Инженерные системы малоэтажных зданий Часть 1. Теплоснабжение
А. Л. Наумов, вице-президент НП «АВОК», генеральный директор ООО «НПО Термэк», otvet@abok.ru
Жилищное строительство является привлекательной сферой инвестиций – так, в Московской области в 2012 году было построено 6,885 млн м 2 общей площади жилых домов. При этом значительная часть жилой застройки приходится на малоэтажные дома и коттеджи. За последние 3–5 лет в Подмосковье объем жилищного строительства – индивидуального и малоэтажного, включая таунхаусы, сравнялся с объемом многоэтажного строительства. Использование современных инженерных технологий позволяет обеспечить удобное и комфортное проживание в индивидуальных домах.
Введение
В большинстве случаев индивидуальные дома не обеспечены централизованной инженерной инфраструктурой: в них отсутствуют теплоснабжение, водопровод и канализация. В этих случаях вопросы жизнеобеспечения и комфортности решаются с помощью автономных инженерных систем. Средняя стоимость современных автоматизированных инженерных систем индивидуального дома в эконом-классе составляет примерно 100 долл. США в расчете на 1 м 2 обслуживаемой площади дома. Стоимость инженерных систем в сегменте бизнес-класса и премиум-класса зависит от пожеланий заказчика и уникальности проекта.
Как правило, в поселках таунхаусов имеется централизованная канализация с очистными сооружениями (либо осуществляется врезка в существующую централизованную сеть водоотведения) и централизованный водопровод. В отношении теплоснабжения в основном применяют автономные газовые котлы для каждого потребителя. Это обеспечивает экономичность режима эксплуатации и прямой учет потребляемых ресурсов. Наблюдается такая тенденция: теплоснабжение в таунхаусах остается индивидуальным, а сети водоснабжения и водоотведения делают централизованными.
Основные затраты на инженерное обустройство индивидуального дома связаны с устройством теплоснабжения и отопления (40 %). Стоимость системы канализации, включая наружные сети и септик, составляет примерно 1/5. Водоподъемная станция, включая артезианскую скважину, погружной насос и бак-ресивер с системой автоматического управления, обходится около 20 % от общей стоимости инженерных систем, а на трубную разводку холодного и горячего водоснабжения уходит 10 %. С учетом низкого качества воды в водоносных слоях Московской области значительные затраты (от 1 500 до 5 000 долл. США) связаны с очисткой воды.
Теплоснабжение
Источником теплоты в коттеджах являются одноконтурные (только для отопления) и двухконтурные (отопление и горячее водоснабжение) котлы. С повышением герметичности окон и уровня теплозащиты наружных ограждений появилась устойчивая тенденция снижения удельных тепловых нагрузок теплоснабжения в индивидуальной застройке. Ориентировочное распределение установленных котлов по мощности в зависимости от площади обслуживаемых домов приведено в табл. 1.
Малая доля твердотопливных котлов при относительной доступности топлива обусловлена неудобством эксплуатации таких котлов, для работы которых необходимо осуществлять 3–4 топки в течение суток, иметь запас топлива, отводить площадки для его хранения. Кроме того, режим теплопроизводства у твердотопливного котла носит циклический характер, и колебания температуры воздуха в отапливаемых помещениях достигают 3–5 0 C в течение суток. Расширился сегмент газгольдерных систем на привозном сжиженном газе. Устройство газгольдеров со сжиженным газом обходится дешевле, нежели использование дизельного топлива. Сегмент котлов, работающих на привозном сжиженном газе, расширился. Горелки котлов, работающих на природном газе, в силу специфики по давлению требуют специальной наладки при переходе к работе на сжиженном газе.
Соотношение количества устанавливаемых в Московской области котлов в зависимости от видов топлива (без учета домов с печами и дач) сохраняется в последние годы стабильным:
котлы на твердом топливе – 5 %;
газовые котлы – 50 %;
котлы на дизельном топливе – 35 %;
электрические котлы – 10 %.
Если же выбор твердотопливного котла по каким-либо причинам неизбежен, есть два способа сгладить недостатки котла. Первый – 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 термобаллон, шток которого соединен цепью с дверцей поддувала. По мере снижения температуры отходящих газов термобаллон сжимается, втягивая шток и прикрывая поддувало. Второй способ основан на использовании теплоаккумуляторов. В контур системы отопления включается теплоизолированный аккумулятор горячей воды емкостью 2–10 м 3 . В режиме натопа котел нагревает воду в баке до +80…+95 0 C, а затем эта вода с помощью циркуляционного насоса и простого термостата обеспечивает постоянный режим отопления в течение 3–10 суток.
Таблица 1 Ориентировочное распределение котлов по мощности в зависимости от площади обслуживаемых домов
В настоящее время на рынке оборудования в Москве и области имеется большое количество импортных газовых и дизельных котлов для индивидуального теплоснабжения. Котлы малой мощности до 40 кВт доставляются, как правило, в двухконтурном исполнении, большей – в одноконтурном; приготовление горячей воды в последнем случае осуществляется в отдельных емкостных бойлерах-теплообменниках.
При одноконтурном котле для приготовления горячей воды применяется емкостный бойлер или пластинчатый теплообменник.
Емкость расширительных баков обычно составляет 8–12 % от емкости соответственно систем отопления и горячего водоснабжения. На подающий трубопровод в системе отопления рекомендуется устанавливать предохранительный клапан до 6 атм. Несмотря на то, что котлы оборудованы системами защиты, предохранительный клапан защитит систему отопления от аварийных ситуаций, от разрывов при чрезмерном повышении давления рабочей среды. Для индивидуальных домов и квартир площадью до 200 м 2 могут быть использованы двухконтурные котлы мощностью до 30 кВт, агрегатированные с циркуляционными насосами и расширительными баками.
При обслуживании домов большей площади целесообразно устанавливать одноконтурные котлы большей мощности и в зависимости от вида систем отопления и потребности в горячей воде подбирать бойлеры-теплообменники, циркуляционные насосы, расширительные баки.
Мощность котла, как правило, определяется не режимом отопления, а режимом горячего водоснабжения. К примеру, полностью открытый кран горячей воды с температурой +55…+60 0 C – это мощность котла 25 кВт. Уменьшить пиковую мощность котлов можно с помощью использования бойлеров-накопителей. Пиковая нагрузка может быть связана с большим водоразбором горячего водоснабжения, к примеру в связи с использованием 2–3 душей одновременно.
Появились бойлеры-накопители с технологией стратификации. Принцип действия таких бойлеров-накопителей следующий. С помощью специальных устройств в баке сознательно создается расслоение температуры воды: в верхней части бака она наиболее горячая, в нижней части, соответственно, менее нагретая. Это связано с тем, что может быть несколько потребителей с разной потребной температурой. Например, наименее нагретая вода используется для бассейна, с максимальной температурой – для ванны или душа. Таким образом происходит экономия энергии, поскольку нет необходимости поддерживать максимальную температуру во всем объеме накопителя.
Надо отметить, что возникает проблема, связанная с максимальной температурой горячего водоснабжения. По российским санитарным нормам температура воды составляет +65 0 C. Это связано с требованием защиты от размножения бактерий в воде. Эта норма вступила в противоречие с возможностями альтернативной энергетики: солнечное теплоснабжение и теплонасосные системы могут достаточно эффективно выдавать горячую воду на уровне +50…+55 0 C, а температуры +60…+65 0 C для них в традиционном исполнении недоступны. Приходится использовать каскадные двухступенчатые тепловые насосы либо применять специальные догреватели. На Западе эту проблему решают следующим образом: дополнительный нагреватель используется периодически. Исследования показали, что воду достаточно обеззараживать раз в сутки. На короткое время температура повышается, а затем возвращается нормальный энергоэффективный режим +50…+55 0 C. С нашими гигиенистами этот алгоритм пока не отработан, и формально в России должен обеспечиваться режим приготовления горячей воды на уровне +60…+65 0 C, причем не на выходе из котла, а на выходе из водоразборного устройства.
К сожалению, отечественные котлы типа АОГВ, КЧМ и КСТГВ не в полной мере удовлетворяют современным требованиям в части эффективности, автоматизации и дизайна. Коттеджный рынок Подмосковья ориентирован в основном на импортную продукцию. Широко представлены американские и европейские фирмы, такие как Burnham, Teledyne Laars, Lennox (США); CTC-Bentone, Electrolux (Швеция); Jaspi (Финляндия); Wolf, Viessmann, Vaillant, Buderus, Junkers, Bosch (Германия); ACV (Бельгия); Frico (Франция); Ferroli, Lamborghini, Beretta, Riello (Италия); Roca (Испания); Protherm (Чехия).
Рынок электрокотлов в Московском регионе намного скромнее. Здесь следует отметить финские электрокотлы, чешские Protherm, словацкие Eleco и отечественные ВЭО. Финские отличает высокая надежность, но и высокие цены. Отечественные дешевые котлы ВЭО, к сожалению, не обладают высокой надежностью. Разумные цены при высоких показателях надежности характерны для словацких и чешских котлов.
На использование электрокотлов накладывают ограничения стоимость и сама возможность подключения к электросети. Далеко не всегда есть возможность подключить, к примеру, 20 кВт электрической мощности. В случае ограничения по величине подключаемой мощности одним из вариантов является применение альтернативной энергетики, в частности тепловых насосов, которые из 5 кВт электрической энергии могут сделать 15–20 кВт тепловой.
Начинают находить применение гелиосистемы с солнечными коллекторами. Если система грамотно запроектирована, то в общем годовом балансе горячего водоснабжения солнечные коллекторы в условиях Москвы и области могут компенсировать примерно 30–40 % годового объема тепловой энергии на горячее водоснабжение. Такие системы могут в значительной мере обеспечить потребность в горячей воде с апреля по октябрь. Окупаемость солнечных коллекторов в среднем составляет, в зависимости от качества проекта и монтажа, 3–6 лет.
Несколько слов о комбинированных по видам топлива котлах. Из отечественных комбинированных котлов следует отметить КЧМ (твердое топливо, газ). Эти котлы набираются посекционно и могут обеспечить теплосъем от 16 до 90 кВт. Из импортных котлов следует отметить шведские котлы СТС, где может быть использовано твердое топливо, газ или дизельное топливо, электроэнергия на теновом патроне.
На практике в большинстве случаев не возникает необходимости применения комбинированных котлов. При отсутствии газа целесообразно применение котлов с дизельной горелкой, а впоследствии при обеспечении газоснабжения горелка может быть заменена на газовую.
Типичная ошибка при строительстве коттеджей – недооценка требований к дымоходам и вентиляционным каналам. Для домов площадью более 300 м 2 сечение кирпичных дымовых каналов должно быть не менее 250 × 250 мм. В общем же случае сечение дымового канала должно быть не меньше, чем у выпускного патрубка котла. Однако сечение кирпичных газоходов должно быть минимум на 30 % больше выпускного патрубка котла из-за шероховатости стенок газохода.
Продолжение статьи читайте в следующем номере журнала
Какое отопление лучше в частном доме: 7 самых популярных разновидностей отопительных систем и их особенности
Автономные системы отопления в частных домах выполняют одну из главных функций при их обустройстве. От правильного распределения тепла в помещениях зависит не только комфорт проживания. Отопление несет еще и конструктивную нагрузку: предотвращает возникновение и распространение сырости, грибка и плесени. При постоянном росте цен и недешевой стоимости подключения, становится все более актуальным вопрос, какое отопление лучше в частном доме.
У автономного отопления есть ряд преимуществ, но надо еще выбрать подходящую систему Источник 999.md
Системы отопления: их выбор и применяемые к ним требования
На сегодняшний день представлены различные схемы устройства отопительных систем и модели оборудования для них. Идеального варианта при их выборе нет. Но есть основные правила, которым нужно следовать – добиться правильного регулирования, распределения и передачи тепла по всем помещениям строения.
Видео описание
В нашем видео поговорим об отоплении в частном загородном доме. У нас в гостях автор и ведущий канала Тепло-Вода Владимир Сухоруков:
Главные критерии при выборе систем отопления:
Минимум расходов при высокой теплоотдаче. Обеспечение жилья нужным количеством тепла и небольшие затраты на монтаж, эксплуатацию и обслуживание.
Максимальная автоматизация. Системы отопления в целях обеспечения безопасности необходимо эксплуатировать при наименьшем вмешательстве человека в их работу.
Высокая износостойкость всех элементов. Выбирать необходимое оборудование нужно с учетом его эксплуатационной надежности.
В некоторых случаях можно воспользоваться формулой: «чем проще, тем надежнее» Источник promogaz.ru
Виды автономных систем отопления
Классификация всех без исключения отопительных систем происходит по типу топлива, нужного для их работы. Если необходимо постоянно экономить на энергопотреблении системы, и есть возможность применять несколько видов топлива для обогрева, то лучшим решением станет приобретение комбинированного оборудования. Эти модели имеют все преимущества стандартных типов отопительных котлов и могут производить работу на нескольких видах топлива. С целью ознакомления представлены разные типы монтажа, чтобы застройщик мог сам выбирать, какое отопление лучше для частного дома.
Котел для системы отопления может работать от любого вида топлива Источник nehomesdeaf.org
Водяное отопление
Один из самых признанных устройств системы индивидуального отопления в своем доме. Теплоносителем здесь выступает замкнутый по контуру трубопровод с разводкой, с циркулирующей по нему нагретой от котла водой. Монтаж отопления производят несколькими способами: одно или двухтрубным, с батареями (чугунными, стальными, биметаллическими) или радиаторами конвекторного типа. Модель нагревательного котла устанавливают с учетом вида топлива.
Схемы автономной водяной отопительной системы
Различают несколько вариантов монтажа таких систем. При проектировании частного дома нужно внимательно отнестись к их выбору.
С целью ознакомления представлены разные типы монтажа, чтобы застройщик мог сам выбирать, какое отопление лучше для частного дома.
Разводка с разделением по типу циркуляционной системы
сборка с естественной циркуляцией за счет разницы давлений;
монтаж с принудительным типом циркуляции.
Схемы систем с естественной и принудительной циркуляцией Источник remdominfo.ru
По месту прокладки подающей магистрали
монтаж с верхней разводкой;
монтаж с нижней разводкой.
Рассматривать такие схемы есть смысл только при строительстве двух или трехэтажного дома Источник pinterest.com
По количеству стояков
однотрубная схема монтажа;
На двухтрубную систему потребуется больше материалов Источник suk.evesine.ru.net
По расположению стояков
вертикальная схема подключения;
горизонтальная схема подключения.
Разница между вертикальной и горизонтальной системами Источник otoplenie-help.ru
По схеме прокладки магистрали
схема развязки с попутными магистралями;
схема развязки с тупиковыми магистралями.
Тупиковая схема применяется при небольшом количестве радиаторов Источник dvamolotka.ru
Отопительная схема «Ленинградка»
Схема «Ленинградка» упрощает управление процессом корректировки температуры для каждого отдельно взятого в доме помещения.
постоянный объем жидкости в теплоносителях;
экономия на топливе;
бесшумность при работе;
несложность в установке, обслуживании и ремонте;
большой срок эксплуатации.
частая чистка радиаторов с целью повышения теплоотдачи;
высокая возможность протечки труб в случае коррозии металла;
требуется обязательное удаление жидкости из системы перед ее консервацией;
необходимость в постоянной работе, для предотвращения замерзания жидкости в холодное время года;
трудоемкость при сборке.
Схема отопительной системы «Ленинградка» Источник promogaz.ru
Воздушное отопление
Обогрев жилья производится непосредственно воздухом, который нагревается газовым воздухонагревателем, водяным теплообменником или электрическим нагревателем и посредством вентилятора через подающие воздуховоды распределяется по отапливаемым помещениям дома. Остывший воздух забирается из помещений через возвратные воздуховоды, к нему подмешивается свежий воздух с улицы, эта смесь очищается от пыли фильтром, и снова подается на нагрев в воздухонагреватель. И так по «кругу» до тех пор, пока температура в доме достигнет установленного на термостате значения и система отключится. При снижении температуры в доме на 1 градус, термостат включит систему снова и так далее.
Видео описание
В этом видео мы обсудим можно ли смонтировать воздушное отопление самостоятельно:
Вместо нагрева воздуха зимой, летом воздух в такой системе можно охлаждать, установив в канал рядом с воздухонагревателем испаритель кондиционера или водяной охладитель. Испаритель может быть использован для нагрева воздуха, если внешний блок кондиционера имеет функцию теплового насоса.
В канал можно добавить при необходимости, увлажнитель, стерилизатор воздуха, дополнительный НЕРА фильтр.
Производитель систем воздушного отопления – компания «АТМ Климат» Источник smu-37.ru
Высокие показатели комфортности за счёт сочетания отопления, вентиляции и фильтрации воздуха в базовом исполнении.
Экономия энергоресурсов до 30% по сравнению с другими видами отопления за счёт контролируемой вентиляции.
Высокая надежность, большой срок эксплуатации и отсутствие угрозы разморозки системы.
Возможность регулировки температурных режимов термостатом по программе и через Интернет.
Возможность работы в режиме кондиционера и теплового насоса.
Все виды обработки воздуха в доме в «одной точке» (увлажнение, стерилизация, дополнительная фильтрация).
Простота обслуживания (замена фильтров и др. сменных элементов системы ).
Воздуховоды занимают некоторую часть внутреннего объёма дома.
Воздуховоды должны быть вписаны в конструкцию и интерьер дома на стадии проектирования.
Паровое отопление
Установка обогрева с устройством паровых систем и сейчас остается востребованной. Система нормально работает с различными видами топлива – дровами, газом, углем, электричеством. При ее монтаже приоритет отдают комбинированным способам отопления (газ + электричество, твердое топливо). Правильный выбор комбинирования топлива значительно удешевит процесс обогрева жилья.
Схема монтажа автономной паровой отопительной системы Источник kevuza.recalobip.ru.net
Принцип действия
В паровом котле жидкость нагревается до точки кипения, и образовавшийся пар попадает в радиаторы или трубы. Постепенно охлаждаясь, он конденсируется и поступает назад в котел. Надежность в эксплуатации прямо зависит от модели парового котла. Ее необходимо выбирать, учитывая площадь и инженерные особенности здания.
быстрый обогрев дома без зависимости от его площади;
небольшая вероятность промерзания системы.
В целом, схема парового отопления не отличается от обычного водяного Источник promogaz.ru
высокая температура внутри теплоносителя негативно влияет на эксплуатационные возможности системы;
требуется наличие разрешительной документации для ввода в эксплуатацию;
нет возможности поддерживать определенный температурный режим внутри здания;
шум при заполнении паром;
необходимость в постоянном контроле из-за взрывоопасности паровых котлов;
большая стоимость оборудования;
Газовое отопление
Если в местности, где расположен частный дом, нет магистральной ветки с газом, производят сборку системы с обогревом сжиженным газом. Для этой цели на приусадебном участке устанавливают газгольдер – герметическая емкость, которую периодически заправляют пропан бутаном.
Газгольдер по сути – это большой газовый баллон, который закапывается рядом с домом Источник shumcity.ru
экологически чистый источник поступления тепла;
увеличение срока эксплуатации оборудования;
проблемы с получением разрешительных документов;
постоянный контроль со стороны сервисных служб;
если нет подключения к газовой магистрали, то необходимо наличие специальных установок для хранения топлива.
Отопление электрическими установками
Рост цен на энергоносители значительно повлиял на популярность обустройства систем отопления с использованием электричества. Такой подход экономически обоснован только при отсутствии других альтернативных вариантов. В качестве теплоносителей в электросистемах выступают электрические камины, конвекторы, инфракрасные обогреватели, теплые полы.
Внутрипольный конвектор Источник promogaz.ru
Навесной конвектор Источник ua.all.biz
Плюсы отопления энергоносителями:
относительно небольшая стоимость оборудования для монтажа;
возможно применение электрических котлов для получения горячего водоснабжения;
возможность автоматизации для поддержания в здании оптимального температурного режима;
нет необходимости в дорогостоящем сервисном обслуживании;
возможность перестановки отопительного прибора из одного помещения в другое.
большая потребляемая мощность (до 24кВТ/час) и немалая стоимость электроносителей;
необходимость в установке дополнительных многофазовых распределителей;
при возможных перебоях с подачей электричества происходит сбой во всей схеме.
Геотермальная установка для создания схемы отопления
Выбрать отопление частного дома, применяя с этой целью энергетические ресурсы земли – получить экологически чистый и экономичный источник получения тепла для обогрева частного жилья. В слоях грунта аккумулируется 98% энергии солнца, которая и является основой для выработки топлива. Независимо от времени года и температуры на поверхности, в глубоких слоях грунта сохраняется тепло.
Схема обустройства геотермальной системы отопления Источник promogaz.ru
Геотермальная установка состоит из внешних и внутренних контуров. Внешняя цепь (теплообменник) располагается ниже уровня земли. Внутренний контур представляет собой обычную систему, расположенную в доме и смонтированную из труб и отопительных радиаторов. Теплоносителями выступают вода или иная содержащая антифриз жидкость.
возможность наладки и пуска системы в разных климатических условиях;
постоянное получение нужного количества тепловой энергии;
