В последнее время для обогрева домов широкое распространение получили системы отопления на базе электрических конвекторов, особенно там, где нет возможности подключения магистрального газа или такое подключение очень дорого. По сравнению с отоплением по схеме «котел – водяные радиаторы» отопление электрическими конвекторами имеет неоспоримые преимущества. Оно экологично, ему не нужны помещения для котельной и хранения топлива, оно несложно в монтаже, имеет низкую инерционность, надежно и предсказуемо, не требует технического обслуживания, гораздо дешевле по стоимости и оборудования и монтажа. Широкому применению отопления на электрических конвекторах препятствуют стереотипы, что конвекторы – исключительно вспомогательные обогреватели в дополнение к основному отоплению, что подходят только для небольших домов площадью 80-100 кв.м., что имеют самое высокое энергопотребление по сравнению с другими типами электрического отопления, в частности, по сравнению с отоплением электрическим котлом.
В отличие от недорогих конвекторов с минимальным набором функций, современные конвекторы – это практически другие отопительные приборы, задача которых не просто греть, а греть с умом. Поэтому на их базе можно установить полноценную систему отопления.
Определимся с терминологией, что считать полноценной постоянной системой отопления, а что просто отоплением. Полноценная система отопления – это:
- возможность автономной безопасной работы длительное время без присутствия человека;
- удобство управления, как отдельными элементами системы, так и всей системой как единым устройством, в том числе удаленно;
- энергоэффективность – комплекс устройств и технологий, оптимизирующих работу системы отопления для сокращения энергопотребления при сохранении комфорта.
Рассмотрим варианты использования электрических конвекторах и оценим их по этим критериям.
Отопление конвекторами с механическими термостатами
Самое простое отопление, часто используемое в летних дачах – это недорогие конвекторы с механическим термостатом. Основные возможности таких конвекторов – это регулировка температуры ручкой или ползунком, выбор мощности работы – полной или половинной от номинала.
Такой тип конвектора подходит для кратковременного или дополнительного к основному обогрева и не может рассматриваться как полноценный для круглогодичного использования. Такие электрические обогреватели не используют энергосберегающие технологии, их задача просто греть, их рискованно оставлять без присмотра (если нагреватель – открытая нить накаливания), работают они с большими погрешностями в несколько градусов, каждый конвектор нужно регулировать отдельно, нет возможности управления через интернет. Использование GSM или WiFi-розеток принципиально ничего не меняет, кроме возможности удаленного включения и выключения электрического прибора. Установка комнатного механического термостата, который управляет несколькими конвекторами, позволит устанавливать температуру с одного устройства, но это единственное достоинство такого подключения конвекторов.
Отопление конвекторами с электронным термостатом
Если конвекторов несколько и они эксплуатируются продолжительное время, то просто греть уже недостаточно. Первый шаг на пути к энергоэффективности – это возможность программирования температурных режимов работы в будни, выходные, в ночное и дневное время, чтобы работать экономно, там и тогда, когда это необходимо с учетом нашего недельного распорядка. Для этого поменяем механические термостаты на электронные. Электронный термостат представляет собой термореле, но с более точной настройкой температуры включения/выключения, плюс «мозги», позволяющие настроить расписание еженедельного цикла и основные режимы работы (комфортный, экономичный, минимальный). Поэтому электронный термостат уже правильнее называть блоком управления.
3 способа монтажа конвекторов
Есть три основных способа установки конвекторов с электронным блоком управления:
1. Если конструкция конвектора не предполагает замену съемного механического термостата, то придется поменять конвекторы целиком на более современные с электронным термостатом.
2. Если конструкция конвектора предусматривает использование съемных термостатов, например, как у конвекторов Electrolux, Ballu с технологией Transformer System, то нужно просто поменять механический блок на электронный.
Этот вариант предпочтительнее, если уже есть несколько конвекторов, поддерживающих технологию трансформера, не нужно менять весь конвектор, меняется только блок управления.
3. Установить комнатный электронный программируемый термостат, который не только измеряет температуру в наиболее подходящей точке помещения но и позволяет настраивать расписание работы конвекторов в данном помещении. Комнатный термостат может быть того же производителя, что и производитель конвекторов или это может быть сторонний производитель. В первом случае комнатный термостат уже адаптирован во внутреннюю экосистему производителя: есть техническое решение взаимодействия термостата с конвектором, термостата с контроллером, который управляет группой термостатов.
В случае стороннего производителя, чаще всего потребуются дополнительные работы и расходы: для передачи управляющего сигнала термостат нужно связать с цепью питания конвектора проводом, а при беспроводном соединении установкой приемника сигнала (исполнительного устройства) непосредственно возле конвектора или на din-рейке. Такие работы лучше делать на этапе электрификации всего помещения или дома.
Для полноценной системы отопления необходимо добавить возможность управления не только на самих устройствах, но и удаленно с помощью мобильного приложения, а так же иметь возможность централизованного управления приборами, как единым устройством.
Отопление конвекторами с управлением через интернет
Продолжим модернизацию системы. Если в доме проживают непостоянно, то возникает потребность удаленного контроля и управления конвекторами через мобильное приложение. Мобильное приложение фактически представляет собой расширенную консоль управления системой отопления. В нем можно добавлять/удалять отопительные приборы, создавать отдельные зоны, назначать конвекторы в эти зоны, управляя зоной как отдельным прибором, задавать параметры температурным режимам и расписание работы каждого прибора или зоны. Как правило мобильное приложение кроме управления конвекторами, имеет возможность управлять другой климатической и бытовой техникой – водонагревателями, вентиляцией, кондиционером, освещением и т.д., становится центром управления умного дома.
Для такого интеллектуального управления конвекторы должны быть подключены к интернету.
Есть два наиболее распространенных решения:
1. Система на инверторных конвекторах. Каждый конвектор комплектуется инверторным блоком управления с маркировкой digital Inverter. Для этого подходят конвекторы Electrolux серии Transformer System со сменными блоками управления. Инверторный блок управления имеет все те же функции, что и электронный блок, плюс два ключевых отличия: это наличие USB-разъема для установки WiFi-модуля для беспроводной связи с WiFi-роутером и принципиально другой алгоритм работы нагревательного элемента – с автоматическим изменением мощности нагрева.
2. Система на конвекторах с электронными термостатами и центральным контроллером. Работой конвекторов управляет контроллер, соединенный кабелем с wifi-роутером или GSM-модулем. Соединение конвекторов с контроллером происходит или проводом или по радиосигналу (в этом случае используется индивидуальный код устройства). Управление конвекторами происходит через мобильное приложение и через контроллер.
Первая схема не требует приобретения дорогого контроллера и удобнее, так как просто нужно установить в USB-разъем небольшой WiFi-модуль и зарегистрировать устройство в мобильном приложении.
Второй вариант дороже и сложнее, поскольку нужно приобрести не только специальные термостаты, но и контроллер, который нужно запитать от сети 220В и соединить LAN-кабелем с WiFi-роутером, что при настенном размещении контроллера не всегда удобно и эстетично.
Помимо этих важных отличий, есть еще одно ключевое отличие. Конвектор с механическим или электронным термостататом любого производителя работает в двух состояниях: или включен на номинальную мощность или полностью выключен. В инверторном конвекторе мощность нагрева регулируется по-другому. Она автоматически изменяется в зависимости от разницы между установленной температурой и текущей, а также от скорости изменения этой разницы. Такой принцип пропорционально-интегрального регулирования часто используется в промышленных системах и примененный в бытовом оборудовании позволяет достичь высоких показателей энергоэффективности по сравнению с классическим регулированием мощности обогревателя вкл/выкл.
Все дело в том, что любой нагревательный прибор, работающий по принципу вкл/выкл всегда имеет температуру включения и температуру выключения, которые отличаются от установленной. Если термостат конвектора будет очень чувствительным, то циклы его включения и выключения будут происходить с большой частотой, то есть фактически конвектор будет постоянно работать, потребляя энергию, и кроме этого постоянно нагружать сеть при включении. Именно поэтому, чтобы уменьшить частоту включений, термостаты настроены с люфтом в несколько градусов. Обратная сторона этого – избыточная работа конвектора. Поясним на примере: в термостате конвектора установили температуру 23 градуса. Минимальный гистерезис (диапазон значений температуры для включения и выключения) – 2 градуса. Термостат будет выключать конвектор при температуре 24 градуса, а включать при температуре 22 градуса. Мелочь? Если это один конвектор, который используется несколько дней, да – мелочь. А если таких конвекторов 8-10 и они работают 7 месяцев отопительного сезона, то набегает большой расход электроэнергии, ведь каждый лишний градус перегрева – это плюс 5-10% к расходу на тепло. И неважно управляет ли конвектором внешний комнатный терморегулятор, подключенный к контроллеру или к погодной автоматике или собственный термостат конвектора. В интернет-магазинах в характеристиках конвектора часто указывают – электронный термостат с точностью 0,5ОС. Нюанс в том, что вы можете на электронном термостате конвектора с помощью кнопок очень точно выставить температуру (в механических конвекторах это делается на глаз), но это не означает, что конвектор будет точно поддерживать температуру на заданном значении. Если конвектор управляется по принципу вкл/выкл, то он будет работать с температурной пилой вокруг установленного значения. И чем выше гистерезис термостата, тем выше лишний расход электроэнергии на длинной дистанции.
Система отопления на электрических конвекторах или система отопления на базе электрического котла и радиаторы?
Вернемся к стереотипам по отношению к конвекторам. Логично сравнить с другой широко применяемой электрической системой отопления электрокотлами.
1. Стереотип: Дорогое энергопотребление
Система отопления на конвекторах с переменным регулированием мощности (инверторным) имеет лучшие показатели энергоэффективности не только в сравнении с конвекторами с фиксированной мощностью, но и в сравнении с другой широко распространенной системой электрического отопления – на базе электрокотла и радиаторов. Не будем указывать на очевидные вещи, что система на конвекторах значительно дешевле, чем электрокотел с радиаторами, надежнее и гибче. Сравним энергопотребление.
Система на инверторных конвекторах получает преимущества там, где электрический котел имеет существенные недостатки, из-за которых потребляет больше электроэнергии.
Первый важный недостаток системы котел-радиаторы: гидравлическая балансировка системы. Редко когда радиаторное отопление правильно сбалансировано, в каких-то помещениях радиаторы горячие и температура постоянно выше, чем нужно, а в других радиаторы постоянно полутеплые и температура ниже, чем должна быть. Из-за этого электрокотел вынужден избыточно работать. Это связано с протяженностью теплопроводящих путей, разной удаленностью радиаторов от котла, некорректностью подбора диаметров труб и автоматики. У системы отопления на конвекторах такой проблемы нет, а значит энергия расходуется рачительней.
Второй существенный недостаток: инерционность такой системы отопления, она не умеет быстро менять режим работы, она медленнее выходит на заданные температуры и медленнее останавливается. В отличие от электрокотла система на конвекторах имеет низкую инерционность, быстро выходит на заданные режимы. Третий недостаток: в радиаторном отоплении конвективная составляющая тепла составляет не более 15%, остальное тепло – это лучистое излучение, или по-другому радиация (именно поэтому приборы называются радиаторами). Конвекция – это нагрев воздуха, а излучение – это нагрев предметов, стен. Именно поэтому, конвективное отопление самое быстрое и комфортное. Там где конвектору для поднятия температуры на 5 градусов нужен час, радиаторному отоплению (фактически электрическому котлу) потребуется не менее 6 часов непрерывной работы.
Именно за счет этих факторов, система на инверторных конвекторах экономнее распоряжается потребляемой электроэнергией. Исследования специалистов по теплообменным процессам Московского Энергетического Института в специальной тепловой камере, эксперементально зафиксировали более экономичное энергопотребление системы на конвекторах с инверторным регулированием мощности нагрева по сравнению с электрическим котлом и алюминиевыми радиаторами.
в
. Стереотип: Только для небольших домов
И в заключении на счет бытующего мнения, что конвекторы – это только для домов небольшой площадью с числом тепловых точек не более 6. Объективные недостатки системы отопления электрическим котлом свойственны как небольшим домам 80-100 кв.м., так и домам большей площади. А значит недостатки одной системы и достоинстава другой масштабируются и на дома большей площадью 200-300 кв.м.
Несколько общих рекомендаций по подключению электрических конвекторов.
Установка системы отопления на электрических конвекторах не требует особых навыков, даже если вы не электрик. Нужно придерживаться общих рекомендаций:
- На одну линию не вешать суммарную нагрузку более 3кВт, (3 конвектора по 1 кВт, или 2 по 1,5 квт)
- Подключать такую линию через дифф.автомат не менее 15A
- При подключении последовательно на одну линию нагрузки более 3кВт использовать контактор
- При использовании комнатного термостата или GSM-розетки, не производителя конвекторов, обратить внимание на допустимую для него силу тока
