Отопление

  Отопление будущего или существующего строения необходимо выбирать исходя из его предназначения, жилое/не жилое, для временного пребывания или постоянного проживания и его конструктивных особенностей. Рассмотрим основные варианты исполнения системы отопления от простых к сложным.

1. Металлическая печь типа «буржуйка»

  Металлическая печь — быстрое решение отопления помещений. Обычно такая печь применяется в качестве временного решения, отопления небольших дачных домиков, хозпомещений. Такая печь имеет простую конструкцию – это топка и дымоход. В зависимости от типа строения, дымоход можно организовать как через потолок, так и через стену. Такая печь – это не только быстрый источник тепла, но и возможность разогреть, приготовить пищу.



 

2. Кирпичная печь

  Следующим вариантом системы отопления помещений по простоте исполнения следует кирпичная печь, и/или камин.

  Из плюсов такого решения можно отметить:

  • Автономность;
  • Отсутствие необходимости в применении радиаторов отопления;
  • Собственная способность печи/камина аккумулировать тепло;
  • Возможность встройки чугунной плиты и духовки для приготовления пищи.

К минусам такого решения можно отнести:

  • Необходимость организации фундамента под печь/камин;
  • Организация прохода достаточно габаритного дымохода через потолочное, чердачное перекрытия и кровлю строения;
  • Ограниченное и неравномерное распространения тепла в случае нескольких комнат;
  • Габариты самой печи.


 

 

3. Каминная топка

  Прогресс не стоит на месте, каминное отопление получило виток развития, так появилось на свет решение чугунных каминных топок с теплообменниками (или «водяной рубашкой» в простонародии).

 

 

 

  Такое решение имеет водяной контур, к которому можно подключать как отопление полов, так и радиаторы. Помимо контура отопления, часть тепла от такой топки передается в атмосферу с помощью ИК конвекции. Для распределения конвекционного тепла в другие помещения можно организовать короб над каминной топкой из огнеупорного гипсокартона, либо с помощью кремниево-кальциевых плит, либо с помощью фиброцеметных плит, стены внутри такого короба обшиваются специальными огнеупорными и теплоизоляционными плитами, например ROCKWOOL FIRE BATTS. После чего в таком коробе делаются отводы на теплоизолированные гибкие воздуховоды и монтируются принудительные вентиляторы для усиления эффекта конвекции. Воздуховоды доводятся скрытно до дальних помещений, в стенах которых монтируются вентиляционные решетки.

 

 

   

  Такую систему можно использовать как основную для отопления небольших помещений и дачных домиков, так и в качестве вспомогательной, для быстрого отопления частных домов и коттеджей. Полный вес всей каминной системы может достигать более 350 кг, поэтому необходимо организовать надежный фундамент, в исключительных случаях короб и топка могут монтироваться на надежный пол с нагрузочной способностью не менее 500 кг/кв.м. с соответствующими мероприятиями пожарной безопасности (не рекомендуется).

 

  Возможный вариант реализации камина для небольшого одноэтажного дома (до 80 м2) с проходом дымохода внутри дома через чердачное перекрытие и крышу, без «теплого пола» может выглядеть так:



 

4. Твердотопливный котел

  Твердотопливный котел в сочетании с радиаторами отопления и/или теплыми полами на сегодняшний момент является наиболее распространенной схемой системы отопления, доступной по стоимости.


 

  По способу движения теплоносителя в системе отопления, ее подразделяют на открытую (самотечную) и закрытую. Для такого котла отдельный фундамент желателен, но не обязателен, пол в котельной должен быть пожаростойким и надежным.


4.1. Открытая система отопления

  В составе открытой системы отопления имеется открытый расширительный бак, который взаимодействует с атмосферой и должен располагаться в самой верхней точке всей системы отопления.

 

  В открытой системе отопления применяется принцип естественной циркуляции теплоносителя. Нагретая котлом вода устремляется вверх по трубам (из области высокого давления в область низкого), остывая в радиаторах вода устремляется вниз через обратку, таким образом, вода циркулирует естественно, самотеком, согласно законам физики. Еще одним из очевидных фактом открытой системы отопления является то, что в качестве теплоносителя в ней может применяться только вода, т.к. антифриз попросту улетучится через расширительный бак.

 

  Исходя из особенностей физических процессов, сформировались требования к открытой системе отопления:

  • Котел необходимо располагать в самой низкой части системы, расширительный бак в самой верхней;
  • На подаче из котла диаметр труб должен быть больше, например, для помещения с площадью 80-100 м2 диаметр должен быть не менее 32-40 мм, для большей площади диаметр может быть увеличен 50 мм и более). В конце труба подачи должна иметь меньший диаметр, для создания разницы давления;
  • Диаметр горизонтальных труб должен быть равен диаметру стояка;
  • Горизонтальные трубы нужно монтировать под наклоном, чтобы не допускать образования воздушных пробок. Уклон горизонтальных труб должен быть 0,005% — 0,01% от высшей точки системы к радиаторам, а потом к котлу;
  • Чтобы создать высокое давление на подаче, стояк должен быть высоким.
  • В системе должно присутствовать минимальное количество поворотов и соединительных деталей.

  Из требований к открытой системе отопления вытекают ее недостатки. Трубы большого диаметра сложно спрятать, вода в системе отопления будет подвергать коррозии радиаторы и трубы, система имеет достаточно маленькую инертность, т.е. трубы и радиаторы будут медленно прогреваться, КПД такой системы ниже по сравнению с закрытой системой отопления.

Открытую систему отопления можно рекомендовать для небольших одноэтажных домов с минимальным количеством комнат.



 

4.2 Закрытая система отопления

  В закрытой системе отопления, как следует из названия, отсутствует открытый расширительный бак (он заменяется на мембранный) и теплоноситель перемещается по системе принудительно с помощью насосов. Одним из обязательных элементов закрытой системы отопления — группа безопасности на трубе подачи, она необходима для защиты системы от избыточного давления, если давление в системе достигает критической отметки (для частного дома или коттеджа это обычно 2.5-3 атмосферы), группа безопасности сбросит необходимое и достаточное количество теплоносителя из системы. Состоит группа безопасности из манометра, предохранительного клапана и воздухоотводчика.

  В закрытой системе котел нагревает теплоноситель, увеличивая его объем. Увеличенный объем теплоносителя перемещается в расширительный бак. В баке есть резиновая мембрана, которая делит его на две части, водяную камеру, куда поступает теплоноситель и воздушная камера, которая заполнена под давлением газом – азотом. Перед запуском системы отопления, в воздушной камере устанавливается давление, которое равно статическому давлению (начальному) всей системы. Нагретые излишки теплоносителя попадают в бак через открывающийся клапан, который выравнивает давление в баке и системе в целом (объем воздуха уменьшается – давление увеличивается). Обратно теплоноситель выкачивается при помощи насоса.


  В закрытой системе отопления в качестве теплоносителя можно использовать антифриз, в таком случае нет необходимости сливать воду из системы в случае непостоянного проживания. 

  

  Основные преимущества закрытой системы отопления:

  • Нет необходимости выносить расширительный бак в высшую точку системы отопления, он может размещаться рядом с котлом;
  • Метраж труб существенно меньше, можно использовать трубы меньшего диаметра, которые можно прятать в стенах, нет требований к углу размещения горизонтальных участков труб;
  • Теплоноситель не испаряется, т.к. система герметична;
  • Не происходит завоздушивание системы.
  • Закрытую систему отопления можно применять в строениях с несколькими этажами, на больших площадях и с большим количеством комнат (повороты и изгибы).

  К минусам закрытой системы отопления можно отнести зависимость от электроэнергии, т.к. движение теплоносителя по системе обеспечивают насосы, которые требуют постоянного электроснабжения. В случае аварийной остановки насосов циркуляция теплоносителя прекращается, в результате чего возможно закипание теплоносителя в котле и выход его из строя. Этот недостаток можно нивелировать системой бесперебойного электроснабжения на группу насосов.

 



4.3. Расширение системы отопления

  В зависимости от финансовых возможностей и потребностей в комфорте, систему отопления можно дополнять дополнительными источниками обогрева, например электрический котел. Днем основной источник тепла может давать твердотопливный котел, а ночью дом будет отапливаться от электричества.

  Такой котел может работать как по расписанию, по заданным алгоритмам, по температуре и даже управляться с помощью сотового телефона. Например, когда дома никого нет, достаточно поддерживать температуру 15 гр, за несколько часов до прибытия домой на электрический котел подается команда, и он поднимает температуру в доме до комфортных 22-24 гр. 

 Также, к такой системе отопления можно добавить теплый пол, проложить трубы под полом и добавить еще один насос.

  Или, например можно добавить к системе водонагреватель со встроенным теплообменником, в случае работы котла теплоноситель будет проходить через теплообменник в бойлере, тем самым попутно нагревать воду для горячего водоснабжения (ГВС) дома. Если котел не работает, то по датчику температуры включается встроенный в бойлере ТЭН, который нагревает температуру (ГВС) и попутно нагревает теплоноситель в теплообменнике.

 

4.4. Твердотопливный котел с тепловым аккумулятором

  О чем задумываются счастливые обладатели частного дома и твердотопливного котла после первого отопительного сезона? Правильно, о том, как сократить количество интервалов розжига котла, которые отнимают много времени и сил.


  Существует несколько распространенных способов и методов как этого можно достичь. Например, некоторые производители активно пропагандируют котлы длительного горения с заявленным временем работы на одной закладке дров от 4 до 30 часов, суть работы таких котлов заключается в дозированной подаче воздуха в камеру сгорания, за счет чего топливо сгорает дольше, практика же показала, что заявленные производителями показатели, как правило, сильно преувеличены. Кроме того, твердотопливные котлы длительного горения вынуждены работать не на полной мощности, что приводит к образованию сажи в дымоходе, дегтя и низкотемпературной коррозии. Другим примером могут служить автоматические котлы с бункером топлива (пеллетные котлы и автоматические угольные котлы), но такие котлы достаточно дорогие и не по карману многим владельцам домов.


  Электрокотел – это, в принципе, выход из ситуации, когда нужно тепло в доме без особого присутствия и участия человека, но ежемесячные платежи на отопление дома 150кв.м. электрокотлом, могут достигать от 6000 до 30 000р, в зависимости от сос тояния дома, его степени утепленности и поддерживаемой температуры в доме. Газовые котлы рассматривать не будем, в принципе, т.к. СФО не имеет районов с централизованным газопроводом.



  Как же тогда решить вопрос с сокращением количества интервалов розжига котла? Если нельзя сократить количество циклов розжига котла, то можно запастись теплом впрок и потом дозированно им пользоваться. Вам нужно будет только один раз в 1-3 суток растапливать котел на полной мощности (никакой сажи и дегтя), избыток тепла будет аккумулироваться в специальном баке, из которого потом это тепло будет дозированно расходоваться на систему отопления дома.

 



  Если не вдаваться в технические детали, принцип работы такой системы прост:

 

  

  Нагретый теплоноситель от твердотопливного котла подается в специальный бак, при этом теплоноситель в котле (например, антифриз) может нагревать теплоноситель в баке (например, вода) через теплообменник, так и без него. Теплоноситель системы отопления (например, антифриз), также может контактировать с теплоносителем в баке через теплообменник. Имеет право на существование и вариант, когда теплоноситель в котле, тепловом аккумуляторе и системе отопления один и тот же, например вода, теплообменники в тепловом аккумуляторе в таком случае не нужны. В таком случае нужно позаботиться о сливе теплоносителя с системы, если дом не используется постоянно. 

 

  Наиболее распространенным вариантом реализации теплового аккумулятора является бак с одним теплообменником, на который заводится система отопления. В такой системе воду необходимо сливать только с бака и котла (вода), с системы отопления антифриз можно не сливать.

  

  Бак теплового аккумулятора хорошо утепляют, тем самым снижают теплопотери. После того, как тепловой аккумулятор нагревается от твердотопливного котла до требуемой температуры, нагрев котла прекращается, огонь в топке «тушится», после остывания котла, линия подачи «котел-тепловой аккумулятора» перекрывается с помощью специального запирающего клапана, тем самым исключается утечка тепла обратно в «котел». От нагретого теплового аккумулятора тепло в систему отопления дома поступает дозированно, дозировку определяют специальные трехходовые клапаны с температурным датчиком. Если температура в помещении выше или равна комфортной (заданной), то клапан закрывает поток теплоносителя к радиатору и закольцовывает движение всего или части потока теплоносителя от теплового аккумулятора обратно к нему же, тем самым радиатор, отдавая тепло в атмосферу, остывает. Как только температура в помещении падает ниже заданной, то клапан подмешивает порцию горячего теплоносителя от теплового аккумулятора в систему отопления. Тем самым в помещениях ни холодно, ни жарко. 

 

  Существуют заводские тепловые аккумуляторы

 

  Но в силу того, что стоимость заводских аккумуляторов может достигать 100 тысяч рублей и более (объемом 1000л), наибольшее распространение получили самодельные тепловые аккумуляторы.

  Примерная схема всей системы может выглядеть так.

 

  Так как вся система отопления в варианте исполнения с тепловым аккумулятором будет достаточно инертной, нужно чтобы при нагревании котла сначала прогревался теплоноситель в системе отопления, а потом уже нагревался тепловой аккумулятор. Для этой цели был разработан специальный термосмеситель под названием «Laddomat21», он предназначен для того, чтобы (информация взята с официального сайта разработчика):

  • котёл после растапливания быстро достигал рабочей температуры;
  • предварительно нагревать холодную воду обратной подачи из радиаторов или теплоаккумуляторного бака для подачи в нижнюю часть котла, предотвращая образование конденсата и ржавление котла;
  • заряжать теплоаккумуляторный бак водой высокой и постоянной температуры и обеспечивать низкую скорость потока для оптимальных температурных слоёв в баке;
  • по окончания топлива перевести остаток тепла из котла в теплоаккумуляторный бак;
  • при отключении электропитания и остановке насоса перевести тепло из котла в бак посредством естественной циркуляции.

  С принципом работы термосмесителя можно ознакомиться на официальном сайте разработчика. 

 

  Примерные, упрощенные расчетные данные системы отопления с применением твердотопливного котла и теплового аккумулятора могут выглядеть так:

для котла мощностью 12кВТ и массой теплового аккумулятора 1000 кг, с теплопотерями дома 1,8кВТ в час, время нагрева теплового аккумулятора с 30 гр до 70 гр составит порядка 4-5 часов, при этом время остывания такого теплоаккумулятора с 70 гр до 30 составит порядка 19часов. Если, скажем, увеличить емкость теплового аккумулятора для тех же исходных данных до 2000 кг, то время нагрева теплового аккумулятора увеличится до 8-9 часов, а время остывания увеличится до 38-40 часов.





г. Красноярск

info@sibdok.ru

+7 (391) 272 46 99

строительство

+7 913 520 50 70

лестницы