Термодинамика

Для многих наших клиентов вопрос отопления своего загородного дома – важен. Рассматривая различные виды систем отопления, изучая информацию о плюсах и минусах представленных на рынке отопительных котлов, радиаторов различных производителей, им приходится затрачивать массу свободного времени и сил. И это неспроста, выбор типа системы отопления, модели отопительных устройств, вида труб отопления – ответственное дело. В этой статье, мы постараемся рассказать об основах конструкции отопительных систем и дать свои рекомендации по выбору оборудования и материалов для автономной системы отопления.

Сегодня, наибольшее распространение получили индивидуальные системы водяного отопления. Что касается печей, каминов и электрических нагревательных приборов (масляные радиаторы, тепловентиляторы, тепловые пушки, «ИК»-обогреватели, «теплые полы» и пр.) принято использовать в качестве вспомогательных источников. Системы воздушного отопления в частном доме практически не применяются.

Под индивидуальной системой водяного отопления следует понимать совокупность приборов, трубопроводов, насосов, запорно-регулировочных устройств, средств автоматики и контроля, предназначенных для передачи тепловой энергии от теплогенератора (котла отопления) в помещения.

Эффективность, надежность и долговечность работы индивидуальной системы отопления дома будет зависеть от выбранной схемы, ее правильного расчета и монтажа, качества комплектующих, грамотной эксплуатации и своевременного технического обслуживания.

Выбор типа отопительного котла и расчет его мощности

В роли генератора тепла в системе водяного отопления выступает котел. Выбор его типа (электрический, жидкотопливный, твердотопливный, комбинированный или газовый) напрямую зависит от того, какой вид топлива преобладает в регионе проживания и насколько хорошо развита окружающая инфраструктура. В последние время, довольно часто, применяют схему резервирования, в этом случае одновременно устанавливают 2-а котла отопления – основной и резервный. Например, основной газовый (дизельный) котел на случай аварии (отсутствия топлива) дублируется электрическим или твердотопливным котлом отопления.

Невысокая популярность твердотопливных котлов, как основного источника тепла, при относительной доступности топлива объясняется рядом неудобств. В процессе их эксплуатации (например, в течение суток необходимо осуществлять 3 — 4 топки и пр.). Кроме того, режим теплоотдачи у твердотопливного котла носит циклический характер, и колебания суточной температуры воздуха в отапливаемых помещениях достигают 3 — 5°С. Если же выбор твердотопливного котла по каким-либо причинам неизбежен, существует два способа нивелировать недостатки котла: сократить число топок вдвое за счет увеличения времени горения с помощью термобаллона (регулирующего подачу воздуха) или же использовать водяные теплоаккумуляторы емкостью 2 — 10м2, которые включаются в систему отопления.

Электрические котлы (РусНИТ, ЭВАН, DAKON), в силу высокой стоимости электроэнергии и проблем с подключением мощностей, не слишком популярны, используются в качестве основного источника тепла в исключительных случаях.

Жидкотопливные котлы малопривлекательны с экологической точки зрения. Их использование предполагает постоянное пополнение запаса дизельного топлива, цена которого в последнее время растет довольно быстрыми темпами. Также, данный вид отопительной техники требует относительно большого объема профилактических работ и чувствителен к качеству топлива. С лучшей стороны себя зарекомендовали жидкотопливные котлы BUDERUS (Германия), RIELLO, BERETTA (Италия).

Если дом газифицирован (это лучший вариант), то основу системы отопления составит оборудование, работающее на «голубом топливе». Его преимущество заключается в простоте эксплуатации и в отсутствии необходимости запасать горючее. Аппараты, работающие на газе, обладают высоким КПД, достигающим 95%, а в случае конденсационных котлов (BUDERUS, RIELLO, BERETTA, SIME, PROTHERM, VIESSMANN) — и превышающим эту цифру. Для потребителя, безусловно, важны и высокая степень безопасности современной техники при эксплуатации и очевидная выгода. Ведь такой котел в силу дешевизны энергоносителя экономит до 20-30% средств по сравнению с расходами на центральное отопление.

Необходимо отметить, что до недавнего времени для установки газового отопительного оборудования требовалось отдельное помещение (котельная). Сегодня это правило сохранилось для котлов с открытой камерой сгорания. Если же нет возможности выделить в доме такую площадь, следует выбрать устройство с закрытой камерой (например, BUDERUS, RIELLO, BERETTA, SIME, PROTHERM).

Эффективность работы автономной системы отопления в первую очередь будет зависеть от мощности выбранного котла. Недостаточная мощность не позволит достичь комфортной температуры в холодное время года, избыточная — приведет к неэкономному расходу топлива.

Определяющими параметрами, на которые следует опираться при расчете мощности, являются:

1) площадь отапливаемого помещения (S);

2) удельная мощность котла на 10м2 помещения, которая устанавливается с учетом поправок на климатические условия региона (W уд.).

Существуют общепринятые значения удельной мощности по климатическим зонам:

• для Подмосковья — W уд. = 1,2 — 1,5 кВт;

• для Северных районов — W уд. = 1,5 — 2,0 кВт;

• для Южных районов — W уд. = 0,7 — 0,9 кВт.

Расчет мощности котла (W кот) осуществляется по формуле:

W кот. = S W уд. / 10

Часто для удобства расчетов применяют усредненное значение W уд., равное единице. Исходя из этого, принято выбирать мощность котла из расчета 10 кВт на 100м 2 отапливаемого помещения.

От площади дома будет зависеть тип водяного отопления. Система с естественной циркуляцией может быть использована для зданий площадью не более 100м2. Для большей площади потребуется принудительная циркуляция теплоносителя, которая может быть обеспечена включением в систему циркуляционных насосов. Циркуляционные насосы работают непрерывно, отсюда и требования, предъявляемые к ним: бесшумность, малое энергопотребление, простота, надежность и долговечность. Необходимо сказать, что в современных настенных газовых котлах циркуляционные насосы обычно встроены в корпус котла.

Критерии подбора и монтаж трубопроводов

Трубопроводы для системы отопления являются ее своеобразными «кровеносными сосудами», и поэтому к их выбору следует отнестись с должным вниманием. Ассортимент предлагаемых рынком труб достаточно велик.

• стальные, стальные оцинкованные, нержавеющие;

• медные;

• полимерные (металлопластиковые, полиэтиленовые, полипропиленовые армированные алюминием).

К недостаткам стальных труб нужно отнести потребность в сварочных работах при монтаже системы и коррозийные процессы, происходящие в их стенках. Подобных недостатков лишены оцинкованные трубы, если при их монтаже использовать резьбовые соединения. При этом обе разновидности металлических трубопроводов достаточно тяжелы, а работа с ними требует определенной квалификации.

Перечисленных выше негативных черт лишены полимерные трубы, среди которых выгодно отличаются металлопластиковые конструкции (это алюминиевая тонкостенная труба, с внутренней и внешней стороны покрытая пластиком). К основным их достоинствам относятся:

• кислородонепроницаемость, что позволяет замедлить процесс коррозии и износа отопительного оборудования;

• низкий коэффициент линейного расширения по сравнению с полимерными неармированными трубами;

• высокая механическая прочность;

• стойкость к коррозии и отложению осадка на внутренней поверхности;

• антистатичность;

• малое гидравлическое сопротивление;

• удобство работы и отсутствие необходимости в профессиональном оборудовании для монтажа.

Металлопластиковые трубы монтируют с помощью прессовых или резьбовых фитингов без применения сварки. Это позволяет снизить себестоимость монтажных работ и получить экологически безопасную систему отопления. Фитинги (тройники, отводы, шаровые краны и т.п.) отличаются надежностью в работе и долговечностью. Тем, кто решил «спрятать» трубопроводы в стенах дома с последующей заделкой, потребуются медные трубы, соединенные методом высокотемпературной пайки серебросодержащим припоем. Медь обладает стойкостью к высоким температурам, а медные трубопроводы выдерживают давление на разрыв до 200 атм. На сегодняшний день это практически единственный способ получить абсолютно надежную систему, способную прослужить не одно поколение. Но работа с такими трубами требует высокой квалификации, кроме того, они дороги.

Расход трубопроводов в системе отопления частного дома будет зависеть от выбранной владельцем схемы разводки (двухтрубная или однотрубная). Современная система отопления, особенно для большой площади, подразумевает двухтрубную схему разводки, позволяющую регулировать температуру в каждом отапливаемом помещении при помощи терморегуляторов. Единственное преимущество однотрубной схемы — более низкая себестоимость.

Подбор отопительных приборов и требования к монтажу

Для передачи тепла от теплоносителя в обогреваемое помещение используются отопительные приборы. Они подразделяются на радиационные (инфракрасные излучатели), конвективно-радиационные (радиаторы всех типов) и конвективные (ребристые). На практике наибольшее распространение получили две последние разновидности, в особенности конвективно-радиационные («секционные радиаторы»), обладающие сегодня оптимальными потребительскими качествами.

Для расчета необходимого числа секций в них пользуются следующей зависимостью. Нужно знать теплоотдачу одной секции и поделить ее на коэффициент 100. В результате получается число квадратных метров, которое она способна обогреть. Зная площадь помещения (при среднем значении высоты потолков — не более 2,7 м), не трудно посчитать требуемое количество сегментов.

Например, если одна секция обогревает площадь приблизительно 2 м2 (199 Вт делим на 100), то для комнаты в 16 м2 потребуется восемь штук. В том случае, если помещение угловое или в комнате есть балкон, то количество секций увеличивают (как правило, на 2 — 3). Следует иметь в виду, что в среднем на 10% меньше тепла дает радиатор, помещенный в глубокую нишу под подоконником. Декоративный короб, которым часто закрывают батарею, отбирает 15-20% тепла. Уменьшает теплоотдачу отопительных приборов и трубопроводов каждый последующий слой краски.

При монтаже радиаторов следует придерживаться определенных требований. Они достаточно просты, но обязательны для выполнения:

• радиаторы устанавливаются строго под окнами (чтобы теплый воздух, поднимающийся от радиатора, блокировал движение холодного воздуха от окна);

• центр прибора должен совпадать с центром окна (допустимое отклонение — не более 20 мм);

• нагревательные приборы устанавливают таким образом, чтобы их «ребра» располагались строго вертикально;

• в каждом отдельном помещении нагревательные элементы должны располагаться на одном уровне (по горизонтали);

• расстояние от пола до низа прибора должно быть не менее 60 мм (для удобства уборки пола под нагревательным элементом), а от верха прибора до подоконника — не менее 50 мм (чтобы обеспечивалась возможность снять отопительный прибор без демонтажа подоконной доски).

Имеющийся в продаже ассортимент радиаторов (от стальных трубчатых до биметаллических и анодированных) способен удовлетворить любой вкус и дизайнерские запросы. У отечественных застройщиков наибольшей популярностью пользуется продукция компаний SIRA (Италия), PURMO (Финляндия), KERMI (Германия).

Система отопления частного дома будет надежной, экономичной и безопасной в том случае, если ее составляющие качественные и правильно подобраны. Именно поэтому сочетание эффективных котлов отопления, металлопластиковых или медных трубопроводов и современных радиаторов отопления дает возможность смонтировать в частном доме надежную и долговечную систему отопления.