Виды отопления в частном доме: в поисках тепла

Уважаемый читатель, какие виды отопления частных домов вы можете вспомнить? Вероятно, у вас в памяти только что всплыли печка и дровяной котел. Может быть, в воображении нарисовался настенный газовый отопительный прибор? Между тем способов обогреть свое жилье с минимальными затратами куда больше, и с некоторыми из них мы сегодня познакомимся.

Прекрасное, проверенное веками решение. Но далеко не единственное.

Прекрасное, проверенное веками решение. Но далеко не единственное.

Отсекаем все лишнее

Вначале — о тех разновидностях отопления, которые мы намеренно обойдем вниманием.

  • Все виды так называемых энергосберегающих электрических котлов, электрорадиаторов и конвекторов. Что бы ни обещали рекламные проспекты, для получения 1 киловатт-часа тепла любой прибор прямого нагрева должен потратить ровно 1 КВт-ч электроэнергии. В настоящее время в среднем по стране ее цена около 4 рублей;
Энергосберегающий электрокотел - фикция. КПД любого прибора прямого нагрева всегда равен 100%.

Энергосберегающий электрокотел — фикция. КПД любого прибора прямого нагрева всегда равен 100%.

Существует несколько лазеек, позволяющих сделать электроотопление более экономичным. Эти способы не имеют никакого отношения к использованию «волшебных» нагревателей, и о них я расскажу в соответствующем разделе статьи.

  • Дизельные котлы. Киловатт-час тепла, полученный при сжигании дизтоплива, стоит потребителю около 3,5 рублей. Дорого.
    К тому же дизельный котел комплектуется исключительно шумной горелкой, а его владелец вынужден хранить в котельной или вблизи нее баки с соляркой объемом в сотни, а то и тысячи литров;
Котельная с дизельным котлом и баками с топливом.

Котельная с дизельным котлом и баками с топливом.

  • Газовые котлы на сжиженном газе в баллонах. Опять-таки дорого: в этом случае киловатт-час обойдется в сумму около трех рублей, а владелец будет обременен необходимостью раз в несколько дней возить полдюжины баллонов на заправку.
Газобаллонное отопление.

Газобаллонное отопление.

Транспортировка тепла

Система отопления дома может быть:

  1. Водяной (то есть использовать для транспортировки тепла от котла к отопительным приборам воду или незамерзающий теплоноситель). Водяные системы наиболее популярны благодаря большой теплоемкости воды и, соответственно, небольшому диаметру розлива и подводок, которые могут быть проложены уже после окончания отделки дома;
  2. Воздушной. Воздушное отопление совмещается с вентиляцией, требует транспортировки больших объемов воздуха и, соответственно, большого сечения воздуховодов. Недостатки — относительная дороговизна (усугубляемая необходимостью монтажа рекуператора, отбирающего тепло у отводимого на улицу воздуха) и возможность монтажа воздуховодов только на стадии строительства или капитального ремонта;
Рукава воздушного отопления.

Рукава воздушного отопления.

  1. Распределенной: каждое помещение снабжается собственным источником тепла. Такая схема подразумевает использование электрических или газовых приборов малой мощности — ИК-обогревателей, газовых конвекторов и т.д.
Комната отапливается собственным газовым конвектором.

Комната отапливается собственным газовым конвектором.

Источник энергии

Какие виды отопления частного дома нам интересны?

Ответ очевиден:

  • Экономичные (то есть с минимальной стоимостью единицы тепловой энергии);
  • Недорогие. Скажем, геотермальный тепловой насос может обеспечить минимальные эксплуатационные расходы, но стоимость самого прибора вместе с его монтажом (от 10 тысяч USD для тепловой мощности в 16 КВт) по карману далеко не каждому владельцу коттеджа;
Котельная с геотермальным тепловым насосом.

Котельная с геотермальным тепловым насосом.

  • Максимально автономные, то есть не требующие постоянного ухода и обслуживания.

Оставшиеся решения нам предстоит оценить по двум параметрам.

Экономичность

Вот примерная стоимость киловатт-часа тепловой энергии, полученной разными способами, на конец 2016 года.

Источник энергии Цена КВт-ч
Газ (магистральный) 50 коп.
Дрова 0,9-1,3 рубля
Каменный уголь 1,4-1,6 рубля
Пеллеты (гранулы из прессованных опилок) 1,4-1,6 рубля
Газ сжиженный из газгольдера 2 — 2,3 рубля
Газ сжиженный из баллонов 2,8-3 рубля
Дизтопливо 3,2-3,5 рубля
Электроэнергия 3,8-4 рубля

Выводы очевидны: лучший результат у газового котла ; от электрических приборов прямого нагрева, дизельных котлов и баллонного газа мы уже договорились отвернуться с презрением.

Лидер по экономичности - настенный газовый котел.

Лидер по экономичности — настенный газовый котел.

Удобство

В каком порядке те же виды топлива для отопления частного дома выстроятся с точки зрения удобства пользования отопительным оборудованием?

  1. Магистральный газ и электроэнергия делят пьедестал почета. Приборы могут работать без обслуживания неограниченно долго, позволяют поддерживать в автоматическом режиме заданную температуру в доме и не требуют хранения запасов топлива;

Электроэнергия выглядит чуть более выигрышно, поскольку ей не нужен отвод продуктов сгорания (значит, можно разместить прибор в любой точке дома, без привязки к вентиляции или внешним стенам).

ТЭНовый электрокотел с бойлером косвенного нагрева.

ТЭНовый электрокотел с бойлером косвенного нагрева.

  1. Дизельный котел и газ из газгольдера ограничивают автономность имеющимся запасом топлива. При правильном подборе объема резервуаров заправка газгольдера и бака с соляркой требуется раз в год;
  2. Газовые баллоны и пеллеты (для котла с бункером и автоматической подачей топлива) уменьшают время автономной работы отопительной системы до недели;
  3. Водяное и печное отопление твердым топливом (углем и дровами) требуют внимания владельца каждые несколько часов. Цикл обслуживания включает чистку зольника, загрузку новой порции топлива и растопку.
Растопка твердотопливного котла.

Растопка твердотопливного котла.

Итак, дешевизна тепла и удобство пользования оборудованием одновременно достижимы только при наличии магистрального газа. Но что делать жителям негазифицированных населенных пунктов?

Разумный компромисс

Некоторые способы отопления позволяют либо увеличить до максимума автономность систем на недорогом твердом топливе, либо существенно уменьшить эксплуатационные расходы при использовании сравнительно дорогостоящих источников тепла.

Пиролиз

Пиролизные твердотопливные котлы отличаются от традиционных тем, что в них процесс сгорания органического топлива разбит на два этапа:

  1. Вначале оно тлеет при ограниченном доступе воздуха с выделением летучих углеводородов и угарного газа (к слову, исключительно токсичного);
  2. Затем продукты неполного сгорания перегоняются вентилятором в камеру дожигания, где к ним примешивается поступающий через инжекторы воздух. Перегретые углеводороды мгновенно воспламеняются и при сгорании отдают тепло водяной рубашке и расположенной выше камере первичного сгорания.
Устройство традиционного и пиролизного котлов.

Устройство традиционного и пиролизного котлов.

Чем пиролизный отопительный котел выгоднее традиционного?

  • Возможностью гибкого управления тепловой мощностью прибора (в том числе с использованием выносных электронных термостатов). Ограничивая скорость наддувного вентилятора, можно регулировать скорость сгорания дров и печных газов;
Работа котла может контролироваться электроникой.

Работа котла может контролироваться электроникой.

  • Отсутствием падения КПД на мощности, отличающейся от номинальной. Традиционные котлы страдают этим недостатком именно из-за неполного сгорания топлива при прикрытом поддувале;
  • Длительным периодом работы на одной закладке при ограничении притока воздуха. Время автономной работы может достигать 10-12 часов против 3-4 у обычного прибора.

На том же принципе работает пиролизная печь-булерьян. От пиролизного котла она отличается лишь тем, что вместо водяной рубашки тепло отдается непосредственно воздуху в помещении. Для ускорения конвекции используются опоясывающие топку открытые сверху и снизу трубы.

Устройство печи-булерьяна.

Устройство печи-булерьяна.

Верхнее горение

Обычно увеличение объема топки котла на твердом топливе приводит лишь к увеличению его тепловой мощности: через короткое время после растопки дрова или уголь горят по всему ее объему. А что будет, если перенести процесс горения (точнее, тления) топлива в верхнюю часть топки?

Литовские инженеры из компании Stropuva пошли именно таким путем и сконструировали котел, способный проработать на одной загрузке больше суток (рекорд, установленный на угле, равен 31 часу).

Котел Стропува в котельной коттеджа.

Котел Стропува в котельной коттеджа.

Как работает такой котел?

  • Зольник отсутствует как класс. Зола уносится восходящим потоком воздуха вместе с печными газами;
  • Воздух подается к области горения подвижным телескопическим воздуховодом, который опускается по мере прогорания топлива;
  • Низ воздуховода представляет собой массивный стальной диск с оребрением (стаскоблин). Диск отделяет область пиролиза (горения с ограниченным притоком воздуха) от области дожигания продуктов неполного сгорания. Ребра на нем обеспечивают доступ воздуха по всей площади тления топлива.
Устройство прибора верхнего горения.

Устройство прибора верхнего горения.

Розжиг топки. На снимке хорошо виден стаскоблин.

Розжиг топки. На снимке хорошо виден стаскоблин.

Теплоаккумулятор

Система водяного отопления с классическим твердотопливным котлом тоже может обеспечить автономность в сутки. При этом котел будет работать на номинальной мощности (и с максимальным КПД) всего 2 — 3 часа.

Как?

Очень просто: тепловая энергия, полученная при сгорании твердого топлива, будет запасена в теплоаккумуляторе — теплоизолированном баке для воды. При объеме в 3000 литров охлаждение воды в нем на 40 градусов высвободит 170 КВт-ч тепла, чего хватит для отопления дома площадью 70-90 м2 в течение 24 часов.

Твердотопливный котел и теплоаккумулятор.

Твердотопливный котел и теплоаккумулятор.

Схема отопления в этом случае представляет собой два контура с принудительной циркуляцией, объединяющие:

  • Котел и теплоаккумулятор;
  • Теплоаккумулятор и отопительные приборы.

Систему с электрокотлом можно сделать вдвое более экономичной благодаря применению того же теплоаккумулятора и двухтарифного счетчика. Котел в ночное время, когда действует дешевый тариф, используется для нагрева воды в баке, днем же накопленное тепло постепенно расходуется для обогрева дома.

Схема отопления с теплоаккумулятором.

Схема отопления с теплоаккумулятором.

Теплый пол

Все системы теплого пола позволяют уменьшить расход тепла на 20 — 40%. Вне зависимости от того, каким образом получено тепло — при работе котла на жидком топливе, электрокотла или газового прибора.

Что такое система теплого пола?

Всего лишь схема отопления, при которой в качестве отопительного прибора используется вся поверхность пола.

Его нагрев может обеспечиваться:

  • Уложенной в стяжку трубой, по которой циркулирует теплоноситель;
  • Кабелем (уложенным в стяжку или в слой плиточного клея под кафелем);
  • Пленочным нагревателем, который укладывается под чистовое покрытие с достаточно высокой теплопроводностью (ламинат или линолеум).
Пленочный теплый пол: укладка под ламинат.

Пленочный теплый пол: укладка под ламинат.

Откуда берется экономия?

Дело в том, что нагрев пола приводит к перераспределению температур в отапливаемом помещении. Если при классическом конвекционном отоплении для получения минимально комфортных +20С на уровне пола воздух под потолком приходится нагреть до 28-30 градусов, то внутрипольное отопление при собственной температуре в +25 снизит температуру в верхней части комнаты до 16-18 градусов.

Потери тепла через ограждающие конструкции прямо пропорциональны разнице температур между внутренним помещением и улицей.

В результате при сохранении как минимум того же уровня комфорта для обитателей дома снизится средняя температура в нем, а вслед за ней — и теплопотери, и расходы на их компенсацию.

Распределение температуры воздуха: слева - конвекционное отопление, справа - теплый пол.

Распределение температуры воздуха: слева — конвекционное отопление, справа — теплый пол.

ИК-обогреватели

Инфракрасный электрический обогреватель — это классический прибор прямого нагрева. Однако он гораздо более экономичен, чем любой электрический конвектор или котел. Причем экономия — вполне реальная, а не выдуманная маркетологами.

ИК-прибор отдает тепло не при непосредственном контакте с воздухом, а за счет излучения в инфракрасной части спектра. Размещенная под потолком панель нагревает все предметы в нижней части помещения. В результате владелец получает функциональный аналог теплого пола: воздух сильнее прогревается внизу, вверху же температура минимальна.

Инфракрасное отопление обеспечивает то же распределение температур, что и теплый пол.

Инфракрасное отопление обеспечивает то же распределение температур, что и теплый пол.

Дополнительная экономия достигается за счет непосредственного нагрева ИК-излучением кожи и одежды обитателей дома. Помните, как тепло зимой у костра? Здесь действует тот же эффект: субъективное ощущение тепла позволяет снизить комфортную температуру в комнате с 20-22 до 14-16 градусов.

Тепловые насосы

Все виды систем отопления частного дома, использующие тепловые насосы, питаются от электричества. И вместе с тем по эксплуатационным расходам они лишь незначительно проигрывают газу, находясь по стоимости киловатт-часа тепла чуть впереди угля и дров.

Заметьте, что при этом они обладают всеми достоинствами электрического отопления — неограниченной автономностью, гибким управлением мощностью, отсутствием продуктов сгорания и возможностью программирования суточных и недельных циклов.

Что за чудеса? Как электрический источник тепла может быть настолько экономичным?

Секрет прост: тепловой насос не вырабатывает тепло, а перекачивает его в дом извне, отбирая у грунта, воды или воздуха. Энергия тратится лишь на работу компрессора. В результате на каждый киловатт-час потраченного электричества дом получает от 2,5 до 6 КВт-ч тепла.

Принципиальная схема теплового насоса.

Принципиальная схема теплового насоса.

Наиболее независимы от капризов климата геотермальные насосы, отбирающие тепло у грунта. Ниже уровня промерзания его температура постоянна и держится на уровне 8-12 градусов. Однако высокая стоимость самих насосов этого типа и, главное, их монтажа (который требует бурения глубоких скважин или рытья обширного котлована под горизонтальный теплообменник) отпугивает от них потенциальных покупателей.

Заметно дешевле обходится монтаж насоса, работающего по схеме «вода-вода». Наружный коллектор помещается в расположенный неподалеку незамерзающий проточный водоем.

Прибор с водяным внешним теплообменником.

Прибор с водяным внешним теплообменником.

Возможна и другая схема — с двумя скважинами (дебитовой и дренажной, в которую сливается отдавшая тепло вода), но она по стоимости незначительно отличается от расходов на геотермальный прибор.

Еще дешевле тепловой насос «воздух-вода». Наружный теплообменник отбирает тепло у воздуха и использует его для нагрева теплоносителя. Увы, здесь существует лимит по минимальной уличной температуре: температура конденсации хладагента ограничивает ее на уровне -25 — -30С.

Наконец, абсолютный лидер по дешевизне — насос «воздух-воздух», известный как… да-да, правильно. Кондиционер. В режиме нагрева внутренний теплообменник обдувается вентилятором и отдает тепло не теплоносителю, а непосредственно воздуху в комнате.

Мой дом отапливается именно таким способом.

Внешний блок отапливающего мансарду инвертора.

Внешний блок отапливающего мансарду инвертора.

Вот краткий отчет об условиях работы системы отопления и ее эффективности.

  • Дом расположен в Севастополе (средняя температура января — +3, минимальная температура за последние 4 зимы — -21С);
  • Площадь двух жилых этажей — 150 м2;
  • За их обогрев отвечают 4 круглосуточно работающих инверторных кондиционера мощностью 9000 и 12000 BTU;
  • В доме поддерживается температура +20 — +24С (в зависимости от функций помещения);
  • Расход электроэнергии зимой (с учетом электроплиты, бойлера и прочей бытовой техники) — 2000 — 2500 КВт-ч/месяц.
Сплит-системы на фото отвечают за климат в спальне и детской.

Сплит-системы на фото отвечают за климат в спальне и детской.

Азы водяного отопления

Будем реалистами: на большей части территории страны единственной разумной альтернативой отсутствующему газу является недорогой (при покупке и в процессе эксплуатации) твердотопливный котел, что подразумевает классическую систему водяного отопления. Как спроектировать и построить ее своими руками?

Тепловая мощность

Мощность котла для дома с качественным утеплением проще всего рассчитать по следующей схеме:

  • На один кубометр отапливаемого объема помещения берется 40 ватт тепла;
  • Результат умножается на региональный коэффициент. Он берется равным:
Регион страны Коэффициент
Краснодар, Крым 0,7-0,9
Волгоград, Ставрополь 1
Москва 1,2
Новосибирск, Хабаровск 1,4-1,5
Якутск, Анадырь 2
Зима в Якутске.

Зима в Якутске.

Скажем, для дома размером 8х8 метров с трехметровыми потолками, стоящем где-нибудь в Ялте, необходимо 8х8х3х40х0,7=5376 ватт тепловой энергии, а для такого же дома на Чукотке — 8х8х3х40х2=15360 ватт.

Мощность отопительных приборов для отдельной комнаты подбирается по такой же схеме. Инструкция по пересчету тепловой мощности в количество секций секционного радиатора тоже не отличается сложностью: достаточно потребность помещения в тепле разделить на значение теплового потока для одной секции (для алюминиевой батареи он в среднем равен 200 ватт).

Технические характеристики некоторых радиаторов.

Технические характеристики некоторых радиаторов.

Гравитационная и принудительная

В системе с принудительной циркуляцией движение теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом. Он делает систему энергозависимой, зато обеспечивает высокую скорость циркуляции, означающую максимально равномерный и быстрый нагрев всех отопительных приборов.

В гравитационной системе циркуляция обеспечивается разницей в плотности горячей и холодной воды.

Она функционирует так:

  • Нагретая котлом вода вытесняется из теплообменника в разгонный коллектор -вертикальный участок розлива;
  • Оттуда она самотеком возвращается по проложенному с уклоном розливу, постепенно отдавая тепло радиаторам.
Гравитационная отопительная система.

Гравитационная отопительная система.

Компромиссом между скоростью циркуляции и энергонезависимостью является комбинированная система, способная работать в обоих режимах. Она проектируется как гравитационная, но параллельно розливу врезается насос, а между врезками монтируется кран или шариковый обратный клапан.

В закрытом положении он обеспечивает принудительную перекачку теплоносителя насосом, в открытом — не мешает естественной циркуляции.

Врезка насоса в гравитационную систему.

Врезка насоса в гравитационную систему.

Диаметры труб

Для системы с принудительной циркуляцией теплоносителя диаметр розлива рассчитывается исходя из скорости движения воды 0,4 — 0,7 м/с. При меньшей скорости увеличится разброс температур между первыми и последними батареями, при большей — могут появиться гидравлические шумы.

Вот значения внутреннего диаметра розлива для разных значений тепловой нагрузки на участок контура:

Внутренний диаметр, мм Тепловая нагрузка при скорости теплоносителя 0,6 м/с, КВт
12 5,5
15 8,6
20 15,3
25 24
32 39,2
40 61,3
50 95,8
Технические характеристики некоторых радиаторов.

Технические характеристики некоторых радиаторов.

В системе с естественной циркуляцией (без циркуляционного насоса) диаметр розлива увеличивается как минимум на один шаг (32 мм вместо 25, 40 вместо 32 и так далее). Увеличение внутреннего сечения трубы уменьшает ее гидравлическое сопротивление. Это необходимо, поскольку напор в гравитационной системе минимален и обычно исчисляется десятыми долями метра.

Разводка

Она может быть однотрубной (с одним розливом по периметру дома) и двухтрубной (с розливами подачи, обратки и отопительными приборами на соединяющих их перемычках).

Однотрубные системы, или разводки барачного типа (ленинградки), привлекательны низкой материалоемкостью и абсолютной отказоустойчивостью. Если в контуре есть хотя бы минимальный перепад, ни один его участок не может остановиться и замерзнуть.

Ленинградка: просто, выгодно, надежно.

Ленинградка: просто, выгодно, надежно.

Однако монтаж ленинградки может быть затруднен:

  • Большой протяженностью контура и, как следствие, значительным перепадом температур на первых и последних радиаторах;
  • Наличием препятствий для прокладки розлива (панорамных окон, высоких дверных проемов).

В двухтрубной системе движение теплоносителя может быть тупиковым и попутным.

В первом случае при переходе из подающего в обратный розлив направление движения меняется на противоположное. Это означает, что в системе образуется несколько малых контуров разной протяженности. Большая часть объема теплоносителя будет циркулировать через более короткие контуры, оставив дальние радиаторы холодными и делая более чем вероятной их разморозку в сильные холода.

Проблема неравномерного нагрева разных участков тупиковой системы решается балансировкой — дросселированием ближних к котлу радиаторов.

Балансировка системы отопления.

Балансировка системы отопления.

Эта проблема очень изящно решена в двухтрубной системе попутного типа, или петле Тихельмана. Она образует несколько параллельных контуров одинаковой протяженности, что позволяет обойтись без балансировки.

Тупиковая и попутная схемы.

Тупиковая и попутная схемы.

Врезка приборов

Подключить секционные радиаторы можно тремя способами:

  • Боковое подключение подразумевает две подводки с одной стороны (к верхнему и нижнему коллекторам);
Одностороннее боковое подключение алюминиевого радиатора.

Одностороннее боковое подключение алюминиевого радиатора.

  • Диагональное — верхнюю подводку с одной стороны батареи и нижнюю с другой;
  • Двухстороннее нижнее — две подводки к нижнему коллектору.

О них полезно знать следующее:

  • Боковое подключение обеспечивает максимальный нагрев батареи при количестве секций не более 7 — 10;
  • Диагональное подключение равномерно прогревает любое количество секций. Но теплоотдача короткого радиатора будет чуть меньше, чем в первом случае;
  • Нижнее подключение выгодно тем, что допускает работу завоздушенных батарей. Воздух вытесняется в верхний коллектор, а циркуляция идет через нижний. Верх секций прогревается за счет их теплопроводности.
Эта батарея будет греть даже с воздушной пробкой.

Эта батарея будет греть даже с воздушной пробкой.

Дополнительное оборудование

Кроме котла, труб и батарей, все виды отопительных систем в частном доме с жидким теплоносителем требуют наличия ряда дополнительных элементов обвязки.

Вот их перечень:

  • Расширительный бак вмещает избыток теплоносителя при его тепловом расширении. В закрытых системах используется мембранный бак, в открытых — соответственно, открытый;
  • Предохранительный клапан сбрасывает избыточное давление при перегреве, с которым неспособен правиться расширительный бак;

В открытой системе его функции выполняет открытый бачок.

  • Автоматические воздухоотводчики и/или краны Маевского отвечают за отвод воздушных пробок. В открытой системе они не нужны;
  • Опционально в закрытой системе может присутствовать манометр для контроля давления;
  • Отдельные участки контура и отопительные приборы могут отсекаться шаровыми кранами или дросселироваться клапанами с ручным управлением и термоголовками.
Термоголовка регулирует проходимость подводки в автоматическом режиме.

Термоголовка регулирует проходимость подводки в автоматическом режиме.

Заключение

Надеюсь, что этот материал поможет читателю спроектировать удобную в использовании и экономичную систему отопления. Узнать больше о принципах монтажа отопления в частном доме можно из видео в этой статье. Жду ваших комментариев. Успехов, камрады!



Поделиться
Советуем прочитать
Как утеплить деревянную дверь в частном доме с минимальными затратами: пошаговое руководство Отопление в загородном доме: 6 выгодных решений для разных условий эксплуатации Производство пенопласта — все, что вам нужно об этом знать

Как выполнить монтаж отопления в квартире или частном доме

получите бесплатный пошаговый видео-курс

+ бонусные уроки:

  • Выбор радиатора отопления
  • Где установить радиатор отопления
  • Котел отопления
  • Расчет отопления частного дома
  • Выбор труб для отопления

... и еще несколько сюрпризов:)


Подписывайся на наши новости Вконтакте!




2013, Otoplenie-Gid.ru
Ваш гид по отоплению своими руками
Карта сайта
Реклама на сайте
Связь с администрацией: info@Otoplenie-Gid.ru

Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток

Top