Автономные системы отопления

Автономная система отопления — надежный способ контролировать свои расходы, кроме того, она позволяет установить в каждом помещении независимый температурный режим. Все хозяева загородных домов и коттеджей сталкиваются с проблемой выбора экономичной и надежной системы отопления на самых ранних этапах строительства.

Сравниваем системы отопления

В первую очередь, автономные системы отопления различаются теплоносителем — то есть веществом, которое нагревается и передает тепловую энергию воздуху в доме. Каждый вариант имеет свои особенности, поэтому выбирать способ отопления нужно в зависимости от потребностей и возможностей обитателей коттеджа.

Воздушная система отопления

Воздушные системы отопления хороши тем, что не грозят локальной аварией и ЧП. Горячий воздух не может прорвать трубу и затопить помещение, как бывает с водяными системами, кроме того, отопление воздухом экономично и удобно. Можно установить единый температурный режим для всего дома, а можно вывести отдельные воздуховоды в каждое помещение, тогда вы сами сможете решать: где устроить тропики, а где оставить прохладный уголок. Главное достоинство этого варианта — возможность совместить сразу две инженерные коммуникации: отопление и вентиляцию. Это сэкономит и деньги заказчика, и время монтажа, и пространство в доме.

Воздушная система отопления

В центре системы находится теплогенератор, состоящий из горелки и теплообменника. Следуя законам физики, происходит теплообмен, воздух нагревается до 45-70 градусов и распределяется по помещениям через систему воздуховодов. Режим рециркуляции подразумевает использование одного и того же «материала», при других опциях возможна частичная или стопроцентная подача наружного воздуха.

Система парового отопления

Система парового отопления еще экономичнее воздушной — на прокладывание труб требуется меньше металла, сами приборы достаточно компактны, при этом температуру в помещении можно менять довольно оперативно. Оборудование обходится владельцу недорого, комплектующие и запчасти также весьма бюджетны, а потери тепла минимальны. Система парового отопления работает с наилучшим КПД на больших площадях, поэтому в крошечном коттедже она встречается редко. Неприятной особенностью паропроводов считается шум и высокая температура отопительных приборов — их поверхность раскаляется до 100 градусов по Цельсию и выше.

Система парового отопления

Принцип работы системы следующий: в паровом котле кипит вода, испаряется, в газообразном состоянии (в виде пара), под воздействием давления проникает в нагреватели, остывает, выпадает конденсатом и возвращается обратно в котел. Обычно в быту используются агрегаты с давлением 100-170 кг/м², как более низкие, так и более высокие значения встречаются редко. Закрытая система подразумевает, что конденсат возвращается в котел по широким трубам сам, в открытой (разомкнутой) — он скапливается в специальных емкостях, и только затем насосом перекачивается в бак.

Водяная система отопления

Водяная система отопления имеет массу достоинств, поэтому она очень распространена в загородном домостроительстве, но есть у нее и особенности, которые необходимо учитывать. Например, при замерзании вода расширяется, что может привести к прорыву труб — но эта проблема решается заменой жидкости на антифриз. Во всем остальном такая система крайне практична, удобна и доступна.

Водяная система отопления

Теплоноситель (вода или, иногда, другая жидкость) нагревается в котле и, за счет уменьшившейся плотности и увеличившегося объема, движется вертикально вверх по стояку, где и попадает в расширительный бак. Оттуда чуть остывшая вода стекает по нисходящим трубам к отопительным приборам — батареям, которым и передает оставшееся тепло. Окончательно остывая, теплоноситель попадает обратно в котел — такой принцип действия системы называется «естественной циркуляцией». Принудительная циркуляция осуществляется за счет мощного насоса.

Газовая система отопления

Газовые системы достаточно экзотичны в нашем, северном регионе. Их суть в том, что теплоноситель (сжиженый газ) поступает локально к отопительным приборам, сгорает и выделяет тепло. Стоит это недорого, газопровод подведен к большинству домов, в крайнем случае, можно успешно обойтись газовым баллоном.

Газовая система отопления

Электрический обогрев

Электрический обогрев не использует теплоноситель: воздух нагревается напрямую. В предыдущем материале мы рассказывали об электрических полотенцесушителях в интерьере.

Классическое электрическое отопление, Gidotopleniya

Котельное оборудование

Выбирать котел следует с большим вниманием. Во-первых, нужно учитывать предполагаемый тип теплоносителя, во-вторых — режим эксплуатации. В частном коттедже для постоянного проживания котел будет работать в режиме «24/7», а на легкой летней даче — в лучшем случае, по выходным.

Газовые котлы

Чаще всего в загородном строительстве используются газовые котлы. Они компактны, относительно дешевы, просты в эксплуатации. За ними не надо следить, современное оборудование полностью автономно и справляется с работой без оператора. Газовый агрегат одинаково хорошо подходит для отопления и роскошной усадьбы, и скромного гостевого домика. Помните, что для установки этого типа оборудования требуется согласование, поэтому внести его в проект в последний момент, уже после начала строительства, будет проблематично. Такие котлы требуют проработанной системы вентиляции — в частности, к ним необходимо подводить дымоход для отвода отработанных газов — разумеется, каждый вид работ должен сопровождаться лицензией. Ранее мы рассказывали, как сделать разводку отопления в частном доме. В автономную систему, которую мы использовали, входил настенный газовый котел.

Газовый котел, Atem

Газовые котлы — пожалуй, самые компактные и простые в эксплуатации агрегаты из всех видов отопительного оборудования. Грубо говоря, они состоят из горелки, теплообменника и разнообразной автоматики. В камере сгорает топливо, выделившаяся энергия разогревает теплоноситель в теплообменнике, тот распределяется по трубам и отапливает помещения. Одноконтурный котел отвечает только за обогрев дома, двухконтурный также берет на себя и горячее водоснабжение.

Дизельные котлы

Дизельные котлы отличаются высоким КПД, также представлены на российском рынке в широком ассортименте, они потребляют энергию в меньшем количестве, чем их газовые аналоги, менее пожароопасны. Правда, эксплуатация этих агрегатов достаточно дорога, но снизить расходы можно за счет установки энергосберегающего оборудования.

Дизельный котел, Kiturami STS — 21R

Чтобы котел работал бесперебойно и не доставлял владельцам никаких проблем, важно, чтобы использовалась солярка высокого качества, без примесей — такое топливо тоже стоит недешево. Принцип работы дизельных агрегатов ничем не отличается от их газовых «коллег» — топливо поступает в камеру сгорания (горелку), где выделяет тепло, обогревает теплоноситель (чаще всего — воду), продукты горения выводятся наружу через дымоход.

Электрические котлы

Электрические котлы, обходятся своим владельцам очень дорого, кроме того, чтобы использовать этот вид отопления, нужно проложить специальную электросеть, способную выдерживать значительные нагрузки. В отдельных случаях их применение оправдано — когда, например, к дому невозможно провести газопровод и негде хранить топливные брикеты. Принцип работы такого котла предельно прост: электроэнергия преобразуется в тепловую. В зависимости от принципа работы, электрокотлы бывают тэновые, индукционные и электродные. При минимальных затратах получать максимальную отдачу можно с помощью электрического электродного котла.

Электрический котел, Protherm

Котлы на твердом топливе

Котлы на твердом топливе — наверное, самый экологичный вид отопления — они работают на прессованных брикетах, изготовленных из стружки и других отходов деревообработки. Для этого оборудования требуется отдельное помещение, также за агрегатом нужно следить и несколько раз в день подкладывать топливо. Выделяют котлы классического горения и длительного горения (пиролизные и «тлеющие»). Пиролиз — процесс выделения древесного газа под действием высоких температур в условиях нехватки кислорода. Такие агрегаты имеют две камеры: в первой происходит собственно пиролиз, во второй полученная смесь газов горит при большом количестве O2. Одной загрузки брикетов хватает на 12 часов отопления, зола практически не остается, топливо расходуется по-максимуму. В «тлеющие» котлы по периметру встроена водяная рубашка, горение идет сверху вниз. В огромную загрузочную камеру можно поместить топливо на несколько дней вперед, и забыть о нем.

Котел на твердом топливе, GreenVolt

Отопление и другие инженерные коммуникации

Все инженерные системы в доме связаны в единую сеть, их проработка — важный этап подготовки проекта. И канализация, и водопровод, и электропроводка должны быть проложены так, чтобы дополнять работу друг друга. Ранее мы рассматривали наиболее популярный и дешевый вид утилизации — устройство канализации при помощи бетонных колец. В контексте отопления особенно важно уделить внимание качественной вентиляции: любая отопительная система так или иначе выжигает кислород и сушит воздух, нужно позаботиться о восстановлении баланса. От качества вентиляции будет зависеть не только самочувствие обитателей дома, но и работа бытовых электроприборов, внешний вид и состояние меблировки, долговечность самого коттеджа. Например, повышенная температура и влажность создают идеальные условия для появления плесени, например, в двуслойной стене или за отделочной плиткой, один из способов предотвратить эту беду —рационально продуманная вентиляция.

Также отопление напрямую связано с водоснабжением. В частности, двухконтурный котел отвечает и за прогревание помещения, и за температуру воды в бойлере — получается, две системы имеют общий «корень». Кроме того, водяное или паровое отопление непосредственно зависит от водопровода. Здесь же стоит упомянуть и канализацию, которая также является неотъемлемой частью трубопровода. В отличие от квартиры, три основные инженерные системы загородного дома — отопление, канализация и водоснабжение — требуют постоянного внимания владельцев. Поскольку все три системы находятся в тесной взаимосвязи, при замене любой из них часто приходится менять оборудование и на двух оставшихся.

Особенности загородного водоснабжения

Отправной точкой для принятия решения о типе водоснабжения являются не пожелания владельцев и даже не их финансовые возможности, а доступный источник воды. При удачном расположении участка, это может быть открытый водоем. При современной экологии чистота воды в реках и озерах, конечно, вызывает серьезные сомнения, но фильтры смогут сделать из технической воды питьевую. Несложная насосная станция и бойлер обеспечат небольшой загородный коттедж горячей водой в достаточных для среднестатистической семьи количествах. В предыдущем материале мы рассказывали о том, как правильно установить бойлер своими руками.

Если водоема в непосредственной близости от постройки нет (или он уж слишком грязный и мелкий), есть смысл соорудить шахтный колодец — вода в нем будет гораздо чище и качественнее, но выйдет такое водоснабжение дороже. Кроме того, необходимо знать глубину залегания грунтовых вод, и если она превышает 20 метров — колодец на таком участке построить нельзя, придется бурить артезианскую скважину. Для функционирования этой системы тоже достаточно насоса (в этот раз, погружного) и водонагревательного оборудования.

Наконец, скважина. Ее бурение стоит приличных денег, зато в результате вы получаете чистейшую воду, обладающую непревзойденными вкусовыми качествами и уникальной мягкостью. Возможно, придется собрать пакет разрешительной документации и обратиться за помощью к разнообразным специалистам, начиная от геодезистов и заканчивая инженерами, так что общая стоимость этого типа водоснабжения окажется «кусачей», зато этот вариант подходит для любого вида грунта и гарантирует, в общем итоге, наилучший результат.

Камины

В современном загородном доме камин часто выполняет чисто декоративную функцию (он может быть даже заменен полностью искусственной имитацией), но этот элемент интерьера также может использоваться для отопления помещения. У него довольно низкий КПД и тепло в комнатах держится недолго — но это только при классическом исполнении. Сегодня популярность набирают камины с водяным контуром — по сути, это другая форма котла на твердом топливе с полным набором тех же достоинств и недостатков. Такой камин полностью автономен, ему нужны только топливные брикеты и хорошая вытяжка (снова вспомним про вентиляцию), но, к сожалению, процесс подачи топлива никак нельзя автоматизировать, придется подкидывать пеллеты вручную. Это не единственный вариант решения камина, но один из наиболее удобных Также бывает топка с распределителем воздуха, моноблок с воздушным контуром и еще целый ряд разнообразных моделей.

Современный и стильный камин с водяным контуром, Lechma

Воздушное отопление или водяное

Однажды на одном представительном архитектурно-строительном форуме, проводившемся в Нижнем Новгороде, я подошел к стенду, где были представлены геотермальные тепловые насосы. Разговорившись с руководителем этой компании, я задал ему вопрос о преимуществах теплового насоса по сравнению с воздушным отоплением, хотя отдавал себе отчет, что вопрос провокационный.

Но большой знаток и того, и другого привел мне массу аргументов в свою пользу. В чем же провокационность вопроса? А это то же самое что спросить: «Что в автомобиле лучше – мотор или трансмиссия?». Это несравнимые вещи. Мотор вырабатывает энергию, а трансмиссия доводит эту энергию до колес. Так же и тепловой насос вырабатывает тепловую энергию, а система водяных труб и радиаторов или воздушных доводчиков с вентиляторами, система теплых полов, или воздушная система (как система централизованной обработки воздуха с системой воздуховодов по дому) доводит это тепло до конечного потребителя.

Транспортная система, как правило, не зависит от генератора тепла. Ей без разницы теплогенератор – это газовый котел, дизельный или дровяной, солнечный коллектор или тепловой насос. Разница только в температуре теплоносителя (воды), который выдает теплогенератор. Если теплогенератор выдает температуру +35ºС, то площадь теплообменника для нагрева воздуха должна быть большой, следовательно, транспорт – это теплые полы. Если температура теплоносителя более +50ºС, то транспортом может служить система водяных труб и радиаторов, система теплых полов, или система воздушного отопления.

Конечно, есть воздухонагреватели, которые не имеют промежуточного теплоносителя (воды). Топливо сгорает в теплообменнике, который обдувается потоком воздуха. Кроме того, есть тепловые насосы «воздух-воздух», а в этом случае воздушному отоплению, как транспортной системе, альтернативы нет.

Вопрос, какой теплогенератор лучше, решать надо в каждом конкретном случае.

Имеется природный газ — тогда газовый отопительный котел. Есть электричество, но нет газа, значит нагрев воздуха электричеством и инфракрасные обогреватели. Ничего нет – солнечные коллекторы, солнечные батареи, тепловые насосы и т.д.

А вот какая транспортная система лучше для доставки тепловой энергии в отапливаемые помещения дома, попробуем разобраться.

Если большое количество тепла необходимо передать на большие расстояния, то конечно же в качестве теплоносителя целесообразно использовать воду. Если же эти расстояния очень большие, то лучше использовать электричество, преобразуя его в конечном итоге в тепло. А если небольшое количество тепла нужно передать в пределах небольшого дома, то можно использовать как воду, так и воздух или электричество.

На протяжении многих лет в прессе, Интернете, на различных выставках и форумах идет спор: какой вид отопления (как транспорт) в доме лучше – водяной, воздушный или инфракрасный. Такой спор – это спор «по понятиям». Если инфракрасный способ хотя бы интуитивно понятен (есть устройство, которое создает электромагнитное поле, наиболее интенсивное в инфракрасном диапазоне) то, чем отличается «водяной» способ от «воздушного» многие спорщики не догадываются. Давайте попытаемся разобраться.

Из школьного курса физики мы знаем, что температура предмета – это мера средней амплитуды колебания молекул в этом теле. «Раскачать» молекулы можно двумя способами – воздействовать на них электромагнитным излучением или передать эту энергию от контактирующих с данным телом предметов или из окружающей среды (к примеру, из воздуха). Таким образом, есть только два принципиально разных способа отопления домов – это нагрев воздуха в доме какими-либо приборами и инфракрасные обогреватели. Причем, инфракрасники нагревают кроме всего прочего предметы и строительные конструкции, а они, в свою очередь, нагревают воздух.

Так, о чем спор?

Конечно, можно ещё говорить о подогреве кресел, матрасов и одеял, как о способе отопления. Но наша тема – это отопление дома целиком, а не одной частной спины.

Так чем отличается «водяной» способ отопления от «воздушного»? На самом деле оба этих вида отоплений по сути являются воздушными, поскольку для них конечной целью является нагрев воздуха.

Отличие же между ними заключается в количестве используемых воздухонагревательных устройств и способе доставки тепловой энергии в помещения дома для нагрева воздуха.

Так, в системе водяного отопления используется большое количество воздухонагревательных устройств – радиаторов (до нескольких радиаторов на комнату), при этом в качестве транспортной системы доставки тепловой энергии от водонагревательного котла до каждого радиатора используется система разведенных по дому водяных труб. При воздушном отоплении используется, как правило, один воздухонагреватель, установленный в техническом помещении дома, а в жилые комнаты через систему воздуховодов поступает уже нагретый воздух, в связи с чем не требуются установки воздухонагревателей в каждой комнате. Таким образом, и в том и другом случае используются воздухонагреватели (при водяном варианте их много, а при воздушном — один) и транспортная система доставки тепловой энергии в помещения дома (при водяном варианте – это система водяных труб, а при воздушном – система воздуховодов).

Очевидно, что из-за различной теплоемкости воды и воздуха, система воздуховодов более громоздка, чем система водяных труб, но этот недостаток с лихвой окупается получаемыми преимуществами, а это, в первую очередь, возможность с минимальными затратами в комплексе решить задачу создания комфортного микроклимата в доме, т.е. централизованно обеспечить наряду с отоплением также и вентиляцию, кондиционирование, очистку, увлажнение воздуха.

Конечно, при отсутствии финансовых ограничений все это можно обеспечить и при водяном отоплении с помощью дополнительной установки системы вентиляции (например, приточно-вытяжной с сетью воздуховодов), а также комнатных сплит-кондиционеров и увлажнителей, но зачем платить в 2 раза больше? И все же, вне зависимости от способа отопления свежий воздух в доме необходим.

Интересно, а сколько мы тратим на вентиляцию (нагрев свежего воздуха)?

Уже не один десяток лет президент НП «АВОК» (ассоциация инженеров в области отопления, вентиляции и кондиционирования) Ю.А. Табунщиков в своих статьях отмечает, что в наших домах более 60% затрат на отопление приходятся на вентиляцию, а в энергосберегающих домах – до 75%. т. е. мы сжигаем топливо для того, чтобы нагреть улицу?

Это связано с тем, что у нас долгое время государство дотировало цены на энергоносители для населения. А на Западе – энергосберегающие технологии. Как говорится, за что боролись… Так давайте разберёмся, как сэкономить на комплексе «отопление-вентиляция». Если водяные радиаторы, электроконвекторы, тепловентиляторы, дровяные отопительные печи – это, по сути, устройства для нагрева воздуха, то может быть надо ввести ещё какой-то признак, по которому системы отопления можно было бы квалифицировать? Наиболее логичным, в этом случае, выглядит разделение по способу циркуляции воздуха в доме – естественный (конвекционный) или принудительный (с помощью вентилятора).

Кстати, 60% на вентиляцию закладывают проектировщики систем с естественной циркуляцией воздуха и естественной приточно-вытяжной вентиляцией. Форточки – приточная вентиляция и дырка в крыше – вытяжная. Чем не яранга? Расчеты подтверждаются практикой и отражены в существующих СНиПах. Но в мире разработаны более экономичные способы отопления-вентиляции и связаны они с принудительным движением воздуха.

Один из вариантов – установить приточно-вытяжную установку с рекуперацией тепла и влажности, развести по дому систему подающих и вытяжных воздуховодов. По вытяжным (возвратным) воздуховодам «отработанный» воздух возвращается в рекуператор, подогревает (или охлаждает) приточный воздух и выбрасывается в атмосферу. Поступающий воздух очищается, подогревается (или охлаждается) до температуры, которая позволяет компенсировать теплопотери (или теплоизбытки) здания. Полная сменяемость воздуха происходит за час-полтора, а при необходимости и быстрее. Фактически это так называемая прямоточная система. Эта схема широко используется в странах Западной Европы для отопления жилищ. В России такая схема используется в общественных зданиях (офисах, торговых центрах и т. д.), где требуется высокая кратность воздухообмена. Но для жилых домов это разорительно.

Климат в России существенно более холодный, чем в Западной Европе. Но можно поступить и по-другому.

По системе возвратных воздуховодов внутренний воздух дома подать в центр обработки воздуха, а в нем – нужно подогрели, нужно охладили, подмешали нужное количество свежего воздуха, очистили от пыли и других загрязнителей, увлажнили или подсушили и подали подготовленный «коктейль» в дом по системе подающих воздуховодов.

В отличие от прямоточной системы, где весь воздух свежий, в такой системе свежего воздуха подмешивается всего 10%-15%, а остальной воздух берётся из самого дома. Кратность прохода воздуха через центр обработки 2,5-3,5 раза в час. Такой способ обработки воздуха является стандартом в Северной Америке (США, Канада). Причем приточно-вытяжной воздух системы вентиляции предварительно проходит через рекуператор. Кстати, за час подмес свежего воздуха по стандартам США и Канады составляет только 30%. Такого количества свежего воздуха достаточно для комфортного проживания людей в частном доме. Полувековой опыт эксплуатации таких систем доказал, что этот способ применим к любым климатическим условиям и позволяет в 1,5 раза экономить энергоресурсы по сравнению с конвекционными системами и более экономичный, чем прямоточные системы. Именно за централизованной обработкой воздуха и закрепился сейчас в обиходе термин «воздушное отопление», хотя в СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция, кондиционирование» это называется «кондиционированием воздуха».

Возникает вопрос, почему «воздушное» отопление экономичнее, чем отопление с естественной циркуляцией воздуха («водяное», печное, электрическое и т. д.)?

Во-первых, централизация обработки воздуха позволяет существенно сократить приток свежего воздуха за счет выравнивания качества воздуха во всем объёме дома. Не важно, где в какой момент находятся обитатели дома – все на кухне или разбрелись по спальням. Качество воздуха во всем доме одинаковое. А это в свою очередь снижает затраты на увлажнение и нагрев приточного воздуха. Окна и форточки открываются только для того, чтобы их помыть, а не для проветривания.

Во-вторых, температура во всем объеме дома практически не отличается. Нет холодных полов и горячих потолков, что характерно для систем радиаторного отопления. Мало того, принудительная циркуляция позволяет создать в доме постоянное движение воздуха, а это создает больший комфорт не только для нахождения в доме человека, но и благотворно влияет на предметы в доме и строительные конструкции. В частности, отсутствие застойных зон не позволяет развиться различным грибкам и плесени. Но скорость движения воздуха настолько мала, что не ощущается как сквозняк. Исключение составляет зона непосредственно перед подающей решеткой.

А что по капитальным затратам?

Первоначальные затраты только на систему воздушного отопления плюс вентиляция для дома в 200 м² в 1,5 раза ниже, чем система «водяного» отопления плюс грамотная система вентиляции. А для домов в 400 м² – «воздушка» более чем в два раза дешевле «водянки». Так что строящим свой дом, следует хорошо подумать, какую систему отопления в нем предусмотреть, а также посчитать стоимость первоначальных затрат на ее установку и стоимость затрат на отопление дома.