§ 20. Системы отопления

В зависимости от используемого в системах отопления теплоносителя — воды, пара, воздуха или нескольких сразу — они называются водяными, паровыми, воздушными или комбинированными. Воду для систем отопления используют температурой не более 150°С, водяной пар — температурой не более 130°С, воздух — нагретый до 45—70°С. В некоторых случаях применяют также электрические и газовые системы отопления.

Системы отопления могут быть местные и центральные. В местных системах генератор теплоты и отопительный прибор конструктивно скомпонованы вместе и установлены в отапливаемом помещении. К местным системам относятся печное отопление, воздушно-отопительные агрегаты, работающие на твердом, жидком или газообразном топливе, электрические и газовые нагреватели. В центральных системах генератор теплоты расположен за пределами отапливаемых помещений и обслуживает целый ряд зданий или помещений.

Системы водяного и воздушного отопления по способу циркуляции теплоносителя бывают с естественной (гравитационные) (рис. 47) и искусственной (насосные) циркуляцией.

Рис. 47. Системы водяного отопления с естественной циркуляцией:
а — двухтрубная; б — однотрубная; 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — расширительный бак; 4 — подающая магистраль; 5 — краны двойной регулировки; 6 — нагревательные приборы; 7 — трехходовые краны; 8 — стояк со смещенным замыкающим участком; 9 — проточный стояк; 10 — стояк с центральными замыкающими участками; 11 — обратная магистраль

Системы водяного отопления состоят из следующих основных элементов: генератора теплоты или теплообменника для получения теплоты от другого источника; отопительных приборов для передачи теплоты от теплоносителя воздуху и ограждающим конструкциям помещения; магистралей для перемещения теплоносителя между источником теплоты и отопительными приборами; расширительного сосуда, служащего для поддержания заданного гидростатического давления в системе отопления при разных температурах теплоносителя. В системах с искусственным побуждением устанавливают элеваторные узлы или циркуляционные насосы.

Системы водяного отопления подразделяют на низкопотенциальные с предельной температурой горячей воды до 65°С (обычно системы гелиоотопления и системы с тепловыми насосами), низкотемпературные с температурой 85—105°С и высокотемпературные — 110—150°С.

В системах водяного и парового отопления при расположении отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, приставных отопительных панелей) на высоте не более 1 м от пола предельную температуру теплоносителя принимают: для жилых и общественных зданий — не более 105°С, а при использовании конвекторов с кожухом — 130°С, для некоторых производственных помещений и лестничных клеток — до 150°С.

По расположению труб, соединяющих отопительные приборы, системы водяного и парового отопления бывают вертикальные и горизонтальные. Теплопроводы вертикальных систем подразделяют на магистрали, стояки и подводки: подающие — для горячей воды или пара к приборам и обратные — для отведения охлажденной воды или конденсата.

По конструкции стояков и схеме присоединения к ним отопительных приборов системы отопления могут быть одно- или двухтрубными или бифилярными (с подводом к одному отопительному прибору или к двум приборам в одном помещении теплоносителей с разной температурой).

По размещению магистралей различают системы,с верхней и нижней разводкой.

Движение теплоносителя в подающей и обратной магистралях может совпадать по направлению или быть встречным. В первом случае системы называют с попутным движением воды, во втором — с тупиковым.

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