Комбинированная отопительная система для частного дома

Формирование автономной тепловой магистрали подразумевает установку основного прибора нагрева. Котлы бывают твердотопливными, электрическими, газовыми. Каждый вид удобнее устанавливаться по типу доступного топлива, но при наличии нескольких типов энергоносителей, возможна комбинированная система отопления. Это сеть, работающая не от одного, а нескольких источников энергии. Рассмотрим типы оборудования, варианты комбинирования и область применения системы.

Подробный обзор

Что это такое?

Электрический котел — это нагревательный прибор, обеспечивающий подготовку теплоносителя для отопительного контура или системы теплого пола.

Это устройство, которое обычно используется при отсутствии возможности подвести к дому газ, или использовать котел другой конструкции.

Что это такое?

Такой подход обусловлен высокими ценами на электроэнергию и опытом использования других нагревательных электроприборов — чайников, утюгов и т.п. При этом, современные модели могут работать в достаточно экономичном режиме, а отсутствие других источников тепловой энергии (газа, твердого или дизельного топлива) позволяют сократить расходы до минимума.

Особенности комбинированных котлов и принцип действия

Применение электрических нагревателей (ТЭНов) в твердотопливных котлах на дровах обеспечивает резервирование, например, после прогорания дров или защиту контура от размораживания при отсутствии владельца. Принцип, по которому работают котлы отопления электро дровяные, сложностью не отличается.

Особенности комбинированных котлов и принцип действия
Особенности комбинированных котлов и принцип действия

Основным топливом служат дрова, а электрические нагреватели включаются:

Особенности комбинированных котлов и принцип действия
Особенности комбинированных котлов и принцип действия
  • при запуске котла, для ускорения прогрева контура;
  • после прогорания дров, для поддержания температуры в контуре;
  • для защиты контура от размораживания при отсутствии владельца;
  • в случае отсутствия основного топлива (дров).
Особенности комбинированных котлов и принцип действия
Особенности комбинированных котлов и принцип действия

Конструкция агрегата, осуществляющего комбинированное отопление частного дома дрова и электричество в котором применяются как независимые источники энергии, довольно проста. В водяную рубашку твердотопливного котла или в емкость, которая нагревается в дровяном котле, устанавливаются электрические ТЭНы, которые в сумме смогут обеспечить необходимую тепловую мощность для обогрева. Совместно с электрическими обогревателями устанавливается автоматика, которая управляет включением ТЭНов в зависимости от температуры жидкости.

Особенности комбинированных котлов и принцип действия

Принцип работы электрокотла

Нагревательным элементом первого типа котлов является реостатный патрон, н-р, ТЭН. Его устанавливают в баке теплообменнике. Если в приборе установлено несколько нагревательных элементов, то мощность котла будет равна их общей мощности. Второй тип котлов — электродные паровые котлы и водонагреватели — функционируют за счет прохождения через воду электрического тока. Электрический ток в данном виде выступает как проводник между электродами, выделяя при этом тепло и нагревая воду.

Для воды с низкой удельной электропроводностью более приемлемы 3-ехфазные электродные водогрейные котлы с напряжением в 0,4 кВ.

При высоком удельном сопротивлении воды применяют водогрейные котлы с напряжением в 6−10 кВ.Изготавливаются котлы с кольцевыми или цилиндрическими электродами.

Мощность электродных котлов регулируется за счет плавного изменения активной площади электродов вследствие перемещения фторопластовых пластин. Котлы реостатного типа менее компактны, чем электродные, но и менее требовательны к качеству воды. Функционирует электрокотел за счет движения нагретого теплоносителя (антифриз или вода) по трубам при помощи циркуляционного насоса или без него, и передачи тепла в отопительные приборы — конвекторы или радиаторы.

Электрокотлы применяют в небольших домах как основной или резервный источник тепла. Часто электрический котел совмещают с другим отопительным прибором, вследствие дороговизны его использования. Сократить расход средств на электроэнергию можно с помощью тепло-аккумулятора и многотарифного счетчика, настроив котел на запасание дешевой энергии в ночное время и расход аккумулятора днем. Также необходимо установить соответствующий предохранитель на электросети.

Как выбрать хороший твердотопливный котел

Для выбора устройства отопления стоит учитывать ряд следующих характеристик.

Мощность котла

Мощность котла – один из самых важных критериев выбора отопительного оборудования. Правильный расчет мощности – гарантия того что котел будет справляться с отоплением дома и при этом будет работать в оптимальном экономичном режиме.

Для расчета мощности используются две основные характеристики:

  • площадь помещения;
  • удельная мощность на 10 кв.м. помещения.

Для полностью утепленного дома со стандартной высотой потолков для прогревания 10 кв. м. помещения требуется 1,2 кВт мощности. Дополнительно требуется добавить запас мощности для быстрого прогревания дома.

Читайте также:  Гибкая подводка для газа: правила монтажа

Приведенные выше значения очень условны, для правильного выбора мощности котла лучше обратится к специалистам.

Количество контуров

По количеству контуров котлы могут быть двух типов:

  • одноконтурные – выполняют только функцию отопления;
  • двухконтурные – применяются для отопления и горячего водоснабжения.

При установке одноконтурного котла горячее водоснабжение может обеспечиваться установкой бойлеров косвенного нагрева.

Принцип работы

По принципу действия котлы подразделяются на следующие виды:

Для выбора хорошего котла по принципу действия следует рассчитывать стоимость покупки устройства и срока службы по техническому паспорту. Дорогие по стоимости модели в долгосрочной перспективе легко могут окупиться своей экономичностью.

КПД котла

Коэффициент полезного действия важно учитывать при выборе котла. Он показывает эффективность того или иного вида отопительного устройства. КПД напрямую зависит от типа агрегата:

  • классические котлы – 80%;
  • палетные и длительного сгорания – 85%;
  • пиролизные – 90%.

Вид горючего

Твердотопливные котлы используют различные виды топлива, такие как:

  • уголь;
  • пеллеты;
  • дрова;
  • брикеты;
  • кокс;
  • торф.

Выбор котла по использованию вида топлива стоит производить с учетом конкретного места размещения котла, стоимости видов топлива в данной местности, его доступность и так далее.

Материал теплообменника

Основными материалами для изготовления теплообменников является чугун и сталь.

  1. Чугун. Теплообменник из чугуна имеет больший срок службы, чем сталь, не подвергается сквозной коррозии, обладает тепловой инертностью – долго нагревается, но долго остывает. Недостаток – вероятность растрескивания раскаленного чугуна при попадании в него холодной воды.
  2. Сталь. Стальные теплообменники не боятся температурных колебаний, однако подвержены сквозной коррозии. Слабыми местами так же являются сварные швы.

В чём разница между одноконтурным и двухконтурным котлом

При оснащении дома отопительной системой важно решить, какие функции она будет выполнять. От этого будет зависеть выбор одно- или двухконтурного энергосберегающего электрокотла для дома.

В чём разница между одноконтурным и двухконтурным котлом

От функциональной нагрузки агрегата зависят его размеры и внешний вид

Одноконтурные агрегаты используются только для обогрева помещений. Двухконтурные котлы способны отапливать дом и обеспечивать горячее водоснабжение. При этом на нагрев воды не тратится дополнительная электроэнергия. Вода нагревается змеевиком с теплоносителем, расположенном в водонагревательном бачке. Оснащение дома теплом и горячей водой при помощи одного котла удобно, но имеет ряд недостатков. Двухконтурная конструкция сложная и габаритная, соответственно, требует дополнительного ухода и чаще выходит из строя. Кроме того, такие системы значительно дороже одноконтурных моделей.

В чём разница между одноконтурным и двухконтурным котлом

Двухконтурный аппарат представляет собой мини-котельную

По этим причинам владельцы загородных домов в негазифицированных районах предпочитают приобретать одноконтурные котлы. Они компактны и просты в эксплуатации. А для обеспечения дома горячей водой дополнительно устанавливают бойлер. Подходит одноконтурный электрокотёл для отопления дома в 100 квадратных метров и более.

В чём разница между одноконтурным и двухконтурным котлом

Одноконтурный отопитель занимает мала пространства

Разновидности комбинированных котлов для отопления частного дома

Среди комбинированных котлов для отопления частного дома можно выбрать модели, соответствующие запросам даже требовательных покупателей, конечно, в пределах разумного.

В зависимости от конструктивных особенностей многотопливные теплогенераторы делятся на несколько типов, что позволяет выбрать без переплаты вариант под конкретные условия эксплуатации.

Одно- и двухконтурные котлы

Отопление дома может быть организовано комбинированными котлами с различным количеством контуров:

  • Одноконтурные котлы – сконструированы для работы только на отопление.
  • Двухконтурные модели – с дополнительным контуром, обеспечивающим горячее водоснабжение.

Модели, работающие только на контур отопления, обычно надежнее за счет упрощенной конструкции. Из-за этого они еще и дешевле. С другой стороны, при подключении бойлера косвенного нагрева отопление совмещается с ГВС. Правда такая связка обходится дороже стоимости двухконтурных моделей.

Комбинированные котлы с двумя нагревательными контурами оснащаются либо змеевиком, либо накопительным баком. В первом случае краны ГВС получают быстрый нагрев воды для бытовых нужд, но с ограниченной производительностью, зависящей от мощности.

В случае с накопительным баком он обеспечивает бытовое снабжение без скачков температуры в случае, когда горячую вод используют более 2 – 3 потребителей.

Некоторые модели, независимо от количества контуров, оснащаются плиткой для приготовления пищи. Для ее разогрева не расходуется дополнительное топливо, а потому подогреть завтрак можно, грубо говоря, бесплатно.

Виды топлива

Комбинированный котел для дома бывает двухтопливный и трехтопливный. К первой группе относятся модели со следующими основными топливными связками:

  • Газ-твердое топливо. Тут ярким примером выступает электро-дровяной котел, так как считается, что дрова сами по себе являются дешевым источником энергии. Однако это справедливо в случае, если они добываются самостоятельно. В качестве твердого топлива также может выступать уголь, пеллеты. Такая конструкция обычно слабо автоматизирована.
  • Газ-электричество – относительно компактны, основным топливом выступает дешевый газ. ТЭН же подключается в работу либо для быстрого нагрева воды, либо при отключении основного теплоносителя. Среди преимуществ следует отметить вариативность. Обратить внимание также необходимо на тот факт, что у большей части подобных моделей электроэнергия расходуется не на нагрев теплоносителя, а на поддержание его температуры.
  • Твердое топливо-электричество – пользуется популярностью в негазифицированных регионах. По конструкции это классический твердотопливный котел, но оснащенный ТЭНом, который способен работать одновременно с топкой, либо же и вовсе самостоятельно, поддерживая номинальный режим работы теплогенератора. Отопление дома электро-дровяным котлом особенно выгодно в негазифицированных регионах с лесистой местностью.
Читайте также:  Виды и производство прессованных топливных брикетов из торфа

Трехтопливные комбинированные агрегаты популярностью пользуются меньше, но среди всех вариантов можно подобрать достаточно интересные модели, удобные в эксплуатации:

  • Газ-жидкое топливо-твердое топливо. Лучшие модели конструктивно не усложнены и имеют две топки. В первой сжигается либо газ, либо жидкое топливо, что зависит от установленной горелки (ее можно сменить), а во второй только твердое топливо.
  • Газ-твердое топливо-электричество – считаются самыми универсальными, так как используют три совершенно разные и по доступности, и по надежности, и по стоимости энергоносители.

Также следует отметить, что комбинированные котлы могут иметь как раздельные топки, каждая из которых работает на свой нагревательный контур, так и одну общую камеру сгорания. Правда последний вариант характерен в основном для самодельных теплогенераторов и постоянно получает довольно противоречивые отзывы.

Котлы с открытой или закрытой камерой сгорания

Тип камеры сгорания – это еще один критерий, по которому идет деление комбинированных котлов на подвиды:

  • Модели с открытой камерой сгорания. Тут удаление продуктов горения происходит за счет естественной тяги в дымоходе. Воздух для сгорания топлива засасывается также без вспомогательных устройств прямо из помещения котельной.
  • Оборудование с закрытой камерой сгорания – работает с точностью наоборот. Продукты горения удаляются принудительно, равно как воздух забирается для поддержания процесса горения. Тут следует отметить, что воздушная масса подается с улицы, то есть в помещении кислород не сжигается.

Работа закрытой камеры в любом случае зависит от электричества, которое питает вентилятор, так что в плане автономности она не может быть лучшим выбором.

Примеры комбинированных отопительных систем

Практичная совмещенная система отопления работает с разными типами агрегатов. Иногда в сеть встраивается несколько отопительных контуров, также встречаются магистрали, где на один контур подключается несколько типов приборов нагрева. Рассмотрим самые востребованные варианты совмещения агрегатов.

Отопление конвекционного и внутрипольного типа

В этом случае обогрев подается в контур теплого пола и радиаторную сеть.

Реализуется магистраль следующим образом:

  • Теплые полы запитываются теплоносителем из обратного трубопровода от радиаторной сети. В этом случае применяется газовый котел, система становится энергозависимой.
  • Контур теплого пола присоединен независимо от радиаторной сети через трехходовой смеситель. Теплоноситель транспортируется принудительно, для чего подключается циркуляционный насос. Котел может быть любым, контуры работают независимо друг от друга.

Плюс системы в рациональном расходовании тепла и плавном нагреве всей площади, но если не работает радиаторная сеть, теплые полы не прогреют помещение до нужного уровня.

Дизельное топливо и газ

Примеры комбинированных отопительных систем

Применение универсального котла имеет только один минус – при переходе с одного типа энергоносителя на другой меняется горелка.

Совет! Если в ближайшем будущем в зону проживания планируется подвести газовую магистраль, то такая схема комбинированного отопления является самой удачной. Пока нет магистрального топлива, допустимо пользоваться жидким топливом, после подключения – газом.

Котел электрический и твердотопливный

К одной сети подключается два котла, работающих по очереди. Удобно применять данный тип отопления при наличии двухтарифных счетчиков. Электричество прогревает теплоноситель ночью, когда тарифы снижены, а твердое топливо применяется для дневного поддержания температуры.

Рекомендуем к прочтению:Отопительная система с принудительной циркуляцией в двухэтажном доме и ее схема

Совет! Для накопления горячей воды в сеть врезается накопительный бак – емкость утепляется и служит для поддержания постоянного режима нагрева теплоносителя.

К достоинствам схемы относят:

  1. Удобство применения. При включении электрокотла в ночном режиме, все параметры работы задаются заранее.
  2. Энергонезависимость. При отключении питания в электросети, в работу запускается прибор на твердом топливе – это оборудование не требует электричества.

Необходимость теплоаккумулятора возникает в случае, когда нужно сделать запас горячей воды иди обеспечить наличие теплоносителя положенной температуры для дневного прогрева сети. При наличии запаса горячего теплоносителя не придется часто растапливать котел в дневное время, экономится топливо.

Тепловой насос воздушного типа и твердотопливный котел

Насос воздух-воздух представляет собой модульную систему из двух блоков – наружного и внутреннего, работает по принципу забора тепловой энергии из окружающего воздуха. В процессе преобразования тепловая энергия передается теплоносителю, который перемещается по воздуховодам или трубопроводам.

Дровяная печь или камин в этом случае выступают резервными источниками нагрева, которые снимают нагрузку с сети при снижении внешних температур до критических показателей.

Преимущества в высоком КПД теплового насоса воздух-воздух, который доходит до 500% и сниженных расходах электроэнергии. Электричество тратится только на поддержание работы компрессора.

Важно! При температурах от -25 С производительность тепловых насосов снижается. Если в регионе морозные зимы, затраты на твердотопливный котел(резервный источник питания) возрастут.

Примеры комбинированных отопительных систем

Электрический котел и система кондиционирования

Инверторный кондиционер – прибор, работающий на прогрев и охлаждение. Устанавливается несколько кондиционеров, поскольку устройства обеспечивают только локальный прогрев и не интегрируются в сеть. Электрокотел с ТЭНом является резервным источником.

Что касается плюсов, то они касаются лишь простоты обустройства сети и мобильности агрегатов. Также к достоинствам относится быстрый прогрев помещений.

Читайте также:  Делаем твердотопливный котел своими руками

Но минусов больше:

  • вся система зависит от наличия электрического питания;
  • дневные тарифы на энергоноситель высоки, потому обслуживание потребует значительных затрат;
  • при кондиционировании помещения тепловые потоки поднимают пыль.

Совет! Комбинированная система с электрокотлом и сплит-системами применяется для быстрого прогрева помещений разной площади. Практичнее использовать оборудование с низким энергопотреблением.

Самодельные комбинированные отопительные агрегаты

Любой дровяной камин можно с легкостью превратить в камин для дома на дровах и электричестве. Для этого ТЭН небольшого диаметра встраивается в отходящую от аппарата металлическую трубу (подающую). Здесь следует проследить за тем, чтобы нагревательный элемент не перекрывал просвет трубы и не препятствовал протеканию теплоносителя. При необходимости, дополните систему циркуляционным насосом. Также вам потребуется термостат с температурным датчиком – он уже реализован в некоторых моделях ТЭНов.

Совместная работа электрического и твердотопливного котла

Если в топочном помещении вашего дома уже стоит электрический отопитель, но есть желание перейти на твердое топливо, то проблема остывания теплоносителя уже решена изначально. Здесь важно, чтобы правильно была выполнена обвязка твердотопливного котла и электрокотла. Первый должен функционировать как основной источник тепла, работающий постоянно. Второй агрегат будет служить ему подстраховкой на случай затухания топки или отключения с целью вычистить камеру и дымогарные трубы.

Большинство современных электрических отопительных установок комплектуются встроенными циркуляционными насосами. Если же таковой отсутствует, его придется купить и установить в трубопровод обратной воды на входе в электрический аппарат. Простейшее подключение электрокотла к твердотопливному котлу можно увидеть ниже.

Схема комбинированного котла

Оба котла подключаются к системе отопления параллельно, каждый со своим циркуляционным насосом. Для твердотопливной установки предусматривается малый круг движения теплоносителя с термостатическим трехходовым клапаном. На входе трубопроводов обратной воды в каждый котел сразу после насоса рекомендуется установить обратный клапан. Это нужно для предотвращения циркуляции воды между агрегатами, а в случае аварии трубопровода не позволит опорожниться водяной рубашке. Для горизонтальных участков труб принимается клапан лепестковой конструкции, а для вертикальных – пружинной.

Если термостат твердотопливной установки поставить на рабочую температуру 60 или 70 ⁰С, а электрической – на 40 ⁰С, то можно экономить электроэнергию, поскольку вспомогательный аппарат включится в работу не сразу, а после понижения температуры в системе, которую он и будет поддерживать. Ниже представлена более сложная схема обвязки твердотопливного котла с электрокотлом и применением теплоаккумулятора в качестве буферной емкости.

Подключение электрокотла к твердотопливному котлу

В этом случае работа всей топочной будет более экономичной, так как температуру в системе отопления после того, как дрова сгорят, какое-то время будет поддерживать тепловой аккумулятор. И только спустя это время включится электрический источник тепла. Для оптимизации работы системы рекомендуется задействовать выносной контроллер с набором датчиков. Он будет управлять циркуляционными насосами на основании сигналов датчиков температуры, установленных на подающем и обратном трубопроводах теплоносителя. Это позволит постоянно использовать один насос для циркуляции, а не два.

Схема подключения электрокотла к системе отопления своими руками

Электрический котел отопления состоит из теплообменника, металлической емкости и контроллера. Его особенность – преобразование электричества в нагрев теплоносителя (воды, масла или антифриза).

Такие приборы широко используются для обогрева офисов, складов, гаражей, магазинов и частных домов. Их плюсы:

  1. Система регулирования мощности позволяет максимально точно скорректировать температурный режим в доме.
  2. Бесшумны.
  3. Работают только на электричестве, экологичны.
  4. Безопасны ввиду отсутствия открытого огня.
  5. Такие котлы лишены механизмов, непосредственно воздействующих друг на друга, а значит, устойчивы к износу.
  6. Компактны.
  7. Не требуют постоянного внимания.
  8. Эффективны (КПД равен 100%).
  9. Не требуют особого разрешения для самостоятельной установки.

Единственный минус – сбои в работе во время отключения или перепадов электричества.

С чего начать

Для того чтобы подключить электрокотел,  нужно составить схему обвязки. Ее вид определяется мощностью устройства и типом системы (одно- или двухконтурной).

Необходимое условие для установки такого теплогенератора – бесперебойное электроснабжение.

Где установить и как

Подключение электрического котла к системе отопления простое. Большое значение имеет напряжение, ориентируясь на которое, нужно правильно рассчитать схему установки и выбрать подходящую модель.

По мощности выделяется два вида: напольные и настенные. У первого мощность выше –  более 60 кВт.

Для электрогенератора любого типа мощностью более 12 кВт необходима трехфазная сеть. В остальных случаях достаточно двухфазной. При установке нижний патрубок должен располагаться ниже радиатора, чтобы вода (масло или антифриз) не задерживалась в системе.

Для установки чаще всего выбирают кухню либо какое-то нежилое помещение. Важно отсутствие на стене, где будет висеть котел, горючих материалов.

Подготовка электрокотла

Нужно проверить:

  1. Наличие повреждений корпуса (вмятин, царапин).
  2. Состояние электропроводки. При обнаружении каких-то повреждений допускается временная скрутка проводов.
  3. Отсутствие скоплений пыли.
  4. Работу УЗО, которое необходимо на случай скачков напряжения. Возле котла в стену дома монтируется выключатель. К нему должен быть обеспечен открытый доступ.