Отопление и горячее водоснабжение.

  Проектирование системы отопления деревяного дома - это целая наука, включающая в себя расчет необходимой мощности котла, сечения труб, количества и теплоотдачи радиаторов. Расчет каждой компоненты ведется с учетом множества параметров. Среди них площадь и конфигурация помещений, окон, высота потолков, теплопотери через ограждающие конструкции сруба дома и т.д.

Системы отопления классифицируются по ряду признаков, в числе которых: вид теплоносителя (жидкость, воздух), способ его циркуляции (принудительная и естественная), вид разводки труб от котла (одно- и двухтрубная разводка).

По виду теплоносителя различают воздушную и жидкостную систему отопления. У воздушной системы отопления есть как положительные, так и отрицательные моменты. Главным плюсом служит то, что теплый воздух может подаваться с первых минут после запуска системы, тем самым повысить температуру воздуха в помещении можно достаточно быстро. Воздушная система отопления наиболее часто применяется в домах сезонного проживания, зимней даче, куда можно приезжать на выходные, и важно быстро прогреть помещение до комфортной для человека температуры. Минусы воздушной системы - малая инерционность, сухость воздуха.

 

 В жидкостной системе в качестве теплоносителя выступает вода или антифриз, принципиальная разница между ними в температуре замерзания. Вода замерзает при температуре 0˚С, при этом она разморозит всю отопительную систему дома, приведя ее в негодность. Антифриз, предназначенный для систем отопления, замерзает, как правило, при температуре -50˚С. Поскольку таких температур в Челябинске и Челябинской области не бывает, то его разбавляют водой до температуры замерзания -25...-30˚С

 

 

 Жидкостная система отопления по виду циркуляции бывает принудительной, естественной (гравитационной) и комбинированной. Гравитационная система отопления полностью автономна, ее обслуживание заключается в контроле уровня жидкости в расширительном бачке. Расчет естественной системы отопления более сложен, для такой системы необходимо применение труб большего диаметра. Циркуляция жидкости в естественной (гравитационной) системе осуществляется за счет разности плотностей горячей и холодной воды - плотность горячей воды ниже, поэтому она поднимается вверх.

 

 

 

В систему с принудительной циркуляцией теплоносителя врезается насос. Насос может быть как отдельным, так и встроенным непосредственно в котел (типичный пример - настенный газовый котел). Принудительная система отопления требует резервирования электропитания, ведь при отключении электричества жидкость не будет циркулировать по трубам, в результате чего может произойти локальный перегрев и вскипание жидкости внутри котла.

 

 

Комбинированная система в штатном режиме работает с насосом, а при отключении электричества может функционировать и без него. Для этого параллельно насосу в систему встраивают байпас, участок магистрали, обходящий место расположения насоса. Насос в системе отопления (принудительной или комбинированной) повышает уровень комфорта в доме. Трубы прогреваются быстрее, система становится эффективнее в целом, снижаются теплопотери на участке "обратки". Насосы для систем отопления бывают двух типов: с мокрым и сухим ротором. Для частного дома наиболее доступным является вариант с мокрым ротором. Подобные насосы доступны, имеют более простую конструкцию и надежны в эксплуатации. Модели с сухим ротором конструктивно сложнее, дороже, но они лучше циркулируют большие объемы воды.

 

 Системы отопления бывают открытыми и закрытыми. Открытая система содержит расширительный бачок и через него соприкасается с атмосферой. Открытая система обычно бывает гравитационной или комбинированной. С недавнего времени в Челябинске и Челябинской области широкое распространение получили закрытые системы. Главные преимущества закрытой системы: нет необходимости монтировать расширительный бак в наивысшей точке системы (зачастую на чердаке), проще устроить его в котельной возле котла, увеличение срока службы компонентов системы за счет исключения контакта жидкости с воздухом и обязательное применение насоса, что повышает общий комфорт системы отопления

.

 Рассмотрим способы разводки труб от котла. Различают одно- и двухтрубные схемы разводки. При однотрубной системе радиаторы подсоединены к котлу последовательно, то есть теплоноситель, нагревшись в котле, проходит постепенно по каждому радиатору, отдавая свое тепло. В результате температура каждого последующего радиатора будет чуть ниже, чем в предыдущем. Главный недостаток однотрубной системы в отсутствии возможности индивидуальной регулировки потока жидкости (фактически - теплоотдачи) через каждый радиатор. С другой стороны, это самая дешевая схема.
Построение двухтрубной системы стоит дороже. При данной компоновке все радиаторы запитываются к главному стояку, отходящему непосредственно от котла. В результате получается более мобильная система, позволяющая регулировать температуру в каждой комнате отдельно, а также легко подключать дополнительные радиаторы.

 Котел - это сердце системы отопления. Котел нагревает теплоноситель (воду или антифриз), циркулирующий по трубам отопительной системы. Основным параметром, характеризующим отопительный котел, является его мощность. К дополнительным характеристикам можно отнести вариант расположения - напольный или настенный (актуально для газовых котлов), количество контуров (только отопление или отопление плюс горячее водоснабжение), а также степень его автоматизации. Рассмотрим подробнее, что это за характеристики и на что они влияют

.

 

Начнем с мощности. Обычно, требуемую мощность котла считают, исходя из отапливаемой площади. Принимают, что на каждые 10 кв. м нужно 1 кВт мощности котла. Приведенные цифры "работают" в большинстве случаев: при высоте потолка в пределах 2,5-3,2 м и теплопотерях через стены дома в пределах 100 Вт/кв. м. При более высоких потолках, а также в сложных климатических условиях приведенные цифры нужно немного увеличить.
Самый удобный и экономичный вид топлива - это газ. Современные газовые котлы имеют высокий КПД, полный набор средств автоматизации и безопасности. Но, покупая в магазине даже самый "навороченный" котел, нужно непременно ознакомиться с паспортом изделия. Котел должен быть адаптирован к российским условиям, в частности к давлению газа в подающей магистрали. Если котел рассчитан на более высокое давление, то либо он вовсе не будет работать (котел с закрытой камерой сгорания), либо будет выдавать меньшую мощность (котел с атмосферной горелкой).

  .

 

 Самая важная часть напольного котла - теплообменник, часто выполняется из чугуна, реже из стали. Чугунный котел тяжелее, во избежание микротрещин его следует транспортировать и устанавливать очень аккуратно. Чугун почти не подвержен коррозии, котлы с чугунным теплообменником долговечнее. Стальные котлы легче, не так требовательны к аккуратности в обращении, но зато менее долговечны. Большая часть напольных котлов оснащаются атмосферными горелками и имеют открытую камеру сгорания с удалением отработанных газов через дымоход

 

 Большинство настенных котлов снабжены наддувной горелкой (еще их называют турбо-котлами), и имеют более высокий КПД. Изюминка настенных котлов в том, что в одном корпусе собрано все, что необходимо для работы - от расширительного бака до циркуляционного насоса и оборудования, отвечающего за безопасность работы, благодаря чему такие котлы называют мини-котельными. При этом они занимают меньше места, и при необходимости их проще вписать в интерьер, в частности, при применении в системах отопления в квартире.
Турбо-котел не нуждается в полноценном дымоходе с выходом на уровне конька крыши, и может отводить продукты сгорания через трубу в стене, снабженную на конце обратным клапаном для защиты от задувания ветра. Некоторые модели котлов могут комплектоваться коаксиальными дымоходами (труба в трубе). Отработанные газы в таком дымоходе выводятся по внутренней трубе, а свежий воздух, необходимый для работы котла, поступает к нему по внешнему кожуху

 

 Котлы с закрытой камерой сгорания нуждаются во внешнем питании, им необходимо электричество для работы насоса и вентилятора. При отключении электричества такой котел полностью отключается, поэтому в пару к нему обязателен источник бесперебойного питания. Также современные котлы чувствительны к качеству электропитания. Недопустимы скачки напряжения и искажение синусоиды переменного тока, чем нередко грешат электросети Челябинской области. Исправить ситуацию в таком случае поможет стабилизатор напряжения

 

 Газовые котлы бывают одно- и двухконтурными. Второй контур отвечает за горячее водоснабжение дома. Принцип действия контура горячего водоснабжения - в распределении мощности. При открытии какого-либо крана горячей воды датчик потока, установленный в котле, направляет мощность котла на нагрев воды, отключая контур отопления.
Кроме магистрального газа, топливом для котла может служить электричество, солярка, сжиженный газ, пеллеты, дрова и уголь. Для каждого вида топлива существует множество разновидностей котлов.
Электричество, как энергоноситель для систем отопления, обладает целым рядом преимуществ: доступная стоимость оборудования, простота монтажа и высокая безопасность, привлекательный вид и дизайн, бесшумность, отсутствие необходимости в устройстве дымохода.
Электрический котел устроен весьма просто. Фактически, это мощный ТЭН в корпусе. Дополнительно электрокотел может содержать циркуляционный насос и блок автоматики. Автоматика позволяет дополнительно экономить электроэнергию, поддерживая температуру в помещении по установленному графику (к примеру, в ночное время теплоноситель будет максимально нагреваться, а в течение дня отдавать тепло в помещение, при этом стоимость электричества будет считаться по ночному тарифу). Однофазные электрокотлы редко имеют мощность свыше 10-12 КВт, трехфазные могут быть существенно мощнее. Электрические котлы весьма просты в устройстве и монтаже. С другой стороны, электричество, особенно в виде водонагревательного котла - весьма дорогой вид топлива. Более популярны другие разновидности отопления на электричестве - это воздушные и инфракрасные конвекторы

 

Котлы на дизельном топливе популярны в тех районах Челябинской области, где нет магистрального газа. Удобство дизельного котла, по сравнению с твердотопливным, заключается в автономности работы. С другой стороны, подобная система отопления недешева. Чтобы она заработала, требуется вкопать рядом с домом большую емкость для солярки (вместимостью не менее тонны, а для большого дома - на несколько тонн). Для подачи дизтоплива к котлу в магистраль встраивается насос. Сам котел оснащается дизельной горелкой

К твердотопливным котлам относятся агрегаты, работающие на дровах, пеллетах и угле. Существуют котлы, способные проработать на одной закладке дров до 2-3 суток, а на одной закладке угля - почти неделю! Такие котлы, называемые пиролизными, имеют достаточно большие размеры, а большую часть котла занимает обширная топка. Некоторые из пиролизных котлов (например, Карборобот) могут работать только на угле, а другие - "всеядны", т.е. переваривают и дрова и уголь (пример - котел Стропува). Отдельная категория - пеллетные котлы. Пеллеты - это гранулы из древесных опилок. Их производство в нашей стране пока развито не так широко, как за рубежом, поэтому пеллетные котлы у нас пока еще редкость. А вместе с тем, это достаточно перспективное направление в отопительной технике, т.к. топливом служат отходы деревообработки, а конструкция котла может обеспечить высокую степень автоматизации. Еще нужно отметить, что все высокоэффективные твердотопливные котлы весьма недешевы. Их стоимость в Челябинске, даже в самом маломощном исполнении, начинается от 2 тысяч евро.

 

Многие модели котлов могут работать на нескольких видах топлива. Например, в некоторые твердотопливные котлы допускается устанавливать газовую горелку. Бывают котлы со сменными горелками дизтопливо/газ. Иногда в твердотопливные котлы встраивают электрические ТЭНы.
Организовать горячее водоснабжение в доме можно разными способами, используя двухконтурный котел или отдельный водонагреватель. Двухконтурные котлы могут нагревать воду в проточном, либо в накопительном (со встроенным бойлером) режимах. На рынке Челябинска широко представлены модели проточного типа, способные нагревать около 10-15 литров воды в минуту. Более комфортные условия горячего водоснабжения можно получить, применяя нагреватель накопительного типа. У него есть ряд преимуществ, таких как постоянный запас горячей воды, надежность в эксплуатации, экономия электроэнергии

 

Водяное отопление подразумевает разводку труб по комнатам брусового дома и установку радиаторов. Подбор радиаторов отопления осуществляется по нескольким параметрам - мощности, расчетному давлению, внешнему виду. Радиаторы изготавливаются из различных металлов - стали, алюминия, чугуна и их комбинации.
Стальные панельные радиаторы обладают небольшой массой и тепловой инерцией, наиболее подвержены коррозии, но способны выдерживать высокое давление. Стальные трубчатые радиаторы являются самыми неэффективными. Алюминиевые радиаторы легче, имеют привлекательный дизайн, хорошую теплоотдачу, но малую тепловую инерцию. Биметаллические сталеалюминиевые радиаторы сочетают достоинства алюминия и стали - прочность, дизайн, коррозионную стойкость, пригодны для применения в системах с высоким рабочим давлением. Основным минусом, ограничивающим их широкое распространение, является более высокая стоимость. Чугунные радиаторы надежны, медленно прогреваются, но хорошо держат тепло. Современные чугунные радиаторы элегантны и по внешнему виду неотличимы от алюминиевых

 

Также стоит выделить радиаторы, призванные украшать помещение, подчеркивать какой-то определенный стиль или не выделяться из него. Зачастую такие радиаторы выполняются на базе стандартных алюминиевых или биметаллических радиаторов, путем окрашивания в нужный цвет. Тем не менее, существуют фирмы, выпускающие радиаторы весьма причудливых форм, а также из материалов, не специфичных для радиаторов, к примеру, из камня. Наиболее широко представлены дизайн-радиаторы фирмы «JAGA» (Бельгия).

  .

 

В частном одно-двухэтажном доме давление в системе отопления невелико, поэтому возможно применение любых радиаторов. Для системы с большим давлением, как в городской многоэтажке Челябинска, обязательно использовать радиаторы, рассчитанные на давление опрессовки системы. Подойдут биметаллические, стальные и чугунные радиаторы.
Рассмотрим способы установки отопительных приборов в комнатах, для этого существует несколько простых правил. Радиаторы отопления следует располагать под окном. Радиатор должен занимать не менее 2/3 ширины окна, при выполнении этого условия окна не будут потеть зимой. Далее, стоит учесть, что радиаторы устанавливают на некотором удалении от стены для более равномерного рассеивания тепла. За радиатором можно закрепить отражатель из листа фольги, от нее будет отражаться инфракрасное излучение радиатора. Если радиатор закрывается декоративной решеткой, то она должна быть как можно более разреженной, чтобы не препятствовать прохождению нагретого воздуха.

Воздушная пробка в радиаторе или трубе отопления препятствует циркуляции теплоносителя, что приводит к выключению целой цепочки отопления на участке после пробки. Для стравливания воздушных пробок на входе в радиаторы устанавливают воздушные клапаны.
Что касается труб для систем отопления, то на рынке Челябинска и Челябинской области их ассортимент огромен. Каждый тип выпускается десятками предприятий. Рассмотрим основные типы: стальные, медные, металлопластиковые, полипропиленовые.
Стальные трубы - не самый привлекательный вариант для качественной системы отопления. Их минусы - подверженность коррозии, большой вес, необходимость в сварочных работах высокой квалификации. Медные трубы - отличный вариант для загородного дома. Коррозии не подвержены, работают в широком диапазоне температур, легко паяются, но дороги.
В последнее время в Челябинске для систем отопления широко используют металлопластиковые и полипропиленовые трубы. Их достоинства: долговечность, простота монтажа. Полипропилен с точки зрения беспроблемной эксплуатации предпочтительнее. Соединения металлопластиковых труб могут протечь при небольшой подвижке трубы в фитинге. Полипропиленовые трубы паяются, что исключает возможность подвижек и течей.

 

 При монтаже системы в целом нужно учитывать тот факт, что прямые соединения агрегатов из разных металлов не допускаются. Например, если трубы медные, а радиаторы алюминиевые, то их монтируют через специальные переходники, иначе электрохимическая коррозия быстро разрушит место соединения.
Способов поддержания заданной температуры в помещении может быть несколько. Первый - использовать отопительный котел с внешним датчиком, который будет регулировать температуру теплоносителя, исходя из температуры в помещении. Второй способ - установить терморегуляторы на каждом радиаторе. Терморегулятор может ограничивать поток жидкости через радиатор, меняя его теплоотдачу.

К системам отопления, завоевывающим популярность в Челябинске, относится также "теплый пол". Известных систем теплого пола в настоящее время достаточно много. Условно их делят на жидкостные и электрические. Для устройства жидкостного теплого пола требуется определенным образом уложить металлопластиковую трубу в бетонную стяжку. Электрический теплый пол более прост в устройстве - это гибкий нагревательный мат, уложенный в стяжку.

 

 Применение систем теплого пола позволяет создать наиболее комфортные условия для жизни, с их помощью достигается температурный баланс, при котором температура понижается от пола к потолку. Теплый пол в качестве основного источника тепла используется в небольших помещениях - ванных, санузлах. В жилых комнатах это лишь приятное дополнение к основному отоплению.
Проектирование эффективной системы отопления, с учетом всех нюансов конкретного дома - это работа для профессионала. Даже один неверный перегиб трубы способен значительно снизить эффективность системы отопления. Специалисты в этой области обладают необходимыми инженерными знаниями, реальным опытом и пользуются специализированными компьютерными программами. А имеющиеся на рынке современные средства автоматизации способны свести на минимум, а иногда и совсем исключить ручное вмешательство в систему в течение всего отопительного периода.