Арт Стиль Архитектурное бюро

Когда в доме тепло...

Большую часть суток человек проводит в помещении, и от того, насколько комфортно он там себя чувствует, зависит и его настроение, и его здоровье. Главным составляющим комфорта всегда было тепло. Поэтому еще на стадии проектирования необходимо решить, каким образом будет осуществляться отопление и горячее водоснабжение дома.

Что же такое гидравлическая система отопления? Это замкнутая или открытая система, в которой циркулирует теплоноситель и которую можно условно разделить на собственно котельную, включающую в себя котельное оборудование (котлы, бойлеры, горелки, устройства управления котельной), отопительные приборы (радиаторы, конвекторы), и систему подвода тепла к отопительным приборам (трубопроводы).

Система работает следующим образом: сначала теплоноситель нагревается в котле, затем, циркулируя по системе, достигает радиаторов, отдает тепло, и, таким образом дом обогревается. Чаще всего в роли теплоносителя выступает вода, экологически чистое вещество, обладающее свойством накапливать при нагревании и отдавать при остывании большое количество тепла. Кроме того, являясь экологически чистой, в случае утечки она не представляет угрозы здоровью человека. Однако в воде содержатся соли жесткости, которые при нагревании выпадают в осадок, так называемую накипь. Образование накипи в котле, трубопроводах приводит в конечном счете к снижению коэффициента полезного действия системы в целом. На практике это выглядит следующим образом: слой накипи толщиной всего в два миллиметра снижает эффективность системы на 20%. То есть для достижения необходимой температуры, а в системах отопления это один из наиглавнейших показателей, потребуется затратить на 20% больше энергоносителя (газ, жидкое топливо, электроэнергия и т.д.). Эта проблема решается следующим образом: необходимо проводить предварительную водоподготовку с целью умягчения воды.

В качестве теплоносителя так же могут использоваться незамерзающие теплоносители, называемые «антифризами», которые помогут избежать разрыва труб отопления и других серьезных поломок в системе при длительной остановке котла в зимнее время и обладают способностью предотвращать и удалять накипь. Срок эксплуатации антифризов составляет пять лет или десять отопительных сезонов. Использование этого теплоносителя сокращает срок службы уплотнительных прокладок насосов, кранов и регуляторов и возможно в котлах тех производителей, которые допускают или рекомендуют их применение. По типу циркуляции теплоносителя отопительные системы разделяются на два типа: гравитационная система с естественной циркуляцией и система с принудительной циркуляцией (насосная), которая работает при наличии циркуляционного насоса и является более динамично управляемой системой, ведь ею можно управлять, автоматически поддерживая нужную вам температуру. Но такая система зависит от электричества. А вот система с естественной циркуляцией регулируется только вручную, требует большего расхода топлива и постоянного контроля за уровнем теплоносителя, а при необходимости его пополнения, но независима от электричества. Прежде чем приступить к обустройству котельной, необходимо определить, на каком виде топлива будет работать теплогенератор. Котлы могут работать как на одном из видов — электроэнергии, газе, жидком (мазут, солярка, отработанное масло) или твердом (уголь, дрова) топливе, так и на двух и более.

Виды топлива

Электричество. Самый дорогой, но зато самый экологичный и безопасный вид топлива. В загородном строительстве электрокотлы в основном применяются в качестве дополнительного или резервного источника тепловой энергии. Основная причина заключается в том, что, как правило, на дом отводится 25–50 кВт электрической мощности, а этого явно недостаточно для того, чтобы обеспечить работу всех домашних электроприборов и системы отопления. Тем более, что сейчас не редкость такие «сюрпризы», как внезапное отключение электрического тока, так и перепады его напряжения (что не так страшно вследствие широкого использования стабилизаторов напряжения).

К существенным недостаткам использования этого вида топлива можно отнести такие явления, как быстрое отложение накипи на тэнах и невозможность применения антифризов (в связи с большим местным перегревом теплоносителя в районе электронагревателей), что ведет к быстрому выходу тэнов из строя.

Газ является самым дешевым энергоносителем. Систему отопления на магистральном газе целесообразно устанавливать, если недалеко от коттеджа проходит газопровод, давление и расход газа в котором позволяют подключиться новому пользователю. Самарская область неплохо газифицирована по сравнению с другими, и поэтому выбор газа в качестве теплоносителя для наших условий является оптимальным. Тепло, полученное при сжигании газа, в два раза дешевле централизованного теплоснабжения с теплоносителем-водой. Затраты на газовую котельную окупаются в течение незначительного (по сравнению с другими видами энергоносителей) срока. Преимуществами данного вида топлива являются такие факторы, что его не надо запасать впрок и он намного чище любого другого вида топлива (кроме электричества).

Дизельное топливо. Являясь вынужденной альтернативой газу, предоставляет владельцу практически полную независимость от внешних факторов. Котлы, работающие на дизельном топливе, по КПД уступают газовым на 5–15%, они более требовательны в эксплуатации и обслуживании. Несомненным минусом является необходимость постоянного возобновления запасов дизельного топлива и хранения его в специальных топливных емкостях, место для которых определяется строго в соответствии со специальными правилами (по существующим строительным нормам в помещении котельной разрешена установка топливных баков емкостью до 750 литров).

Твердое топливо. Используется тогда, когда существуют проблемы с доставкой дизельного. По эффективности этот вид топлива уступает газу и жидкому топливу, при его сгорании образуются вредные выбросы, загрязняющие атмосферу. Главный недостаток — невозможность автоматизировать подачу топлива, то есть необходим кочегар, который минимум два раза в сутки будет подбрасывать уголь или дрова в топку.

Котлы

Основным параметром котла является мощность, то есть количество вырабатываемой тепловой энергии, необходимой для отопления дома и горячего водоснабжения. Мощность котлов принято выражать в киловаттах (кВт) независимо от вида топлива. Окончательное определение требуемой мощности необходимо доверить специалисту, который грамотно произведет расчет теплопотерь всех помещений дома, учитывая такие факторы, как толщина и строительный материал стен, объем помещений, высота потолков, площадь и качество остекления и т.п. Поэтому только на основании профессионального расчета можно подобрать мощность и модель котла (с вариантом расчета отопления коттеджа, разработанного специалистами фирмы «СамараМеталлоПласт» на примере реально существующего типового проекта ТМС-08–02, вы можете ознакомиться на страницах этого номера нашего журнала).

Специалисты утверждают, что в подборе котельного оборудования не может быть мелочей и каждая функциональная часть должна быть выбрана в соответствии с общей картиной инженерного обеспечения коттеджа. Если котел нагревает воду только для системы отопления дома, то он называется одноконтурным. Современные одноконтурные котлы могут обеспечить работу и других контуров (теплых полов, вентиляции и др.).

Сейчас большую популярность приобретают двухконтурные котлы, которые выполняют сразу две функции: нагревают теплоноситель для системы отопления и греют воду для бытовых нужд. Такой котел может быть проточного типа Immergas (Италия), Vaillant (Германия), (когда потребности в горячей воде не велики) или со встроенным бойлером — Heat Master, Alfa, Delta (компании ACV — Бельгия), когда всегда в запасе будет до 200 литров горячей воды.

По материалу, из которого изготовлен теплообменник котла, они могут быть чугунными, стальными, медными и из нержавеющей стали.

Чугун практически не подвержен коррозии, обладает повышенной теплоемкостью, наименее требователен к качеству используемой воды, но чувствителен к механическим ударам. Недостатком чугунных котлов является большая масса.

Современные отопительные котлы изготавливаются из высоколегированной жаропрочной стали, способной прослужить более 50 лет, они прочнее и легче чугунных.

Сейчас на рынке представлены котлы с медными теплообменниками, которые опережают и стальные, и чугунные по таким параметрам, как теплопередача и теплоотдача. Главный недостаток такого теплообменника — быстрое образование накипи и выход его из строя.

Применение нержавеющей стали в качестве основного конструкционного материала теплообменника делает его надежным и долговечным в эксплуатации (котлы Immergas, ACV).

В зависимости от видов топлива котлы делятся: на газовые, электрические, твердотопливные и жидкотопливные (для работы на газе и жидком топливе). Также существуют котлы на три и более видов топлива (газ, жидкое и твердое топливо) со встроенными тэнами для электрического отопления. Газовые котлы являются самыми распространенными из-за дешевизны и доступности природного газа. Любой котел, предназначенный для работы на природном газе, можно перевести на сжиженный газ, а также в зависимости от конструкционных особенностей газовый котел может работать и на жидком топливе (как правило, это котлы с невстроенными наддувными горелками). Одним из самых важных элементов котла является горелка, главным функциональным предназначением которой является смешивание воздуха и топлива в соотношении, необходимом для более полного и качественного сжигания топлива.

По типу горелок газовые котлы делятся на две группы:

  • с атмосферной горелкой, когда газ подается в топку котла за счет избыточного давления в газовой магистрали. Если коттедж находится в черте города или его окрестностях, где практически не бывает проблем с давлением газа, то целесообразнее всего использовать котел с атмосферной горелкой. Конструкция такой горелки напоминает горелку газовой плиты и работает практически бесшумно, обеспечивая равномерное распределение газа. Газ подается в горелку под тем же давлением, что устанавливается в магистральной сети. В зимнее время давление в газопроводе может колебаться и опускаться ниже нормативного — 130 мм водного столба. Если напор газа ослабевает, то в атмосферной горелке язык пламени начинает «садиться» на сопельную часть, что приводит к ее прогоранию. Если же давление поднимается выше нормативного, то происходит отрыв пламени и мгновенно перекрывается подача газа — срабатывает автоматика котла.

    Максимальная мощность котлов с атмосферной горелкой достигает 80 кВт. Они бывают напольныеили настенные. Настенный котел можно назвать мини-котельной, потому что внутри относительно небольшого корпуса помещены горелка, теплообменник, устройство управления и циркуляционный насос, расширительный бак, манометр, термометр, система безопасности и многие другие элементы. Напольные котлы отличаются от настенных большей мощностью (в два и более раз).

    По способу удаления продуктов сгорания газовые настенные котлы разделяются на два вида: с естественным и принудительным отводом дымовых газов. Для первых требуется высокий традиционный дымоход, о наличии которого необходимо позаботиться еще на этапе проектирования коттеджа. Во втором случае, в котлах с принудительной тягой, удаление дымовых газов происходит с помощью вентилятора, встроенного в котел. Продукты сгорания удаляются через специальный коаксиальный дымоход, для которого в стене делается отверстие, через него и выводится труба.

    Недостатками котлов с атмосферной горелкой являются: во-первых, то, что они работают только на газе, и, во-вторых, то, что при низком давлении в магистральной сети срок службы таких горелок сильно ограничен. Кроме того, отсутствует возможность регулировки соотношения «газ-воздух», благодаря которой и достигается наиболее оптимальный режим горения топлива;
  • с вентиляторной (наддувной) горелкой, в которой необходимый для горения воздух нагнетается вентилятором, осуществляющим принудительное смешивание и подачу полученной смеси в топочную камеру под определенным давлением, а также помогающим удалить отработанные дымовые газы. При монтаже такой горелки устанавливается несколько режимов. В каждом режиме вентилятор подает то количество воздуха, которое требуется для сгорания определенного объема топлива, поэтому посадить пламя внутрь горелки невозможно. Таким образом, обеспечивается оптимальное качество горения и экономится топливо. Вентиляторная горелка настраивается один раз перед запуском котла и в процессе настройки работы горелки добиваются наиболее оптимальных показателей выбросов, соответствующих нормативным показателям.

    Котлы с вентиляторной горелкой могут работать как на газе, так и на жидком топливе, они обладают более высоким КПД по сравнению с котлами с атмосферными горелками. Недостатками вентиляторных горелок являются: необходимость постоянного подключения к источнику электроэнергии, для функционирования систем автоматики, сложность в запуске и регулировке, высокая цена и шум при работе (в последних моделях горелок шумовые показатели приведены в соответствие с существующими нормами).

    В зависимости от класса и типа горелки подразделяются на:
    • одноступенчатые — это, как правило, атмосферные горелки — работают только на одном уровне мощности;
    • двухступенчатые — в основном наддувные модулированные горелки — работают на двух уровнях мощности, которая переключается не скачками, а плавно, что позволяет экономить газ.

      Недостатки: необходимость устройства отдельного помещения (котельной) для напольных котлов, а также дымохода для котлов с естественной тягой.

Электрические котлы. Так как электроэнергия дороже газа, то использование электрических котлов оправдано в тех случаях, когда нет возможности подвести газ. У электрических котлов много достоинств, которые могут компенсировать высокую цену электроэнергии: они безопасны и просты в эксплуатации, не требуют отдельного помещения и сооружения дымоходов, бесшумны в работе и, что на сегодняшний день очень важно, экологичны. Приобретая такой котел, необходимо учитывать, что если его мощность свыше 10 кВт, то потребуется согласование со службами «Энергонадзора».

Котлы небольшой мощности бывают однофазными (220В) и трехфазными (380В). Котлы мощностью свыше 5 кВт требуют отдельной силовой проводки с числом жил более трех (фаза, ноль, земля), а мощностью 6 кВт и выше «запитываются» от 380В.

Электрические котлы мощностью более 6 кВт выпускаются в основном многоступенчатыми, что позволяет весной и летом рационально использовать электроэнергию. Недостатки: высокая стоимость электроэнергии, перебои с электроснабжением, необходимость использования электроэнергии большой мощности, чувствительность к свойствам теплоносителя (жесткость воды влияет на продолжительность нагрева, а накипь может вывести котел из строя).

Жидкотопливные котлы отличаются высокой надежностью, и их устанавливают тогда, когда нет возможности подвести к дому газ или существуют проблемы с его стабильным давлением в зимний период. В качестве основного топлива в основном используется солярка, достаточно дорогое топливо, вследствие чего эксплуатационные расходы достаточно высоки.

Существуют модели комбинированных котлов, работающих на двух видах топлива, для чего в котел, работающий на газе, устанавливается навесная жидкотопливная горелка, которая снабжена встроенным насосом для подкачки топлива. Система розжига котла, насос, качающий топливо, и датчики контроля горения работают от электросети и при наличии электрогенератора, обеспечивающего бесперебойную работу автоматики. Котлы такого типа могут обеспечить практически полную автономность отопления дома от внешних источников. Недостатки: необходимость установки емкостей для топлива (1–2 тонны) и строительство котельной и дымохода, регулярная чистка котла, заправка топливных емкостей, высокие эксплуатационные расходы, большое содержание в продуктах сгорания вредных веществ — оксидов азота и серы.

Твердотопливные котлы устанавливаются при отсутствии всех вышеперечисленных источников топлива — газа, электричества, солярки. При использовании таких котлов возможно создать систему отопления, полностью независимую от наличия газа и электричества.

Топливом для таких котлов служат бурый или каменный уголь, кокс, дрова. В современных моделях твердотопливных котлов заданная температура теплоносителя на выходе поддерживается автоматически при помощи специального датчика, соединенного с заслонкой. При изменении заданной температуры заслонка или приоткрывается, или прикрывается, таким образом, регулируя процесс горения.

Существуют модели твердотопливных котлов с пиролизным сжиганием древесины, где горят не только сами дрова, но и древесный газ, выделяющийся в процессе горения. При этом не образуется сажа и остается минимальное количество золы.

Недостатки: низкий КПД, невозможность полной автоматизации котельной, ежедневная чистка топки котла, необходимость захоронения шлаков и регулярной загрузки топлива в котел, наличие большого помещения для хранения твердого вида топлива.

Современные котлы оснащены системой управления, которая в зависимости от предназначения (отопление одного здания, отопление и горячее водоснабжение, наличие «теплых полов») может быть самой простой, выполненной на термостатических регуляторах, и достаточно сложной, с компьютерным управлением. Приборы автоматики современных котлов не только выключают котел при прекращении поступления топлива, но и автоматически его включают при возобновлении подачи. Кроме того, автоматика котла контролирует наличие пламени, тяги в дымоходе, возможный перегрев теплоносителя и т.д. Именно от уровня автоматизации зависит стоимость всей котельной в целом.

Выбирая котел с учетом всего вышесказанного (используемого энергоносителя, типа горелки, наличия системы автоматического управления), непременно нужно руководствоваться расчетами теплопотерь, произведенными для всех помещений дома, а также исходить из имеющихся возможностей.

В настоящее время купить отопительный котел в Самаре не сложно. Выбирая оборудование того или иного производителя, следует обращать внимание не только на качество сборки и наличие всей документации на котлы и термоблоки, но и на то, как организовано их сервисное обслуживание. Наилучшим вариантом для владельцев частных домов является тот, когда фирма сама поставляет технику, сама проектирует систему, сама монтирует и обслуживает оборудование. Это позволяет сосредоточить всю ответственность в одном месте и, если возникнут проблемы, быстро и квалифицированно их устранить.