Комбинированная система отопления частного дома: 5 популярных схем

Приветствую, камрады! Сегодня я собираюсь познакомить вас с несколькими популярными вариантами исполнения комбинированной системы отопления для частного дома. Я расскажу, какие именно компоненты могут комбинироваться, какие выгоды это дает, и в качестве одного из примеров опишу схему обогрева моего дома. Приступим.

Котельная с двумя источниками тепла — твердотопливным и электрическим.

Что комбинируем

В пределах одного дома могут поочередно или одновременно функционировать:

• Разные источники тепла (как правило, котлы на разных видах энергоносителя), подключенные к общему отопительному контуру;
• Две и более полностью независимых системы отопления. Они могут делить дом на несколько отапливаемых разными способами помещений или при необходимости заменять друг друга на всей его площади;
• Один отопительный контур с двумя или несколькими типами отопительных приборов.

Теперь перейдем к исследованию образцов таких отопительных систем.

Вариант 1: конвекционное и внутрипольное отопление

Устройство

В одном отопительном контуре одновременно или поочередно работают радиаторы и теплый пол. Такая схема работы может быть реализована двумя способами:

Схема	Описание
	Теплый пол запитан от обратки радиаторов. При этом температура обратки на выходе из высокотемпературного контура не должна быть выше 40 градусов, а котел должен иметь возможность работать при температуре обратного трубопровода около 30 °С. Из современных котлов на это способен только газовый конденсационный. Очевидный недостаток такой схемы — невозможность независимой работы контуров: если отключить радиаторы, то температура теплоносителя будет слишком высокой для теплого пола, а без внутрипольного контура вырастет до неприемлемых для котла значений температура обратки на его входе.
	Теплый пол подключен независимо от радиаторов через трехходовой смеситель. В зависимости от температуры на выходе внутрипольного контура смесительный клапан открывается или закрывается, увеличивая или уменьшая количество горячего теплоносителя с подачи в контуре с рециркуляцией. Рециркуляцию теплоносителя в низкотемпературном контуре обеспечивает собственный циркуляционный насос. Схема работает с любым котлом, контуры радиаторов и теплого пола могут включаться и отключаться независимо друг от друга.

Какие материалы стоит предпочесть при монтаже такой системы своими руками?

Трубы:

• Для радиаторного отопления — недорогой полипропилен с армированием алюминием. Температура в автономном контуре не поднимается выше 80 °С, а давление — выше 2,5 кгс/см2, что с запасом перекрывается допустимыми для полипропиленовых труб эксплуатационными параметрами.
  Армирование уменьшает удлинение трубопроводов при нагреве: у неармированного полипропилена оно равно 6,5 мм/погонный метр при нагреве на 50 градусов, у армированного алюминиевой фольгой — 1,5 мм;

При нагреве жестко закрепленные неармированные трубы из полипропилена пойдут волной вследствие удлинения.

• Для контура теплого пола — сшитый или термомодифицированный полиэтилен. Трубы поставляются в бухтах длиной до 200 метров; это позволяет вывести все соединения за пределы стяжки.

Укладка труб водяного теплого пола в стяжку. Для внутрипольного отопления используется труба из термомодифицированного полиэтилена PE-RT.

Радиаторы: алюминиевые секционные. Инструкция связана с тем, что они сочетают высокую теплоотдачу (до 210 ватт на секцию) с низкой стоимостью (от 240 рублей/секция).

Алюминиевый радиатор обеспечит оптимальный баланс цены и теплоотдачи.

Преимущества

Недостаток радиаторного отопления — в нерациональном распределении температур в отапливаемом объеме. Воздух под потолком на несколько градусов теплее, чем над полом. Но пространство под потолком — необитаемое, и его нагрев дает лишь увеличение теплопотерь через потолок и верх стен.

Теплый пол экономичнее: он греет комнату снизу; по мере приближения к потолку температура падает. Снижение средней температуры в отапливаемом объеме приводит к уменьшению суммарных теплопотерь.

Температура воздуха в отапливаемом помещении при конвекционном и внутрипольном отоплении.

Недостаток теплого пола — в том, что его температура ограничена значением +35-+40°С. При фиксированной площади теплообмена и ограничении температуры теплоотдача тоже ограничена, и при больших теплопотерях она может оказаться недостаточной.

Дефицит тепла помогут восполнить радиаторы. В автономном контуре они могут нагреваться до 75-80 градусов и за счет большей разницы температур с воздухом отдавать куда больше тепла, чем теплый пол с той же площадью поверхности.

Вариант 2: газ и дизель

Устройство

В единственном отопительном контуре монтируется универсальный котел, предназначенный для использования обоих видов топлива. Переход с соляры на газ и обратно требует только замены горелки.

Универсальный котел VAILLANT VKO 408 способен перейти с дизельного топлива на магистральный газ после простой замены горелки.

Преимущества

Согласование подключения построенного дома к газовой магистрали и монтаж ввода занимают от нескольких месяцев до 2-3 лет. Если вы уже переехали в построенный дом, зимой вам нужно чем-то отапливаться.

Универсальный котел будет прекрасным компромиссом, требующим минимальных вложений:

• До подключения газа вы отапливаетесь дизтопливом;
• Как только подключение дома к газовой магистрали будет выполнено, вы без каких-либо дополнительных вложений переходите на газ.

Ожидание газификации дома может затянуться. Универсальный котел позволит вам отапливаться с момента заселения и в дальнейшем быстро перейти на новый вид топлива.

Справка: цена киловатт-часа тепла при сжигании солярки и магистрального газа различаются в 5-7 раз (0,5-0,7 рубля против 3,5-4).

Вариант 3: твердотопливный и электрический котлы

Устройство

Оба котла параллельно подключены к общему отопительному контуру и работают на нагрев поочередно. В качестве дополнительного элемента обвязки, общего для обоих источников тепла, может выступать теплоаккумулятор — объемный бак с теплоизоляцией, способный долгое время сохранять температуру воды постоянной.

Система отопления частного дома с твердотопливным и электрическим котлами. От буферной емкости (теплоаккумулятора) запитаны системы отопления и горячего водоснабжения.

Преимущества

• Энергонезависимость. При длительных отключениях электроэнергии всегда можно перейти на твердое топливо (дрова, пеллеты или уголь);

Если твердое топливо используется в качестве основного источника тепла, электрокотел выступает в роли страхующего. Он обеспечит дом теплом, если у вас закончатся дрова или уголь, а их доставка по каким-то причинам задержится.

• Удобство пользования. Ночью владелец такой отопительной системы может не просыпаться для растопки: достаточно разрешить электрокотлу поддерживать заданную температуру теплоносителя;
• Экономичность при работе на электроэнергии. На двухставочном тарифе вы можете пользоваться электричеством по более дешевой ночной ставке. Днем, когда киловатт-час стоит втрое дороже, система отопления работает на твердом топливе.

Двухтарифный счетчик раздельно учитывает дневное и ночное энергопотребление. Они тарифицируются по разным ставкам.

Какие функции выполняет в этой схеме теплоаккумулятор?

1. Увеличивает время работы системы отопления частного дома на дешевой электроэнергии. Электрокотел греет воду в баке во время действия ночного тарифа. Утром накопленное тепло используется для обогрева дома;
2. Делает более редкими растопки твердотопливного котла днем. Котел, работая на полной мощности, за короткое время нагревает воду в буферной емкости и следующие несколько часов простаивает.

Использование теплоаккумулятора выгоднее прикрытого поддувала котла, ограничивающего его тепловую мощность. Классический котел при ограниченном притоке воздуха снижает КПД (коэффициент полезного действия) за счет неполного сгорания топлива. При работе на полной мощности КПД котла максимален.

Термостат твердотопливного котла снижает его мощность, прикрывая поддувало. При ограниченном притоке воздуха топливо сгорает не полностью, и ваши деньги буквально вылетают в трубу.

Вариант 4: воздушный тепловой насос + дрова

Устройство

Такая схема реализована в соседнем доме. В качестве основного источника тепла используется тепловой насос, работающий по схеме «воздух-вода»: внешний блок отбирает тепло у окружающего воздуха, внутренний — отдает полученное тепло теплоносителю (воде в контуре теплого пола). Дополнительный источник энергии — дровяной камин с водяной рубашкой вокруг топки.

Схема подключения камина к системе водяного отопления дома.

Преимущества

Тепловой насос выгоднее любого прибора прямого нагрева (в том числе электрокотла): он обеспечивает эффективный КПД в… 200-500 %.

Позвольте, но как это возможно? Ведь коэффициент полезного действия по определению не может быть больше 100 %, не так ли?

Дело в том, что прибор не является источником тепла. Он лишь перекачивает его в дом, отбирая у низкопотенциального (читай — нагретого до более низкой по сравнению с отапливаемым помещением температуры) источника — внешней среды. Электроэнергия тратится только на работу компрессора, обеспечивающего циркуляцию хладагента.

При работе теплового насоса источником большей части энергии становится внешняя среда.

У тепловых насосов есть две общих особенности:

1. Зависимость между эффективностью и температурой на теплообменниках. COP прибора (параметр, описывающий отношение эффективной тепловой мощности к электрической) падает по мере увеличения перепада температур между испарителем и конденсатором;

Зависимость COP теплового насоса от температуры среды-источника тепла при неизменной температуре внутри дома.

1. Ограничение по температуре испарителя (внешнего теплообменника). Насос не может отбирать воздух у среды с температурой ниже -25 °С. Ограничение связано с температурой изменения агрегатного состояния хладагента.

Для воздушного теплового насоса это означает, что:

1. По мере похолодания стоимость отопления дома будет расти — и за счет увеличения теплопотерь, и за счет снижения COP;
2. При -25 °С на улице придется использовать другой источник тепла.

Здесь-то на выручку и приходит дополнительный теплообменник в камине, печи или твердотопливном котле. Подключенный к общему с тепловым насосом контуру, он помогает ему греть теплоноситель, а в сильные холода полностью берет на себя отопление дома.

В сильные заморозки дом полностью переходит на отопление твердым топливом.

Вариант 5: кондиционеры и электрокотел

Устройство

В моем доме реализованы две независимых друг от друга схемы отопления.

Основной источник тепла: инверторные кондиционеры, установленные в каждой комнате дома. Кондиционер является частным случаем воздушного теплового насоса: в качестве низкопотенциального источника тепла он использует уличный воздух; внутренний теплообменник отдает тепло воздуху отапливаемого помещения без посредничества теплоносителя.

Детская комната в моем доме. Площадь — 20 м2. Единственный источник тепла — внутренний блок инвертора производительностью 12000 BTU.

Инверторные кондиционеры отличаются от использующих «старт-стоп» компрессоры возможностью плавного снижения производительности. Она, в свою очередь, дает:

• Отсутствие пиковых стартовых нагрузок с максимальными токами запуска, а, значит, больший ресурс оборудования;
• Экономичность. COP современных инверторов достигает 4,2-5 против 3,6 у лучших моделей традиционных кондиционеров;
• Низкую эксплуатационную температуру при работе на обогрев (-15 – -25 градусов).

Резервный источник тепла: ТЭНовый электрокотел с двухтрубной системой водяного отопления. Он предназначен для экстремально низких температур: в Севастополе, где я живу, сильные заморозки крайне редки, но раз в несколько лет все же бывают.

На фото — резервный ТЭНовый электрокотел в моем доме. Он предназначен для работы в экстремальные для Крыма заморозки, при температуре ниже -25°С.

Преимущества

Они относятся, прежде всего, к отоплению кондиционерами. Вот список достоинств решения:

• Экономичность. Как соотносится тепловая мощность теплового насоса с потребляемой, я уже упоминал. На отопление у меня уходит от 800 до 1500 кВт·ч электроэнергии в месяц в зависимости от погоды;

При переходе на электрокотел комбинированное отопление в моем доме лишится своей экономичности: чтобы получить киловатт тепла, нужно будет потратить киловатт электроэнергии. Однако за четыре года эксплуатации кондиционеров температура воздуха еще ни разу не опускалась ниже -20°С. Резервный контур простаивает.

• Равномерный нагрев воздуха. Подвижные заслонки внутреннего блока сплит-системы позволяют направить теплый поток в пол. Нагревшийся пол сам станет источником тепла.

Кроме того, поток будет непрерывно перемешивать воздух комнаты, исключая его расслоение по температуре;

Направив жалюзи в пол в режиме нагрева, вы получите равномерный нагрев воздуха по всему объему комнаты.

• Низкая стоимость реализации. Расходы на покупку и установку кондиционеров составили в общей сложности 110 тысяч рублей; резервная отопительная система монтировалась предыдущим владельцем дома и обошлась примерно в 40 тысяч. Для сравнения: расходы на воздушный тепловой насос и камин с теплообменником в соседнем доме — 850 тысяч рублей;
• Высочайшая отказоустойчивость. Если один из кондиционеров выйдет из строя, комната без собственного источника тепла будет прогреваться остальными кондиционерами через открытые двери. С учетом количества сплит-систем (в доме их 5) нагрузка на каждый прибор возрастет незначительно;
• Точность регулировки температуры. На пульте кондиционера можно задать ее в явном виде и настраивать с точностью в 1 градус;

Заданная на пульте температура воздуха поддерживается инвертором с точностью до 0,5 °С. Для сравнения — у «старт-стоп» систем температуры остановки и запуска компрессора различаются на 3-4 градуса, поэтому воздух в комнате поочередно нагревается и остывает.

• Минимальная инерционность. Если вы меняете заданную температуру с +20 на +24 градуса, воздух нагревается на 4 градуса в течение 10-15 минут.

Заключение

Искренне надеюсь, что мои рекомендации и опыт помогут читателю обогреть свой дом с минимальными расходами и обеспечить максимальное удобство пользования отоплением. Как всегда, дополнительные материалы вы обнаружите в видео в этой статье. Жду ваших дополнений и комментариев. Успехов, камрады!