиты, незначительная: несколько долларов в месяц, конечно, если нет необходимости готовить на полк солдат. За эту экономию приходится расплачиваться копотью и другими продуктами сгорания на кухне, хлопотами по замене баллонов, повышенным риском пожара.

Электрическая плита лишена таких недостатков. На случай отключения электричества стоит иметь компактную запасную газовую плитку, и использовать ее только при крайней необходимости. Газовая водогрейная колонка в эксплуатации также несколько дешевле электрической, однако из помещения, где она установлена, необходимо, кроме вентиляционного канала, оборудовать еще и дымоход.

Можно видеть, что самым дешевым энергоносителем, который можно использовать для отопления и нагрева воды в автоматическом режиме, является сетевой газ. Если жильцы приведенного выше в качестве примера дома используют в этих целях газ, их расходы на энергообеспечение сократятся до $400. Экономия — $1050 в год, на первый взгляд существенная. Однако следует учесть, что подключение дома к газовой магистрали и обустройство системы отопления потребует дополнительных капитальных затрат. Учтем их.

  • Собственно подключение дома к газопроводу обойдется минимум в $2000;
  • Для установки газового отопительного котла и водогрейной колонки весьма желательно предусмотреть отдельное помещение площадью не менее 7,5 м2, на это уйдет еще $3000;
  • Оборудование помещения — дымоход, вытяжная вентиляция, собственно котел и колонка — будут стоить еще около $1000.
  • Стоимость системы распределения тепла по дому (трубы, радиаторы, вентили, циркуляционный насос, расширительный бак) сопоставима со стоимостью системы электрического отопления (проводка, масляные радиаторы или теплый пол, щиты с предохранителями, термореле), а потому здесь не рассматривается.

    Таким образом, дополнительные затраты при использовании газа для отопления составят не менее $6000. Кроме того, все работы по монтажу и подключению газового оборудования могут выполняться только организациями, имеющими соответствующие лицензии. В процессе эксплуатации газовое оборудование нуждается в регулярном контроле и обслуживании специалистами, что может заметно увеличить стоимость использования газа. Однако эта цифра мало зависит от размеров дома.

    Описанная в примере семья окупит капитальные затраты на газификацию дома не ранее чем через 6 лет, при условии, что на протяжении этого времени сохранится соотношение цен на энергоносители. Однако на это трудно надеяться. Внутренние цены на электричество уже вплотную приблизились к мировому уровню, поэтому ожидать их существенного (в несколько раз) роста не приходится. Цена газа внутри страны примерно в 5–7 раз ниже, чем за рубежом. Такой разрыв обусловлен тремя факторами:

     

    1. Изобилием освоенных месторождений
    2. Недоразвитостью химической промышленности
    3. Политической волей правительства

    Все они преходящи: месторождения вырабатываются, промышленность развивается, а что взбредет в голову нашим правителям, предсказать невозможно. Вследствие этого весьма вероятен быстрый рост цены газа. Из приведенных выше данных следует, что

    газификация относительно небольших и малонаселенных домов (до 500 м2) — занятие не стоящее. Иначе складывается ситуация для дома площадью свыше 1000 м2.

    Затраты на отопление и, соответственно, экономия при переходе от электрического отопления к газовому, возрастают почти пропорционально размерам дома. Капитальные затраты увеличиваются незначительно, а потому могут окупиться за 1,5–2 года.

    Представить себе жизнь современного человека без электричества весьма сложно, поэтому к электросети подключены практически все дома. Однако электричество — это также и источник повышенной опасности. Далее рассмотрим, какие элементы электрической проводки обеспечивают ее безопасность для дома и его жителей.

    Электропроводка
    Прежде всего, необходимо уяснить, какие электроприборы будут использоваться, и подсчитать их суммарную мощность. Разобраться с этим вопросом поможет следующая таблица.

    Таблица 2. Потребители электроэнергии


    Потребители Мощность, кВт Примечания
    Маломощные Освещение 0,01–0,02/м2 Без заземления
    Телевизор, приемник, ПК, тостер, миксер, кофемолка и т.п. 0,1–0,3/шт. заземлять желательно Допустимо, но нежелательно, включать по несколько шт. в одну розетку
    Средней мощности Холодильник, пылесос, старая стиральная машина, кухонный комбайн, ручной электроинструмент (дрель, рубанок, пила, газонокосилка и т.п.) 0,5–1/шт. заземлять обязательно Для каждого нужна своя розетка, на одном проводе — 2–3 розетки
    Мощные Электрокамин, чайник, переносная плитка, накопительный водонагреватель, стационарный электроинструмент и т.п. 1,5–2,2/шт. заземлять обязательно Для каждого нужна своя розетка с персональным проводом и, желательно, предохранителем
    Высокомощные Автоматическая стиральная машина, стационарная электроплита, проточный водонагреватель, печь для сауны, система отопления дома, сварочный аппарат и т.п. 4–20/шт. заземлять обязательно Для каждого нужна своя розетка с персональным проводом и предохранителем, желательна трехфазная подводка

    Электропроводка начинается с подключения щитка, оборудованного электросчетчиком, УЗО и группой предохранителей, к электросети. Если вы планируете использовать в садовом домике только маломощные потребители электроэнергии, вполне достаточно однофазного (фаза и 0) подключения к сети и двух автоматических предохранителей (на фазу и 0). Сечение проводов и характеристики предохранителей поможет выбрать таблица 3.

    Таблица 3. Подбор автоматических выключателей и проводов.
    Проводка выполняется двухжильным проводом + 3-я жила — заземление

    Предназначение цепи Мощность, кВт Однофазная проводка
    Ток, А на АВ Сечение провода, мм2
    Медь Алюминий
    Освещение в 2–3-х комнатах 2 10 1 1,5
    Розетки бытовые для приборов средней мощности — 2–3 шт., или 1 электрокамин, чайник, переносная плитка, накопительный водонагреватель 4 20 2,5 4
    Автоматическая стиральная машина, стационарная электроплита, проточный водонагреватель, печь для сауны 8 40 10 12
    Подключение дома 12 60 14 16
    15 75 16 25

    Если на даче будут использоваться потребители средней мощности, то можно обойтись однофазным подключением, но, по возможности, предпочтение следует отдать трехфазному (3 фазы и 0, четыре провода) подключению. Автоматические предохранители следует ставить отдельно для освещения, отдельно для каждой группы розеток (розеток, подключенных к одному проводу). На «0» при трехфазном подключении предохранитель ставить не следует.

    Для использования в коттедже мощных электроприборов необходимо трехфазное подключение. Каждая розетка для мощного электроприбора должна быть подключена к своему предохранителю на щите. Дом, в котором используются электроприборы средней и высокой мощности, обязательно должен быть оборудован заземлением. Сечение проводов и характеристики предохранителей для трехфазного подключения поможет выбрать таблица 4.

    Таблица 4. Подбор автоматических выключателей и проводов.
    Проводка выполняется четырехжильным проводом + 5-я жила — заземление

    Предназначение цепи Мощность, кВт Трехфазная проводка
    Ток, А на АВ Сечение провода, мм2
    Медь Алюминий
    Освещение, 3 группы по 2–3 комнаты, или одна трехфазная электроплита, или 1 накопительная водогрейная колонка 8 16 1,5 2,5
    Розетки бытовые для приборов средней мощности — 3 группы по 2–3 шт., или по 3 розетки для электрокамина, чайника, переносной плитки, накопительного водонагревателя 12 20 2,5 4
    Станки трехфазные, проточная водогрейная колонка 15 25 4 6
    Сварочный аппарат 30 50 12 14
    Подключение дома 60 100 25 -

    Проводку в загородном доме следует проводить проводом в двойной изоляции (использование провода в простой изоляции для скрытой проводки в каменном доме допустимо, но нежелательно).

    Напомним еще раз, что системы отопления и электроснабжения достаточно сложны, ошибки в их проектировании и исполнении чреваты различными неприятностями. Так, большая часть пожаров возникает из-за ошибок при монтаже или при неправильной эксплуатации электропроводки, печей, отопительных котлов или газового оборудования. Поэтому проектирование и монтаж инженерного оборудования дома следует поручать специалистам.

    www.homebuilding.ru