ТЕПЛО И КОМФОРТ В ЧАСТНОМ ДОМЕ

В условиях сурового российского климата вопрос отопления является, без сомнения, одним из важнейших для владельцев частных домов и коттеджей. Традиционные печи на твердом топливе не способны справиться с обогревом даже довольно скромного загородного дома, а подключение к централизованной сети теплоснабжения (городской или поселковой), как правило, не представляется возможным. Поэтому чтобы обеспечить в частном доме тепло и уют в течение всего года, даже в сильные морозы, самым приемлемым вариантом будет использование автономной системы отопления.

Существует три основных схемы отопления:

  • Традиционное, когда жидкий теплоноситель нагревается в котле, затем, циркулируя по системе трубопроводов и радиаторов, отдает тепло отапливаемым помещениям;
  • Воздушное отопление, когда в качестве теплоносителя используется воздух, подаваемый после подогрева в отапливаемые помещения по воздуховодам;
  • Прямое электрическое, когда нагрев помещения осуществляется без теплоносителя - инфракрасными излучателями, электоконвекторами и прочими приборами, в которых электрическая энергия непосредственно преобразуется в тепловую.

Поскольку две последних схемы отопления у нас в стране до сих пор считаются экзотикой (хотя в Западной Европе, Канаде и США вполне успешно конкурируют с традиционными системами), в этой статье мы уделим внимание, прежде всего первой схеме, основанной на циркуляции жидкого теплоносителя.

Такие системы отопления и горячего водоснабжения для частного дома включают в себя нагревательные приборы, трубопроводы, регулирующую, запорную и воздухоспускную арматуру. Источником тепла в системе служат котлы на разных видах топлива. Котел нагревает жидкий теплоноситель (в качестве теплоносителя используется специально подготовленная вода), поступающий затем по трубам к комнатным радиаторам (батареям). Протекающий по радиатору теплоноситель отдает часть тепла в комнату, затем возвращается обратно в котел. Этот круговорот теплоносителя, поддерживаемый циркуляционным насосом, обеспечивает наиболее эффективный теплообмен в системе.

Устройство системы отопления должно быть предусмотрено уже на этапах проектирования и строительства дома. При проводке всех необходимых коммуникаций в уже построенном здании неизбежно придется проделывать отверстия в стенах и перекрытиях. Кроме того, под котлы в напольном исполнении требуется предусмотреть отдельное помещение - котельную. Если такое помещение проектом не предусмотрено, то котел можно установить в ванной комнате или на кухне. В данном случае удобно использовать настенные модели.

Система отопления может быть одноконтурной и двухконтурной. Одноконтурная система предназначена только для отопления помещений, а двухконтурная, помимо отопления, нагревает водопроводную воду.

Для индивидуальных домов площадью до 200 кв.м. могут быть использованы двухконтурные котлы мощностью до 30 кВт, совмещенные с циркуляционными насосами и расширительными баками. В домах большей площади целесообразно устанавливать одноконтурные котлы большей мощности, а для приготовления горячей воды использовать емкостной бойлер или пластинчатый теплообменник.

В двухконтурной системе отдельная трубка с теплоносителем (своего рода нагревательный элемент в виде спирали) нагревает воду в специальном баке - накопительном водонагревателе. Такое решение очень удобно, но при неисправности двухконтурной системы пользователь остается одновременно и без тепла и без горячей воды. Также следует учесть, что на нагрев водопроводной воды уходит примерно 25% мощности котла.

Часто для отопления и нагрева воды используют отдельные одноконтурные системы (один котел - на отопление, работающий только в холодное время года, а другой, менее мощный - на нагрев воды), впрочем, при всех достоинствах такого решения, оно довольно дорого.

Выбор оптимальной мощности котла производится в зависимости от отапливаемой площади дома и климатических условий местности. Следует также учитывать, что необходимая мощность котла сильно зависит от уровня теплозащиты наружных ограждающих конструкций дома и степени герметичности окон.

Ниже в таблице приведена ориентировочная мощность котлов в зависимости от площади обслуживаемого дома.

Площадь дома, кв.м. Мощность котла, кВт
60-200 До 25
200-300 25-35
300-600 35-60
600-1200 60-100

Выбор типа котла зависит от того, какие энергоресурсы в данной местности наиболее доступны. Если есть возможность подключиться к газовой сети, то разумно будет выбрать именно газовый котел, как самый экономичный. В тех районах, куда газ не подведен, можно выбрать для использования либо твердое топливо (дрова, уголь, кокс), либо жидкое (дизельное, сырая нефть) топливо, либо электричество.

В центральном регионе России из общего количества котлов около половины работают на газе, еще треть - на дизельном топливе, еще 10% - электрические и не более 5% работают на твердом топливе.

Достоинства и недостатки разных типов котлов и особенности их эксплуатации.

Не особенно популярные у нас электрические котлы выгодно отличает отсутствие открытого пламени и, следовательно, продуктов горения. На российском рынке представлен не очень богатый выбор электрокотлов - отметим лишь чешские , "Протерм", и отечественные "ЭВАН".

Еще менее распространенные твердотопливные котлы отпугивают домовладельцев неудобством их эксплуатации, ведь в течение суток необходимо проводить 3-4 топки, иметь запас топлива, исчисляемый десятками кубометров, отводить площади для его хранения, что требует больших трудозатрат на заготовку и загрузку. Кроме того, режим теплоотдачи у твердотопливного котла носит циклический характер, и колебания температуры воздуха в отапливаемых помещениях достигает 3-5 oС в течение суток.

Однако, если выбор твердотопливного котла по каким-либо причинам неизбежен, есть два способа нивелировать недостатки котла:

  • Первый способ позволяет сократить число топок вдвое за счет изменения режима продленного горения, который реализуется с помощью регулирования степени открытия поддувала котла в зависимости от температуры отходящих газов в дымоходе. Для этого используется простое устройство - термобаллон, шток которого соединен цепью с дверцей поддувала. По мере снижения температуры отходящих газов термобаллон сжимается, втягивая шток и прикрывая поддувало. Таким устройством комплектуются итальянские, финские, шведские и другие импортные котлы. Устройство может быть установлено и на отечественных котлах.
  • Второй способ, популярный в скандинавских странах, основан на использовании теплоаккумуляторов. В контур системы отопления включается теплоизолированный аккумулятор горячей воды емкостью 2-10 м3. В режиме натопа котел нагревает воду в баке до 80-95 oС, а затем эта вода с помощью циркуляционного насоса и простого термостата обеспечивает постоянный режим отопления в течение 3-10 суток.

Наиболее популярные у наших домовладельцев газовые и дизельные котлы малой мощности (до 40 кВт) выпускаются, как правило, в двухконтурном исполнении или большей мощности - одноконтурными; приготовление горячей воды в последнем случае осуществляется в отдельных емкостных бойлерах-теплообменниках.

Для котлов на жидком топливе необходимо заранее предусмотреть место для хранения запасов топлива. Цистерны с дизельным топливом можно устанавливать рядом с котельной непосредственно на грунте или закапывая их. Важно, чтобы длина топливопровода, по которому будет проходить подача топлива к горелочному устройству, соответствовала производительности топливного насоса. Важнейшей частью газового или дизельного котла является горелка, которая может быть атмосферного или вентиляторного типа.

Атмосферные горелки дешевле вентиляторных, работают тихо и поставляются вместе с котлом. Их главный недостаток - неустойчивое горение при малом давлении газа в сети, из-за чего пламя приближается к горелке, вызывая ее обгорание.

В вентиляторных горелках встроенный вентилятор создает воздушный поток, который вытягивает газ из сопла. Поэтому таким горелкам не страшно падение давления газа до 5-6 мбар. Хорошая горелка такого типа стоит приблизительно столько же, сколько средний одноконтурный котел стоимости. Ее основной недостаток - сильный шум от работы вентилятора.

Жидкотопливные горелки производятся только вентиляторными (или "с наддувом"). Они имеют встроенный насос для откачки топлива из бака. Для снижения расхода топлива горелки могут быть двух- и трехступенчатыми или с плавно изменяющейся мощностью (модулирующими). При этом мощность возрастает автоматически - лишь тогда, когда увеличивается потребность в тепле, например, в случае сильных морозов. Такая схема значительно продлевает срок эксплуатации котла.

При современном богатом предложении выбор конкретной марки газового или жидкотопливного котла представляется нелегким делом. В качестве низкобюджетного варианта обычно останавливаются на котлах отечественного производства, хотя они не в полной мере удовлетворяют современным требованиям в части эффективности, автоматизации, дизайна. Поэтому владельцы частных домов чаще предпочитают продукцию иностранных производителей. На российском рынке широко представлены котлы производства таких фирм как Вайлант, Виссманн (Германия), СТС,

Электролюкс (Швеция), Ломбаржини, , Протерм (Чехия), Ринаи (Корея).

Следует отметить, что некоторые производители выпускают комбинированные котлы, способные работать на нескольких видах топлива после определенной перенастройки - к примеру, российские котлы "Очаг " (от 12 до 40 кВт), чешские Dakon FB (от 20 до 42 кВт) , где может быть использовано твердое топливо, газ или дизельное топливо.

Для всех типов котлов с открытым пламенем стоит принять во внимание, что котел должен быть установлен на пол с несгораемым покрытием так, чтобы была обеспечена возможность для его обслуживания и достаточного доступа воздуха. В помещении котельной с ограниченным пространством должна быть предусмотрена вентиляция. При подаче воздуха с улицы впускное отверстие должно иметь размер из расчета 600 кв.мм. на 1 кВт мощности котла.

Дымоход, соединенный с выходным дымоотводным отверстием котла, должен обеспечивать тягу для поддержания процесса горения в котле. Для поддержания постоянной тяги в дымоходе рекомендуется устанавливать регулятор (стабилизатор) тяги. Чрезмерно длинный или большого сечения дымоход может привести к переохлаждению дымовых газов, а, следовательно, к ухудшению тяги и образованию едкого конденсата, вызывающего коррозию и разрушающего дымоход вплоть до выхода из строя за несколько лет его эксплуатации. Во избежание этого в нижней части дымохода устанавливают конденсатоотводчик для сбора и отвода влаги. Помимо котла, труб и радиаторов в отопительную систему входят устройства для регулировки системы (расширительный бачок и терморегуляторы, циркуляционный насос) и т.н. "группа безопасности" - манометр, запорный клапан, автоматический воздухоотводчик, предохранительные клапаны.

Расширительный бачок необходим для поддержания необходимого давление теплоносителя в системе. При нагреве жидкость увеличивается в объеме и "лишняя" часть уходит в емкость расширительного бачка. При снижении температуры этот "излишек" уходит обратно в трубу. Емкость расширительных баков составляет обычно 8-12% от емкости соответственно систем отопления и горячего водоснабжения.

Существуют бачки двух типов: открытый и закрытый.

Открытый представляет собой небольшую емкость, днище которой соединено с трубой, по которой течет теплоноситель. Открытый бачок устанавливают в самой верхней точке системы (как правило, на чердаке).

Закрытый бачок имеет эластичную резиновую мембрану, которая растягивается при наполнении емкости бачка теплоносителя и восстанавливает первоначальную форму при уменьшении объема жидкости.

Закрытый бачок предпочтительнее, поскольку в нем теплоноситель не может вылиться наружу, он не соприкасается с воздухом, то есть не испаряется и не насыщается кислородом (что препятствует коррозии внутренней поверхности труб и радиаторов). К тому же бачок закрытого типа можно поставить в любой точке системы. Естественно, все современные и качественные системы отопления имеют расширительный бачок закрытого типа.

Для обеспечения надежности и безаварийной работы котла на подающий трубопровод в системе отопления обычно устанавливается предохранительный клапан до 6 атм. Несмотря на то, что котлы оборудованы системами защиты, предохранительный клапан никогда не бывает лишним. Такое простое и надежное устройство является дополнительной гарантией в случае аварийных ситуаций, а также от разрывов при чрезмерном повышении давления рабочей среды.

Дополнительно в систему встраивают фильтры очистки (воды и топлива), чтобы взвешенные частицы не попадали в отопительный контур и воздушный клапан - для удаления воздушных пробок из системы.

Важную роль в распределении и использовании тепла, выработанного котлом, играет выбор схемы отопления. Двухтрубные системы отопления считаются оптимальными для индивидуальных домов. В таких системах одним из важнейших элементов являются циркуляционные насосы, заставляющие воду циркулировать в замкнутом контуре, что повышает теплоотдачу. Насос также позволяет поддерживать постоянную температуру воды в системе горячего водоснабжения.

Циркуляционные насосы работают непрерывно, поэтому к ним предъявляются такие требования как простота и надежность, малое энергопотребление и бесшумность. Качественные насосы ведущих зарубежных производителей не требуют специальной смазки и профилактики; главное требование - обеспечение стабильного электрического напряжения с обязательным контуром заземления.

Современные системы отопления поддерживают необходимую температуру в каждом помещении с помощью автоматических терморегуляторов, реагирующих на наружную температуру. Именно для таких систем нужны циркуляционные насосы со встроенной электронной регулировкой (такие как насосы GRUNDFOS типа ALPHA+ или UPE). Они изменяют частоту вращения электродвигателя в зависимости от потребности системы. Таким образом, экономится до 60% электроэнергии и снижается гидравлический шум в трубопроводах.

Нередко встречаются и коллекторные системы отопления, предполагающие присоединение каждого из отопительных приборов к коллекторам. Такая схема отопления обладает хорошей регулируемостью, тепловой и гидравлической теплоустойчивостью. Конструктивно система позволяет использовать скрытую прокладку трубопроводов.

Напольные системы отопления, широко распространенные на Западе, у нас пока непопулярны. Их отличает высокая степень тепловой комфортности, теплоустойчивость, скрытая прокладка трубопроводов. Предельная температура поверхности пола в помещениях с постоянным пребыванием людей ограничена санитарно-гигиеническими нормативами в западных странах на уровне 27-28 oС, в России - 26 oС, в ванных комнатах, бассейнах - на уровне 30-31 oС. Теплосъем с 1 м2 пола в этой связи ограничивается величиной теплового потока в 40-50 Вт/м2. В заключение хотелось бы вкратце упомянуть о мало известных отечественному потребителю системах прямого стационарного электроотопления.

Электроотопление считается весьма надежным, экологически чистым и безопасным способом обогрева помещений, а затраты на оборудование и эксплуатацию могут конкурировать с газовым отоплением. В Северной Европе, в частности, в Скандинавских странах и Финляндии заметная часть (в разных странах - от 5% до 70%) малоэтажных домов обогревается электричеством.

Оборудование для прямого стационарного электроотопления можно разделить на четыре группы: настенные электроконвекторы, потолочные инфракрасные длинноволновые обогреватели, кабельные и пленочные системы для подогрева пола и потолка, а также регулирующие термостаты и программируемые устройства. Такое разнообразие позволяет сделать оптимальный выбор для каждого конкретного помещения в зависимости от его функционального назначения. В целях экономии электроэнергии системы электроотопления могут программироваться на автоматическое включение и выключение или понижение температуры до заданного уровня (скажем, на ночь или на время отсутствия хозяев). С повышением цен на энергоносители в России подобные высокоэффективные и экономичные системы отопления получают реальный шанс завоевать популярность у владельцев частных домов.

Одним из минусов таких систем по сравнению с основанными на двухконтурных котлах является то, что для приготовления горячей воды придется устанавливать дополнительное оборудование - бойлер или одноконтурный электрокотел. К тому же, у всех еще на памяти веерные отключения электроэнергии, и, скорее всего, даже установившие такое электроотопление в своем частном доме, не будут спешить выбросить старый дизельный или угольный котел - на всякий случай.

Современные автономные системы отопления позволяют обеспечить тепло и уют в частном доме даже в самые сильные морозы. В каждом конкретном случае приходится решать непростую задачу подбора оптимальной конфигурации оборудования с учетом потребностей владельцев дома и локальных особенностей - в первую очередь по мощности и наиболее предпочтительному виду топлива для котла, а также по степени регулируемости системы и удобства ее эксплуатации.

Учитывая богатое предложение отечественных и зарубежных производителей, выбор компонентов систем отопления может быть затруднителен не только для самих владельцев частных домов, но даже для организаций, выполняющих монтаж оборудования. И часто из соображений экономии предпочтение отдается более дешевым ключевым узлам системы (котлам, насосам) сомнительного качества, что приводит к самым плачевным результатам - вплоть до возникновения аварийных ситуаций. Тогда как, остановив выбор на долговечном отопительном оборудовании, которое за долгие годы безупречной службы с лихвой оправдает разницу в цене, можно быть уверенным, что дом не останется без тепла.