СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ: ШАГ ЗА ШАГОМ
Житель мегаполиса привык, не задумываясь, пользоваться различными бытовыми приборами, даже в общих чертах не зная их устройства. Но для обитателя частного дома или коттеджа подобное невежество – непозволительная роскошь. Даже самый далекий от техники человек вынужден вникать в тонкости работы инженерных систем, обеспечивающих коттедж теплом, водой и прочими благами цивилизации.
Разбираться в функционировании автономной системы отопления (СО) стоит попробовать хотя бы для того, чтобы грамотно ею пользоваться или вовремя распознать неполадку. К тому же, без знания основ не получится говорить на одном языке со специалистами, занимающимися монтажом, наладкой или ремонтом этой жизненно необходимой любому дому инженерной коммуникации.
Итак, что представляет собой система отопления частного дома в самом типичном случае? Это замкнутый контур из генератора тепла (котла), труб и отопительных приборов, заполненный жидкостью, которая играет роль теплоносителя. Общий принцип таков: непрерывно циркулируя по разветвленной системе труб, жидкость разносит по всему дому тепловую энергию, вырабатываемую в котле. А дальше начинается масса нюансов, разбору которых мы посвятим эту статью.
Добрый огонь
Центральным элементом системы отопления по праву считается котел. В нем в процессе горения разных видов органического топлива происходит выделение тепла и нагревание теплоносителя. Наиболее экономичны котлы, использующие газ: их КПД у наиболее современных моделей достигает 95-98%. К тому же, газ является в России самым дешевым видом топлива. Но там, куда не подведены газовые магистрали и нет возможности подвозить «голубое топливо» в баллонах, приходится использовать жидкотопливные котлы, работающие на солярке, и даже твердотопливные – на угле, торфе и дровах.
Мощность котла выбирается в зависимости от площади отапливаемого дома и климатических условий местности. Для средней полосы России на 10 кв.м общей площади коттеджа должно приходиться 1 кВт тепловой мощности котла, для северных регионов – 1,5-2 кВт. То есть для отопления среднестатистического коттеджа в 200 кв.м (например, в Подмосковье) достаточно котла мощностью 20 кВт.
Такие сравнительно маломощные агрегаты выпускаются в настенном исполнении. Их можно повесить, например, на кухне, подсоединив к дымоходу. Однако стоит учитывать, что максимальная мощность выпускаемых сейчас настенных котлов не превышает 35 кВт. Так что, если общая площадь коттеджа более 350 кв.м, придется устанавливать либо два настенных котла, либо один «серьезный» напольный котел, для которого необходимо выделить в доме отдельное помещение – котельную с эффективной вентиляцией.
Котел может быть одноконтурным и двухконтурным. Первый вариант предназначен только для нагрева теплоносителя в системе отопления. Двухконтурный вариант может работать одновременно и на систему отопления, и снабжать обитателей дома горячей водой. Такой агрегат обеспечивает до 15-20 литров горячей воды в минуту, чего вполне хватит для одновременной работы душа и кухонной мойки. Но не стоит забывать о том, что двухконтурные котлы работают в режиме приоритета ГВС. То есть пока открыты краны с горячей водой, вся мощность котла расходуется именно на ГВС, и системе отопления дома тепла не достается.
Для обеспечения надежной работы большинство современных котлов снабжаются встроенной «группой безопасности», включающей манометр, автоматический воздухоотводчик, предохранительный клапан и расширительный мембранный бак (компенсирует увеличение объема теплоносителя при нагревании). Также не лишним будет электронный розжиг с контролем пламени, защита от недостаточного давления газа и воды, от образования накипи, от замерзания и автоматическая диагностика состояния прибора. Все эти нужные функции помогают предотвратить возникновение аварийных и опасных ситуаций.
Как утверждают специалисты компании ARISTON (производитель отопительного и водонагревательного оборудования), для сокращения расходов на отопление и поддержания в доме комфортной температуры крайне полезна такая функция, как плавное изменение тепловой мощности. Такой эффект достигается путем использования в конструкции агрегата модулирующих газовых клапанов с электронными системами управления. Это позволяет регулировать расход газа в зависимости от потребности в тепле, что выливается в немалую экономию энергоресурсов.
Движение по кругу
Если котел ответственен за генерирование тепла, то за распределение его по дому отвечает контур из труб и радиаторов. В простейшей схеме с естественной циркуляцией теплоноситель движется по замкнутому контуру благодаря гравитационным силам: горячая вода стремится подняться вверх, а холодная – вниз, и таким образом происходит конвективный перенос тепла от котла к отопительным приборам. Впрочем, гравитационная схема позволяет обогреть дом площадью чуть более 100 кв.м, обладает высокой инерционностью (медленно нагревается и остывает), к тому же, требует использования труб большого диаметра.
Гораздо эффективнее работает СО с принудительной циркуляцией теплоносителя, в которой напор создается при помощи циркуляционного насоса, монтируемого в линию трубопровода. Он перемещает жидкость с заданной скоростью, быстро и эффективно доставляя тепло во все уголки здания. Такой насос подбирается путем расчетов, исходя из гидравлического сопротивления компонентов системы и потребности дома в тепле. Например, для утепленного здания площадью в 150 кв.м подойдет насос с объемной подачей (скоростью перекачки воды) 0,7-0,8 куб.м в час. При этом чтобы система не начала шуметь, скорость течения в циркуляционном трубопроводе не должна превышать 0,5 м/с.
Поскольку циркуляционный насос бесперебойно работает круглыми сутками, к нему предъявляются повышенные требования по надежности. Так, вал и подшипники в современных моделях насосов изготавливаются из керамики. По свидетельству специалистов компании GRUNDFOS (мирового лидера в области производства насосов), такая конструкция не только продлевает срок службы, но и делает их практически бесшумными в эксплуатации.
Подсчитано, что в условиях нашего климата циркуляционный насос работает не менее 5-6 тысяч часов в год, постоянно потребляя при этом электроэнергию. Так что среди прочих параметров большое значение приобретает и энергоэффективность насоса. Самыми экономичными считаются частотно-регулируемые насосы (например, GRUNDFOS серии ALPHA2), которые самостоятельно изменяют скорость работы в зависимости от гидравлического сопротивления системы и потребности дома в тепле. Тем самым не только экономится немало электроэнергии, но и увеличивается ресурс всей системы.
«ALPHA2 не только энергоэффективен, но и удобен в эксплуатации, что, безусловно, важно потребителю, – говорит Павел Антипов, ведущий инженер сегмента бытового оборудования компании GRUNDFOS. – Например, этот насос позволяет в любой момент времени узнать о величине потребления энергии и состоянии системы отопления благодаря светодиодному индикатору».
Доставка тепла по адресу
На эффективность работы системы отопления сильно влияет и схема разводки трубопроводов, в частности – принцип подсоединения радиаторов в отопительный контур.
В простейшей однотрубной схеме разводки все радиаторы включаются в отопительный контур последовательно. Добиться равномерного прогрева комнат при этом очень сложно, поскольку по мере прохождения через цепочку отопительных приборов теплоноситель охлаждается и каждому следующему радиатору достается меньше тепла, чем предыдущему.
Оптимальной для индивидуальных домов считается двухтрубная схема разводки: к каждому отопительному прибору подводятся прямой и обратный трубопроводы. В результате температура теплоносителя на входе в каждый радиатор оказывается одинаковой. Конечно, стоит такая система несколько дороже однотрубной (за счет большего расхода материалов), но этот маленький недостаток с лихвой компенсируется возможностью регулирования температуры отдельно в каждой комнате.
Для этих целей на входе в радиатор устанавливается терморегулятор. По словам специалистов компании Danfoss (производитель энергосберегающего оборудования для систем отопления и теплоснабжения зданий), современные приборы дают возможность регулировать температуру в диапазоне от 6 до 26оС с точностью в 1оС. К тому же, их применение позволяет экономить до 45% энергоресурсов, например, регулируя отопление в тех комнатах, которые редко используются.
Как правило, в автономных системах отопления частного дома давление в контуре не превышает 1,5 атм, а температура теплоносителя находится в диапазоне от 40 до 90○С. Так что в плане рабочих условий к трубам отопления не предъявляется каких-либо экстремальных требований.
Так, при выборе типа труб для разводки гораздо большее значение имеет их срок службы, коррозионная стойкость и цена. В этом смысле «классические» стальные трубы плохо подходят для частного дома – как известно, они ржавеют, а срок их службы не превышает 20-30 лет. К тому же, они отличаются высоким гидродинамическим сопротивлением из-за шершавой внутренней поверхности. Это приводит к снижению энергоэффективности СО, а значит – увеличению расхода энергоносителей и повышению затрат на отопление. Медные трубы (например, таких производителей, как KME или Wieland) подвергаются коррозии гораздо медленнее и имеют срок службы до 80 лет, причем они существенно дороже стальных.
Металлопластиковые трубы совсем не боятся коррозии, так как они состоят из полимерных материалов (полипропилен, полиэтилен) и армирующего алюминиевого слоя. Благодаря такому сочетанию они легче стальных в 6-7 раз, имеют низкое гидродинамическое сопротивление, а срок их службы составляет 50-70 лет. В общем, идеально подходят для разводки системы отопления в частном доме.
Принципы подбора приборов отопления несколько сложнее. Чтобы в каждом помещении поддерживалась комфортная температура, теплоотдача радиатора должна соответствовать площади комнаты. При стандартной высоте потолков (2,7-3 м) на 1 кв.м. помещения требуется примерно 100 Вт тепловой мощности радиатора.
Рассчитав необходимую мощность прибора отопления, легко выбрать нужную модель. Впрочем, стоит учитывать, что многие западные производители указывают теплоотдачу своих изделий для температуры теплоносителя 90oC, тогда как индивидуальные системы отопления эксплуатируются при меньших температурах (70-85oC), при которых этот параметр будет несколько ниже.
Как мы смогли убедиться, система отопления частного дома состоит из множества компонентов, каждый из которых играет свою незаменимую роль. Конечно, проектирование, монтаж и обслуживание таких систем стоит доверить профессионалам. Но попытаться разобраться в их устройстве и принципах работы может каждый домовладелец.
Пресс-служба ООО «ГРУНДФОС»
