Михаил Аким
В отличие от пеллетных котлов традиционные ТЭЦ уже стали основой теплоснабжения. Фото Reuters
Казалось бы, достоинства использования пеллет, изготовляемых российскими производителями из отходов лесопереработки, должны быть очевидны, но не все так однозначно. Давайте разбираться. На протяжении нескольких лет автор сам мучается вопросом целесообразности установки пеллетного котла в собственном доме. Поэтому для нашего анализа мы попытаемся рассмотреть конкретный типичный пример: существующая система отопления, работающая на электричестве и солярке, возможность использования дровяной печи-камина в доме и целесообразность интеграции в систему пеллетного котла. В случае нового индивидуального жилищного строительства (ИЖС) владельцы, выбирая место для постоянного проживания, «привязываются» к существующей или обещанной инфраструктуре, то есть газовой трубе.
Актуальность данного вопроса подтвердил опрос ряда домовладельцев, перешедших или попытавшихся перейти на пеллетное отопление. Тут выявился ряд проблем, зачастую не позволяющих домовладельцам комфортно перейти на пеллеты, напрямую связанных со структурой и состоянием данной промышленности в России, что мы попытаемся проанализировать «снизу вверх» – от опыта потребителя к анализу бизнес-процессов, системным проблемам структуры данной отрасли и возможным путям решения.
Взгляд покупателя
В условиях постоянного роста цен на нефть и ископаемое топливо многие домовладельцы начали искать альтернативные, более экономичные способы обогрева своих домов. Один из вариантов, который набирает популярность, – это покупка котла на древесных пеллетах. Такой котел может рассматриваться как альтернатива электрическим котлам или котлам, работающим на солярке или сжиженном газе. Для тех счастливчиков, у которых есть доступ к газовой трубе, вероятно, нет альтернативы применению газовых котлов. При нынешних тарифах на газ, даже с учетом большей стоимости подведения газа к участку, требованиям по сервису и сертификации, газ при активном использовании является самым экономичным.
Но что делать всем остальным, на кого не распространилась программа газификации, например многочисленным «садоводствам», на самом деле превратившимся в места постоянного проживания в окрестностях всех крупнейших мегаполисов? Или в тех регионах, куда по той или иной причине не дотянулась газовая труба, а таких очень и очень много на необъятных российских просторах…
Если у вас появилось желание построить свой дом или сделать реновацию старого родительского дома, первое, чем вы озаботитесь, будет удобное отопление. Стоимость подключения газовой трубы к вашему дому может очень сильно колебаться даже внутри одного региона, и тем более в масштабах страны. Представим ситуацию, когда труба проходит вдоль вашего дома, стоимость подключения составит 100 000–250 000 руб., и это идеальный случай, а в реальности стоимость подключения зачастую достигает миллиона рублей. Когда время подключения трубы к вашему газовому котлу будет колебаться от 3 месяцев до 1 года, скорее всего вы не будете искать альтернативные источники получения тепла.
Однако в случае, если вам обещают привести трубу через год-два или, как в случае автора этих строк, когда-нибудь «в светлом будущем», а дом уже требует обогрева, у вас скорее всего как простейшее решение появится желание использовать электрический котел. Стоимость котла невысока, подключение простое, да и оставить его можно как альтернативный источник тепла, когда проведут газ. Но здесь есть две препоны: хватит ли вам выделенной мощности на ваш дом и какова будет стоимость отопления электрическим котлом.
Рассмотрим первый вопрос: отопление дома 150 кв. м потребует приблизительно 15 кВт, по киловатту на 1 кв. м. Приблизительно для условий умеренного климата считается, что обогревательный прибор мощностью 60 тыс. британских тепловых единиц (BTU), или 17,6 кВт-ч, может обеспечить теплом дом площадью примерно 200 кв. м, а печь мощностью 42 тыс. BTU (12,3 кВт-ч) может обогреть пространство площадью 130 кв. м. Плюс некий запас мощности потребуется на резкое изменение температуры, ГВС (горячее водоснабжение), и не стоит забывать про бытовые приборы и технику, которую вы используете в доме. Итого может понадобиться 20–22 кВт. Мало в каких поселках могут выделить такие мощности. Стандартная выделяемая мощность составляет до 15 кВт, все, что больше, идет через согласования и доплаты на увеличение мощности. Лимитирующим фактором является наличие свободной мощности на вашей подстанции. Таким образом, очевидно, что выделяемые на одно домохозяйство 15 кВт электроэнергии не могут обеспечить теплом дома большего размера, особенно с учетом других потребителей электроэнергии и необходимого запаса. Так что вопросов относительно отопления электричеством, даже если считать, что это самый простой способ отопления, все равно много.
Вторым ограничивающим фактором является стоимость: если ваш котел будет потреблять 70% от 15 кВт в среднем за отопительный период с октября по май, это составит 10,5 кВт-ч. В месяц получается около 7560 кВт. При цене 3,5 руб. за киловатт (и это цена в поселках, в городе цена вырастает до 5 руб. за киловатт) получаем 26 460 руб. 7 месяцев отопления дадут нам сумму в 185 220 руб. А в садовом некоммерческом товариществе (СНТ), где стоимость электричества по дневному тарифу может превышать 8,15 руб. за киловатт (как у автора этих строк), соответственно будет значительно выше. Теоретически стоимость потребляемого электричества можно снизить за счет двухтарифной системы день–ночь, но тогда для рационального использования ночного тарифа появляются дополнительные затраты на большой аккумуляторный бак до 1000 л. А дальнейшее его использование после подключения газа под большим вопросом. Опять-таки ограничивающим фактором является мощность, которую вы сможете использовать для реализации ночного, более дешевого тарифа.
Поэтому, если у вас нет газа, но его обещают провести в течение ближайших нескольких лет, все равно стоит задуматься о возможности и целесообразности использования электрического котла как простейшего решения.
Стоит ли рассматривать возможность отопления жидким топливом, так как стоимость 1 кВт энергии в зависимости от региона может быть еще выше, чем электричества? Очевидно, что при использовании котлов на жидком топливе появляется необходимость хранения высокогорючей жидкости и, вероятно, неприятный запах при ее сгорании. Стоимость котла сопоставима с пеллетным котлом, если учитывать емкость для хранения топлива и организации его подачи.
Другой вариант отопления – газгольдер, также зачастую применяется при обещании, что труба появится в ближайшем будущем. Закапываем большую емкость для хранения газа во дворе и наполняем ее 1–2 раза за сезон в зависимости от ее объема. Стоимость газгольдера с работой по его монтажу составит 150 000–400 000 руб. Но это позволяет использовать отопление с тем же комфортом, что и магистральный газ, да и когда вам его все-таки подключат, то понадобятся минимальные изменения для организации перехода на другой источник тепла. При стоимости 1,92 руб. за 1 кВт и при потреблении 10,5 кВт-ч стоимость отопления в месяц составит приблизительно 15 000 руб. Из дополнительных недостатков – это необходимость заправлять специальной техникой, самостоятельно данная процедура не осуществляется. И не всегда, и не везде газ имеется в наличии. В целях снижения цены недобросовестные поставщики газа разбавляют пропан-бутановую смесь ШФЛУ или газовым конденсатом, не испаряемым в газгольдере, что может грозить не только остановкой системы отопления, но и пожаром. Цена может сильно отличаться и по регионам, и в зависимости от сезона, как, впрочем, и для твердого биотоплива.
Печка или «нано-кибер-мега» котел
Плюсы и минусы котлов на биомассе многочисленны и показаны на основании ряда исследований и обзоров котлов на древесных гранулах. В отличие от распространенного суждения о безусловной экологичности твердого биотоплива необходимо учитывать, что котлы и камины могут выделять большое количество загрязнений воздуха; особенно в случае неправильного подбора оборудования. Древесный дым содержит сотни химических соединений, включая оксиды азота, окись углерода, органические газы и твердые частицы, многие из которых оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье. Во многих городских и сельских районах дым от сжигания древесины является основным фактором загрязнения воздуха. По этой причине, например, некоторые муниципалитеты в США ограничивают использование дровяных отопительных приборов, когда качество местного воздуха достигает неприемлемого уровня; другие ограничивают или запрещают установку дровяных котлов и печей в новостройках.
В ряде регионов мира перед установкой системы отопления требуется связаться с местным отделом строительных норм и правил, государственным управлением энергетики или государственным агентством по охране окружающей среды, чтобы узнать о правилах сжигания биотоплива, которые могут применяться в данном регионе.
При выборе отопительного прибора, работающего на дровах или пеллетах, важно выбрать тот, размер которого соответствует отапливаемому помещению. Когда котел слишком велик, периодичность его разжигания приводит к перерасходу топлива и является одной из основных причин загрязнения воздуха. Устройство недостаточного размера, очевидно, не обеспечит достаточного тепла, при этом ресурс котла также сокращается.
Системы с более высоким коэффициентом полезного действия (КПД) обычно имеют меньшие выбросы и зачастую более безопасны, поскольку полное сгорание помогает предотвратить накопление в дымоходе легковоспламеняющихся отложений, в частности креозота. Некоторые из современных систем включают каталитическую камеру сгорания, которая позволяет газам сгорания гореть при более низких температурах, тем самым очищая выхлопные газы и выделяя больше тепла.
Расположение прибора (и дымохода) будет влиять на то, насколько хорошо тепло распределяется и сохраняется в доме. Большинство современных отопительных приборов, работающих на дровах и пеллетах, по сути, представляют собой высокоэстетичные детали интерьера, что позволяет их размещать в комнате, где жители проводят большую часть своего времени. В идеале при этом должен быть предусмотрен способ циркуляции тепла в остальную часть дома, например с помощью вентилятора или воздуходувки.
В ряде стран предусмотрена специальная сертификация дровяных и биотопливных печей и котлов – например, все дровяные печи, продаваемые сегодня в США, должны быть сертифицированы Агентством по охране окружающей среды (EPA).
Традиционные каменные камины открытого типа, созданные больше для эстетического удовольствия, не следует рассматривать как отопительные устройства. Камины при горении всасывают до 8 куб. м в минуту нагретого комнатного воздуха, а затем направляют его прямо в дымоход, также производят значительное загрязнение воздуха в результате, по сути, неконтролируемого процесса горения. Хотя некоторые современные конструкции каминов направлены на решение этих проблем с помощью специальной подачи воздуха, герметичных стеклянных дверей и систем рекуперации тепла, большинство традиционных каминов по-прежнему теряют энергию.
Высокоэффективные каминные топки доказали свою целесообразность при модернизации старых каминов. По сути, вставки действуют как дровяные печи, встраиваемые в каменный камин, используя существующий дымоход. Хорошо оборудованная каминная топка может функционировать почти так же эффективно, как современная дровяная печь. Правильная установка очень важна, а максимальная герметичность позволяет контролировать огонь и тепловую мощность.
Некоторые современные камины могут быть столь же эффективны, как и дровяные печи, и сертифицированы как приборы с низким уровнем выбросов.
Некоторые современные централизованные дровяные обогреватели используют технологию газификации древесины, при которой сжигается как древесное топливо, так и связанные с ним горючие газы, что повышает их эффективность до 80%, а новые каталитические печи и топки имеют КПД до 83%.
Дровяные печи с усовершенствованным сгоранием дают много тепла, но часто работают эффективно только тогда, когда огонь горит на полную мощность. Также известные как печи вторичного сжигания, они могут достигать температуры около 600 градусов Цельсия – достаточно высокой, чтобы обеспечивать полное сгорание горючих газов. В то время как многие старые печи имеют подачу воздуха только под дровами, вторичный источник подачи воздуха в современных печах сжигания подает воздух к летучим газам, выходящим над огнем, что обеспечивает более полное сгорание. Кроме того, теплоизоляция топки позволяет отражать тепло, гарантируя, что образующиеся газы остаются достаточно горячими для полного горения. Новые усовершенствованные печи некаталитического сгорания часто имеют КПД 65–75%. Как и дровяные печи, централизованные дровяные котлы с годами совершенствовались.
Традиционные «русские» каменные печи, не столь популярные в настоящее время, на самом деле производят больше тепла и меньше загрязняют окружающую среду, чем большинство других отопительных приборов, работающих на дровах или пеллетах. Каменные обогреватели включают топку и длинные извилистые дымовые каналы, проходящие через большую каменную массу (например, кирпичи). Топки облицованы огнеупорным кирпичом, огнеупорным бетоном или подобными материалами, которые выдерживают температуру более тысячи градусов. Кладка поглощает тепло, а затем медленно отдает его в дом в течение 12–20 часов. Каменные обогреватели обычно могут достигать эффективности сгорания до 90%.
Большинство из них предназначены для сжигания древесины, но исторически они были предназначены для сжигания практически любого вида твердого топлива. Относительно небольшой, но интенсивный огонь также приводит к очень небольшому загрязнению воздуха и незначительному накоплению креозота в дымоходе. Поскольку большая часть тепла от топлива передается каменной кладке и медленно выделяется в помещение в течение дня, этот тип обогревателя не нужно загружать топливом так часто, как другие типы дровяных отопительных приборов.
Помимо сравнительно высокой стоимости каменные печи имеют один существенный недостаток по сравнению с более компактными современными дровяными печами и каминами – они не могут быстро обеспечить тепло при холодном запуске. Однако в условиях дорожающих импортных компонентов, требующихся для современных автоматизированных компактных систем, возможно, данная «дедовская технология» может явиться разумной альтернативой. Стоимость во многом будет определяться наличием локальных производителей материалов (в частности, требуемых видов кирпича), стоимостью доставки и квалифицированных печников. Возможно, вы будете удивлены, узнав, что такие решения зачастую рекомендуются, как высокоэффективные, для использования и в ряде западноевропейских стран.
Как сжигать
Современные отопительные приборы – котлы, работающие на пеллетах, могут сжигать прессованные пеллеты, обычно изготовленные как из древесины, так и из других органических материалов. Некоторые модели даже могут сжигать ореховую скорлупу, кукурузные зерна и мелкую древесную щепу. Приборы, работающие на пеллетах, более удобны в эксплуатации, чем обычные дровяные печи или камины, а некоторые из них имеют гораздо более высокую эффективность сгорания и обогрева. В результате они производят очень мало загрязнения воздуха. Фактически печи на пеллетах – это самый чистый бытовой отопительный прибор на твердом топливе. Сертифицированные пеллетные печи могут иметь эффективность в диапазоне от 70 до 83% при широком ассортименте оборудования разной мощности. В случае если камин на пеллетах греет через змеевик воду в аккумулятор, КПД будет выше. Они подходят как для домов, так и кондоминиумов, зачастую за рубежом также применяются для отопления квартир.
Приборы, работающие на пеллетах, доступны в виде отдельно стоящих печей или каминных топок. Отдельно стоящие устройства напоминают обычные дровяные обогреватели тем, что они, как правило, хорошо обогревают одну комнату, но не соседние комнаты, если у них нет вентилятора, нагнетающего теплый воздух в другие помещения. Вставки для пеллетного камина подходят к существующим каминам. В настоящее время несколько компаний в мире производят печи и котлы, работающие на пеллетах, для замены или дополнения к газовым или жидкотопливным печам и котлам в системах отопления жилых помещений.
Все устройства, работающие на пеллетах, имеют топливный бункер для хранения пеллет. Устройство подачи, похожее на большой шнек, подает несколько пеллет за раз в камеру сгорания. Скорость подачи пеллет в горелку определяет тепловую мощность. Более продвинутые модели оснащены небольшим компьютером, модемом для дистанционного управления и термостатом для регулирования процесса, в частности скорости подачи пеллет, периодического включения и выключения системы. Пеллетные печи сжигают топливо настолько полно, что в дымоходе скапливается очень мало креозота, что представляет меньшую опасность возгорания.
К сожалению, пеллетные приборы более сложны и имеют дорогие компоненты, которые могут выйти из строя. Более того, домовладелец должен чистить их еженедельно, а профессионал – ежегодно. Им также требуется электричество для работы вентиляторов, органов управления и устройств подачи пеллет. При обычном использовании они потребляют около 100 кВт-ч электроэнергии. Если у печи нет резервного источника питания, потеря электроэнергии приведет к отсутствию тепла и, возможно, к небольшому задымлению в доме.
Котлы на древесных гранулах требуют частого обслуживания: даже если большинство современных котлов оснащены системами самоочистки, теплообменник необходимо часто чистить щеткой, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы. Кроме того, урны для золы необходимо регулярно опорожнять.
Хранение навалом может оказаться затруднительным: для хранения древесных гранул требуются значительные складские помещения. Всегда дешевле заказать большое количество пеллет, но для его хранения может понадобиться несколько кубических метров в сухом помещении.
Пеллетные котлы имеют более высокие первоначальные затраты по сравнению с традиционными газовыми, жидкотопливными или комбинированными котлами. Окончательная цена системы зависит от различных факторов, таких как размер и тип древесного топлива.
Другим недостатком является медленный запуск нагрева: котлам на биомассе может потребоваться время, чтобы выйти на рабочий режим. Это может быть неудобно для использования, особенно в холодных регионах.
Предполагается, что отопительные приборы, работающие на пеллетах, почти всегда должны быть дешевле в эксплуатации, чем приборы, работающие на электричестве, солярке или пропане. Большинство топливных пеллет имеют влажность от 5 до 10%, что обеспечивает более эффективное сгорание по сравнению с хорошо высушенными дровами, влажность которых обычно составляет около 20%.
Оценивая все возможные варианты отопления дома в совокупности, нужно учитывать доступность топлива. В каждом регионе ситуация может быть разной, и единую формулу самого эффективного отопления придумать невозможно. Тем не менее в цифрах картина достаточно прозрачна. Цена 1 кВт тепла, полученного от газа, в среднем в два раза дешевле, чем киловатта, полученного от пеллет, и в четыре раза дешевле тепла от электричества. Но, к сожалению, газ доступен не во всех локациях.
