По совокупности необходимых для эксплуатации частного дома инженерных систем каждый проект получается индивидуальным, даже если применяются типовые архитектурные решения. В зависимости от конкретной ситуации, приходится говорить о различной допустимой мощности электросетей, о доступности или недоступности магистрального газа и т.п.
Таким образом, основная мысль, которую необходимо донести до заказчика, заключается в том, что не существует никаких «типовых» оценок для затрат на монтаж и эксплуатацию системы отопления, на которые можно было бы ориентироваться, говоря о дороговизне или дешевизне технологий. Вместо этого выбор должен основываться на расчетах для данной конкретной ситуации. Отопление — одна из наиболее весомых статей расходов на обслуживание частного дома.
Поэтому важна не только цена решения, но и последующие затраты: стоимость топлива, плановых ремонтов, замены отслужившего оборудования и т.п. Сравним по этим критериям наиболее распространенные варианты систем отопления.
Чем топить
1. Доступный магистральный газ. Если дом строится на участке, к которому уже подведены коммуникации (в частности, магистральный газ), домовладельцы обычно не ломают голову над проблемой выбора топлива. Газовые котлы сравнительно недороги — агрегаты небольшой мощности стоят примерно 2,1 тыс. руб. за 1 кВт мощности — и достаточно эффективны (КПД котлов на магистральном газе — порядка 92 %).
Газовое оборудование удобно с точки зрения эксплуатации — топливо подается автоматически, а значит, домовладельцу не придется постоянно следить за процессом горения. При стоимости газа в 4,24 руб/м3 (для центральных регионов России) и среднем сроке эксплуатации котла в 10 лет общие затраты на отопление дома площадью 150 м2 за 50 лет в ценах сегодняшнего дня составят около 2,2 млн руб.
Но в нашей стране до сих пор сохраняется огромное количество населенных пунктов, где магистральный газ представляет собой «роскошь». Даже там, где газопровод проходит рядом, стоимость подключения «к трубе» порой сверхвысока. На сегодняшний день среди наиболее доступных среднестатистическому домовладельцу альтернативных вариантов топлива можно указать: сжиженный газ (закачиваемый в газгольдер), дизельное топливо, уголь, электричество и дрова. Кроме того, активно развивается сегмент тепловых насосов, на которые пока многие смотрят с опаской из-за больших первоначальных вложений.
2. Газгольдер. Возможность установки газгольдера существенно зависит от особенностей региона, а точнее — от доступности сжиженного газа с доставкой до участка. На первый взгляд, такое решение может показаться намного экономичнее подключения к магистральному газопроводу. Котлы для сжиженного газа обладают высоким КПД при той же средней стоимости, что и обсуждавшийся выше котел для магистрального газа, да и установка газгольдера не так уж дорога.
Однако удовольствие это все равно получается не из дешевых из-за высокой стоимости доставки топлива, особенно вдалеке от крупных городов. При величине стоимости сжиженного газа в 13,5 руб/л (с доставкой в пределах 100 км от крупного города) и сроке эксплуатации котла и газгольдера, соответственно, в 10 и 50 лет общие затраты на отопление сжиженным газом за 50 лет в ценах сегодняшнего дня составят примерно 3,75 млн руб.
3. Дизельное топливо. Дизельное топливо в регионах обычно проще приобрести, нежели сжиженный газ с доставкой до участка. Кроме того, его можно привезти с оптовой базы самостоятельно. Правда, транспортные расходы в этом случае тоже следует заложить в стоимость эксплуатации системы отопления. У дизеля есть и ряд недостатков. Во-первых, котел имеет меньший КПД, во-вторых, требует более масштабных работ по монтажу (причем установка должна производиться в отдельном помещении).
Кроме того, дизельный котел зависим от электроэнергии: при частом отключении света придется позаботиться о покупке генератора. В итоге при стоимости дизтоплива с доставкой до места в 28,6 руб/л за 50 лет в ценах сегодняшнего дня «набегает» примерно 8,35 млн руб. Дизель — самое дорогое решение для отопления.
4. Твердое топливо: уголь и дрова. Твердое топливо отличается от вышеописанных вариантов тем, что оно значительно усложняет эксплуатацию системы отопления. При использовании простейшего оборудования домовладельцу придется непрерывно следить за процессом горения или же задуматься о довольно дорогостоящей системе автоматической подачи топлива (к слову, не предназначенной для работы с простыми дровами).
Существуют и различные усовершенствованные варианты котлов, позволяющие увеличить период между закладкой топлива. Однако такие решения существенно дороже. Здесь мы ограничимся вариантом с использованием «классических» твердотельных котлов со сроком службы до 20 лет, дров (стоимостью 1500 руб/м3) или угля (стоимостью от 6300 руб/т).
Их применение за 50 лет обойдется в 2,6 и 3 млн руб., соответственно, без учета возможной автоматизации системы отопления (при установке системы автоматической подачи угля первичные расходы на оборудование будут больше, зато значительно упростится эксплуатация системы). Стоит также отметить, что для котлов, работающих на дровах, также актуальным является вопрос хранения топлива, ведь при повышении влажности древесины с 20 до 50 % ее удельная теплота сгорания падает в два раза. При этом КПД твердотельных котлов составляет до 80 % (чаще 75 %).
5. Электричество. Отопление за счет электричества недоступно многим домовладельцам из-за ограниченной максимальной мощности подключения жилого дома к электросети. Кроме того, во многих регионах актуальна проблема частых отключений электроэнергии. За счет бытового резервного генератора электрический котел, к сожалению, не «прокормить». Срок службы оборудования — пять лет, но электрокотел при этом не требует сложных монтажных работ или регулярного обслуживания. Общие затраты при стоимости электроэнергии 2,81 руб/кВт⋅ч (на примере Московской области) за 50 лет составят 6,4 млн руб.
6. Тепловые насосы. Тепловые насосы сравнительно недавно появились на российском рынке. Как и на отопление на основе электричества, домовладельцы смотрят на них со скепсисом, предполагая, что в условиях нестабильной подачи электроэнергии такое решение зимой не спасет. Однако, в отличие от упомянутого выше электрического котла (которому необходимы 15 кВт), в данном случае нужна намного меньшая мощность.
К примеру, для насоса высокой производительности Danfoss DHP-S (до 18 кВт отопительной мощности) требуется всего 4,9 кВт электроэнергии, то есть для резервирования подобной системы уже вполне подойдет обычный бытовой дизель-генератор. Тепловой насос является «экологичной» альтернативой твердому топливу или дорогостоящему газгольдеру в условиях, когда потребителю недоступен магистральный газ. Причем эта технология успешно работает даже в северных регионах, где земля за зиму успевает промерзнуть на большую глубину (что подтверждается многолетним опытом эксплуатации подобных систем в Скандинавии).
«Есть стереотип, что тепловые насосы дают оптимальный результат лишь в сравнительно теплой Европе. Но современные агрегаты позволяют использовать их в любом российском регионе. На юге обычно устанавливаются грунтовые коллекторы на глубине одного-полутора метров или используется тепло окружающего воздуха. В регионах, где глубина промерзания ниже, можно разместить грунтовые зонды в скважинах глубиной до двухсот метров или же использовать тепловую энергию незамерзающих водоемов и грунтовых вод», — рассказал Андрей Осипов, руководитель направления «Тепловые насосы» компании «Данфосс».
Срок эксплуатации теплового насоса — более 25 лет. Его стоимость достаточно велика, но затраты на обустройство теплообменника (бурение и т.п.) при замене оборудования не потребуются. Качественные геотермальные зонды способны прослужить до 100 лет и более. Кроме того, тепловые насосы не нуждаются в дорогостоящем регулярном обслуживании. Общие затраты на отопление в течение 50 лет (с учетом первоначальной стоимости оборудования и земельных работ) составят порядка 3,3 млн руб. в ценах сегодняшнего дня.
Итак, тепловой насос в расчете на 50 лет эксплуатации жилого дома оказывается экономичнее, нежели использование сжиженного газа (в газгольдере), в два раза выгоднее электрического отопления и почти в три раза выгоднее отопления дизельным топливом. Естественно, срок окупаемости такого решения гораздо меньше. Нужно добавить, что тепловой насос в летнее время способен успешно выполнять функцию кондиционера, так что домовладельцы смогут сэкономить на его покупке.
При этом энергопотребление агрегата в режиме пассивного охлаждения сопоставимо с энергопотреблением лампочки накаливания. Стоит также отметить, что приведенный выше расчет можно еще подкорректировать (что усложнило бы, правда, сравнение технологий): с одной стороны, принцип теплового насоса подразумевает возможность использования оборудования с меньшей мощностью отопления. С другой стороны, сделать систему более эффективной позволяет установка в доме жидкостных теплых полов, вместо стандартных радиаторов (КПД теплового насоса максимален при малой разнице температур теплоносителя на входе и выходе).
Коррекция в пользу домовладельца
В оценочных расчетах обычно за отправную точку берется некий типовой дом среднестатистической площади с таким же среднестатистическим оборудованием. При этом не уточняются подробности относительно разводки труб отопления, применяемых радиаторов и комфортной температуры, которую предпочитают жильцы. Все это индивидуальные параметры, но именно они позволяют за счет дополнительных вложений на этапе монтажа в итоге существенно сократить расходы на эксплуатацию отопительной системы.
«В отличие от многоквартирного дома, где достигнутая экономия далеко не всегда отражается на счете за отопление, в частном доме каждая не потраченная гигакалория тепла — это ощутимый выигрыш в деньгах. Ниже расход тепла — меньше потребуется газа или солярки на отопительный сезон. Иными словами, все меры экономии дают прямой финансовый эффект», — говорит Юрий Маринин, руководитель проекта по коттеджному сегменту компании «Данфосс».
Первое, о чем следует упомянуть, это радиаторные терморегуляторы. Задача этих устройств состоит в обеспечении оптимального потребления тепла, не допуская перегрева помещений. На сегодняшний день на рынке присутствуют три типа механических радиаторных термостатов: с восковым, жидкостным и газовым наполнением термочувствительного элемента. Восковые, хотя и стоят на строительных рынках дешевле всего, являются наиболее инерционными.
Подобные устройства очень медленно (за 40–60 минут) реагируют на изменения температуры в помещении, а значит, допускают колебания температуры, сказывающиеся на общем потреблении тепла. Жидкостные приборы срабатывают быстрее: им нужно всего порядка 25 минут.
«Скорость реакции термостата на изменение окружающих условий играет ключевую роль для экономии и комфорта. Поэтому, помимо жидкостных, Danfoss выпускает устройства с газовым наполнением серии RA. Он реагирует на изменение температуры всего за восемь минут и обеспечивает ощутимое сбережение тепловой энергии. Еще одна новая разработка — интеллектуальное электронное устройство Living Eco. Помимо точного поддержания температуры в комнате, такой термостат может подстраиваться под резкие изменения в состоянии среды, к примеру, фиксировать начало проветривания (резкое понижение температуры в комнате). Чтобы не обогревать улицу, устройство прекращает подачу теплоносителя в радиатор, пока открыто окно, обеспечивая дополнительную экономию», — объясняет Юрий Маринин, компания «Данфосс».
Еще один способ скорректировать теплопотребление дома — использовать в дополнение к радиаторному отоплению водяные теплые полы. В отличие от многоквартирного дома, где чаще всего монтируются электрические теплые полы, позволяющие повысить комфорт проживания за счет дополнительных расходов на электричество, в частном доме для водяных теплых полов можно использовать тот же источник тепла, что и для радиаторов отопления.
Иными словами, дополнительных затрат на этапе эксплуатации не будет, а будет даже выигрыш, объясняющийся субъективным восприятием человеком комфортных условий. «Для нас наиболее комфортное распределение температуры — когда ноги в тепле, а голова в холоде. Если комната отапливается при помощи радиатора, теплый воздух сосредотачивается сверху, и у пола образуется самая холодная зона. Чтобы добиться комфорта, человек устанавливает более высокую температуру в комнате. Чем выше эта температура, тем больше потери через стекла, стены и т.п. Если же нагрев комнаты идет от теплого пола, то самая теплая зона оказывается внизу. Практика показывает, что для достижения комфорта в этом случае человек настраивает температуру в комнате где-то в среднем на один-два градуса ниже. Это приводит к сбережению до десяти процентов энергии», — говорит Юрий Маринин.
Нужно отметить, что эффективностью расходования энергии самими теплыми полами также можно управлять. Во-первых, для снижения теплопотерь следует обеспечить балансировку петель водяного пола. Обычно длина одной трубы водяного пола, уложенной в стяжке, не превышает 100 м. При типовой укладке эта труба обеспечивает отопление примерно 10–15 м2 пола. Если один этаж среднестатистического индивидуального коттеджа обычно имеет площадь порядка 100 м2, для организации отопления всей площади этажа потребуется проложить семь-десять отдельных петель.
Очевидно, что каждая из них будет отличаться конфигурацией, длиной и т.п. Если не предпринимать дополнительных мер, пол будет иметь разную температуру на отдельных участках, что приведет к повышенным теплопотерям из-за субъективного восприятия комфорта. Перемещаясь по дому, человек периодически будет попадать на холодные участки. Почувствовав дискомфорт в этих областях, он прибавит температуру, что приведет к перегреву других зон и излишней потере тепла через ограждающие конструкции. Выровнять температуру отдельных участков пола позволяют специальные устройства, компенсирующие разницу гидродинамического сопротивления контуров на этапе настройки.
Но даже после балансировки остается необходимость регулировать температуру в каждой комнате в отдельности. Она определяется условиями эксплуатации дома: солнце в течение дня перемещается, нагревая то одну сторону, то другую. По-разному распределяются люди по помещениям. В итоге приток тепла в каждую комнату со временем будет изменяться, а значит, надо корректировать и тепловую мощность пола (по аналогии с поддержанием температуры при помощи радиаторного термостата).
«Для корректировки температуры пола мы рекомендуем использовать комнатные термостаты серии TP5001 с температурными датчиками, устанавливаемыми в стяжку. Будучи связанным с коллектором, такой прибор прекратит подачу теплоносителя в отдельную петлю теплого пола, если по каким-то причинам потребуется уменьшить мощность отопления. Кстати, эти устройства обеспечивают так называемый хронопропорциональный режим работы полов. Цементная стяжка — довольно инерционная вещь с точки зрения температурных изменений. Если с утра комнату начали непрерывно нагревать при помощи теплого пола, а затем вышло солнце, то устройство в стяжке отреагирует тогда, когда в помещении будет уже слишком жарко. Чтобы обеспечить более равномерную температуру, комнатный термостат серии TP5001 включает подачу теплоносителя в пол несколько раз в час (периодичность включений настраивается) в течение небольшого промежутка времени. Такой режим работы позволяет гораздо точнее поддерживать температуру, по сравнению с традиционными комнатными термостатами», — рассказывает Юрий Маринин.
Применение упомянутых выше решений способствует сокращению затрат на эксплуатацию системы отопления, а значит, поможет сделать более осознанный выбор в пользу того или иного отопительного решения. Еще момент, на который следует обратить внимание, — это выбор схемы организации циркуляции теплоносителя по трубам: естественная (гравитационная) или принудительная. Конечно, принудительная схема циркуляции теплоносителя увеличит затраты на монтаж и эксплуатацию системы отопления: потребуется установка насоса, его подключение к электроэнергии.
Но у гравитационной схемы есть множество недостатков, о которых домовладельцы часто и не задумываются. Во-первых, для ее монтажа необходимо использовать трубы большего диаметра, при этом монтировать их под определенным углом. Это значит, что увеличиваются расходы на закупку оборудования и первоначальный монтаж. Кроме того, давление в системе не столь высоко, чтобы использовать гравитационные схемы при больших площадях дома по горизонтали (при длине труб более 30 м).
Экономические соображения, наряду с удобством использования, помогут объяснить преимущества принудительной схемы даже неспециалистам. Установка циркуляционного насоса допускает применение различных монтажных решений при разводке труб. Наряду с автоматическими радиаторными терморегуляторами и возможностями гибкого управления режимом работы котла, насос позволяет регулировать работу системы отопления, что в межсезонье дает возможность экономить топливо. Принудительная циркуляция также необходима для установки жидкостных теплых полов.
