Отопление частного дома
Во все времена человек хотел иметь уютный, теплый дом с удобствами. В период неолита, или каменного века, отопительная система представляла собой очаг с открытым пламенем. Он и отапливал жилище, и являлся плитой для приготовления пищи, и нагревал воду.
Много времени прошло с тех пор. Изменились люди, изменились условия жизни, изменились представления о комфорте. Теперь человеку мало того, чтобы в доме было просто тепло. Ему хочется принять ванну или душ, стирать в подходящих условиях, мыть посуду горячей водой и иметь прочие санитарно-гигиенические удобства.
В настоящее время простой очаг не котируется. Люди хотят, чтобы отопительные приборы не собирали пыль, топливо для котлов было недорогим, температура в доме была комфортной.
Инженерное оборудование в области отопления и водоснабжения постоянно модернизируется, изобретаются новые агрегаты, возникают новые технологии. Даже прямой «потомок» первобытного очага – камин – тоже был усовершенствован. Сейчас камины оснащаются дверцами из жаростойкого стекла, воздух в топку подается автоматически и т. д.
Модернизация отопительного и водопроводного оборудования дошла до того, что теперь можно для обогрева жилища использовать энергию Солнца. Во многих странах уже действуют гелиоэнергетические программы. Люди пытаются использовать солнечную энергию в различных областях. В настоящий момент ученые пытаются разработать проект так называемого солнечного дома. В этом проекте предусматривается, что на солнечной энергии будут работать не только отопительные системы, но и все электрооборудование, имеющееся в доме, – водонагреватели, кондиционеры, бытовая техника.
Пока же человечеству приходится согревать жилище, готовить пищу, греть воду с помощью каминов, печей, электрических и водяных радиаторов.
Не всегда владелец загородного дома может обратиться в соответствующую фирму, чтобы проложить газопровод, подвести воду, устроить канализацию и пр. Данная книга дает возможность самому решить проблему по благоустройству дома.
В книге рассказывается о видах отопительных систем и приборов, способах прокладки трубопроводов, разводки их по дому, а также о холодном и горячем водоснабжении. Подробно рассмотрены типы водогрейных котлов и разные виды топлива. Много информации о каминах, печах, способе устройства теплых полов.
Виды отопления.
Отоплением называется искусственный обогрев зданий, который представляет собой поддержание в помещении заданной температуры и возмещение тепловых потерь. Отопление монтируют как в жилых постройках, так и в хозяйственных.
В жилых помещениях отопление нужно для того, чтобы человеку комфортно было там находиться. В хозяйственных помещениях обогрев устраивают в зависимости от назначения (например, склады, производственные цеха и пр.).
В загородных домах главной целью отопления является создание наилучших бытовых условий, соответствующих потребностям хозяев. Поддержанием температуры на заданном уровне занимается локальная система отопления. Но общий тепловой градус внутри помещения составляет не только то тепло, которое поступает по трубам, но и то, которое выделяет человеческий организм.
Все системы отопления подразделяются на централизованные и автономные. В первых из них тепло производится в определенном месте, вне жилого помещения, а затем по трубопроводам передается в отапливаемое здание. Такой тип отопления используется в основном в городских многоэтажных домах.
Поскольку в сельской местности и в одноэтажных домах потребитель тепла находится на значительном расстоянии от источника, централизованное отопление не используется. Чаще всего в этом случае применяется какой-либо генератор тепла, расположенный непосредственно в отапливаемом здании. Как правило, такой генератор тепла представляет собой многофункциональное устройство, которое не только обогревает помещение, но и нагревает воду.
В последнее время централизованная система отопления все чаще и чаще дает сбои. Коммунальные службы не способны организовать эксплуатацию тепловых трасс таким образом, чтобы в квартирах было тепло. В связи с этим все большее распространение получает автономная система обогрева жилищ (даже в городских условиях).
Выбор вида отопления.
Исходя из всего вышесказанного, на каком же виде отопительной системы остановить свой выбор? Это зависит от того, какие именно условия хозяин желает иметь в своем доме (у каждой из систем отопления есть свои плюсы и минусы). Также нужно учитывать, что для каждого типа жилого помещения более всего подходит та или иная система.
Например, дачные домики, в которых люди живут только в летний период, возводятся обычно из легких щитов. В связи с этим перепад температуры воздуха внутри помещения и снаружи весьма небольшой. Обычно для отопления дачных домиков применяют электрическое или печное отопление (иногда строят камины). Если возникает необходимость проживания в дачном домике круглый год, то потребуется другая система отопления. Но сначала следует утеплить дом.
Загородные дома, в которых люди проживают постоянно, обычно имеют все необходимые для комфортного существования удобства, т. е. отопительную систему, работающую круглый год, горячее водоснабжение, канализацию и пр. Самой оптимальной отопительной системой в этом случае будет водяная. Небольшие по размерам дома можно подключить к котельной, которая обслуживает данную местность. Если электроэнергия в этом районе подается бесперебойно, то водяную систему отопления можно заменить прямой электрической.
В домах такого типа при отоплении помещений самым важным фактором является возможность экономичного режима работы отопительной системы, т. е. возможность устанавливать минимальную температуру в отсутствие жильцов.
Также важным условием при выборе типа отопительной системы является наличие в данной местности источника тепловой энергии. Этот источник должен располагаться не слишком далеко от жилого дома и быть доступным. Прежде чем монтировать в доме ту или иную отопительную систему, следует выяснить, какой вид топлива применяется в регионе. И уже исходя из этих сведений, выбирать систему отопления.
В настоящее время за городом строят, как правило, коттеджи, а порой и целые поселки, состоящие из такого типа домов. При возведении таких поселков к ним обычно сразу подводят все коммуникации: газовые и электрические сети, водопровод и канализацию и т. д.
Одним из важнейших факторов, влияющих на выбор отопления, является его цена. Она складывается из нескольких параметров:
• цены сжигаемого топлива;
• стоимости монтируемых отопительных приборов и оборудования;
• цены труб и запорной арматуры;
• стоимости строительных и монтажных работ;
• цены эксплуатации и обслуживания;
• стоимости ремонтно-профилактических работ. Источниками тепловой энергии считаются:
• газ;
• жидкое топливо;
• твердое топливо;
• электричество.
Самым дешевым из них является природный газ, а самым дорогим – солярка. Если для отопления загородного дома используется жидкое топливо, то потребитель платит не только за само топливо, но и за его транспортировку, хранение, создание подъездных путей для топливозаправщика и пр. Твердое топливо (уголь, древесина) стоит намного дешевле, но оно требует больших трудовых затрат. При использовании электричества человек тратит столько денег, что такой вид отопительной системы обойдется намного дороже, чем газовое.
Расход топлива для обогрева загородного дома складывается из нескольких параметров: объема отапливаемых помещений, режима эксплуатации (только летом или круглый год, в экономичном режиме или при полной мощности), возможности регулирования температуры в системе и др.
Традиционная отопительная система имеет в своем составе следующее оборудование:
• водогрейный котел;
• горелку;
• обвязку котла;
• автоматику;
• циркуляционный насос;
• расширительный бак;
• отопительные приборы.
Цена полного комплекта, как правило, зависит от технических характеристик оборудования и стоимости, которую предлагает фирма-производитель данного оборудования. В связи с этим цена колеблется в довольно широких пределах. Самой дорогой составляющей является котел, т. е. его цена составляет примерно 50—80% от стоимости всего оборудования отопительной системы. Не весь комплект отопительной системы обязательно должен быть в наличии – это зависит от ее типа. Порой на каком-то оборудовании можно сэкономить, не устанавливая того или иного прибора. Но бывают случаи, когда экономия невозможна. Так или иначе набор оборудования традиционной системы отопления стоит намного дороже, чем все электрические обогреватели, вместе взятые. И это с учетом, что при электрической системе не нужно монтировать ни котел, ни насос, ни расширительный бак.
Также высокую стоимость имеют трубы и запорная арматура при использовании традиционной и воздушной систем отопления. В первом случае цена трубопровода зависит от принципа циркуляции теплоносителя и схемы разводки (она бывает однотрубной или двухтрубной). Двухтрубная разводка с принудительной циркуляцией стоит намного дороже, чем однотрубная с естественной циркуляцией.
Несмотря на то что природный газ, используемый для традиционной отопительной системы, стоит недорого, это преимущество напрочь уничтожается дороговизной монтажных работ, состоящих в устройстве котельной (хотя и не всегда) и трубопроводной разводки.
В перечень работ по обслуживанию отопительной системы входит контроль за техническим состоянием системы, давлением теплоносителя в сети, давлением газа и температурой отходящих газов, контроль и наладка теплорегулирующей аппаратуры, контроль и регулировка системы безопасности.
Если загородный дом расположен вдали от сервисного центра, выполняющего эксплуатационные и наладочные работы, то стоимость такого рода работ значительно возрастает. Кроме этого, придется раскошеливаться и на профилактические осмотры, т. к. со временем оборудование в системе изнашивается и требует ремонта. Вообще, сбои в работе традиционной системы отопления могут приводить к значительным финансовым затратам, потому что из строя может выйти все оборудование.
Выбирая тип отопительной системы, следует обязательно учитывать, что главным условием ее работы является создание максимального комфорта в жилище. Если данное условие не соблюдается, то не стоит брать в расчет ни дешевизну системы, ни легкость ее монтажа и обслуживания, ни простоту эксплуатации.
Если в семье есть человек, страдающий астмой или аллергией, то лучшей системой отопления в этом случае станет радиационная, т. е. отопление с помощью излучающих панелей. При данном способе отопления циркуляция воздуха практически не осуществляется, а значит, пыль и различные примеси, содержащиеся в воздухе комнат, не будут подниматься вверх, а останутся на месте. При конвективном же способе отопления движение воздуха увлекает за собой частицы пыли, и они циркулируют в замкнутом пространстве, нанося вред человеческому организму.
Наиболее благоприятным температурным фоном в жилом помещении считается 18—20° С при условии, что подогретый воздух распределяется равномерно в вертикальном и горизонтальном направлениях по жилым помещениям. Из этого следует, что чем меньше разница температур у пола и потолка, тем комфортнее человек себя чувствует. Такими особенностями в большей степени обладают радиационные отопительные приборы, которые равномерно нагревают воздух.
Исходя из вышесказанного, самой оптимальной отопительной системой в смысле комфорта является лучистая. Стоит отметить также возможность регулирования уровня температуры воздуха. При прямом электрическом отоплении это делать легче всего. При традиционной системе отопления регулирование температуры в одном помещении немедленно понижает или повышает температуру в другом помещении.
Не последнюю роль в обеспечении комфорта играет бесшумность работы отопительных приборов. Как правило, большинство отопительных агрегатов при работе издают сильный шум и вибрацию. Примером такой системы может служить водяное отопление с принудительной циркуляцией теплоносителя.
В настоящее время владельцы домов и квартир большое внимание уделяют экологической безопасности отопительных систем.
При сжигании любого вида топлива происходит выброс большого количества вредных веществ в атмосферу. Помимо этого, выделяются различные ядовитые вещества, образуется конденсат, который попадает в канализацию. Все это нарушает работу очистных сооружений и отрицательно влияет на окружающую среду. Казалось бы, прямое электрическое отопление не имеет вредных выбросов, а значит, его можно считать экологически чистым. Но и в этом случае имеются минусы. Например, при работе электрических обогревателей сжигается кислород, находящийся в помещениях, электроконвекторы поднимают потоки воздуха, которые захватывают с собой пыль. А такая обстановка в жилых помещениях создает дискомфорт даже для здорового человека, не говоря уже о больных.
Самым комфортным считается лучистое отопление, при нем отсутствуют конвекционные потоки, а радиация от наружных ограждений имеет минимальные значения.
Водяное отопление в загородных домах.
В сельской местности, а также в загородных домах, как правило, применяют отопительные системы, имеющие самостоятельный генератор тепла – котлы небольшого размера.
Наиболее надежным считается водяное отопление, топливом для которого могут быть:
• каменный уголь;
• дрова;
• разного рода брикеты;
• природный газ;
• керосин;
• соляровое масло и пр.
Преимущество водяных систем отопления перед паровыми заключается в том, что в данном случае намного проще регулировать теплоподвод радиаторов и конвекторов. При таких системах отопления в качестве теплоносителя используется аэрированная и смягченная вода. У воды, как известно, множество достоинств (прекрасные теплофизические свойства, дешевизна и пр.), но имеются и недостатки. Например, в любой воде содержатся всевозможные минеральные соли и другие примеси, которые разрушительно действуют на металлические части трубопроводов, способствуя отложению солей, затрудняющих работу системы, что отрицательно сказывается на техническом состоянии всей системы.
Еще одним большим минусом воды является высокая точка замерзания, поэтому в качестве теплоносителя она может быть использована только при положительных температурах. В этой связи многие домовладельцы предпочитают заменять воду солевыми растворами и антифризами. Но солевые растворы нежелательно использовать в системах водяного отопления из-за их повышенного коррозионного воздействия.
Циркуляционное давление в водяном отоплении.
Теплоотдача различных нагревательных приборов, а также температура воздуха в жилом помещении при одинаковых технических параметрах находятся в зависимости от трех характеристик:
• объема поступающего в отопительный прибор теплоносителя;
• температуры теплоносителя;
• гидростатического давления, которое двигает теплоноситель по трубам.
Если давление в системе невысокое, то она не может нормально работать. Гидростатическое давление дает возможность преодолевать помехи, возникающие на пути воды. К таким помехам можно отнести:
• сопротивления, вызываемые трением теплоносителя о стенки труб;
• местные сопротивления в отводах, тройниках, кранах, отопительных приборах и водогрейных котлах.
Величина помехи из-за трения о стенки труб зависит от скорости воды, диаметра и длины труб. Чем длиннее трубопровод, тем большим будет сопротивление.
Величина местного сопротивления в главных узлах отопительной системы напрямую зависит от скорости воды, изменения диаметра труб и количества воды в отводах, тройниках, вентилях и крестовинах, а также от изменения направления движения воды.
По принципу циркуляции теплоносителя водяные отопительные системы можно разделить на 2 группы:
– с естественной циркуляцией;
– с принудительной циркуляцией.
В системах второй группы движение теплоносителя возникает после начала работы циркуляционного насоса.
Ключевые элементы системы отопления частного дома или коттеджа.
Система отопления частного дома состоит из нагревательного котла, магистральных труб и радиаторов.
Монтаж системы отопления частного дома включает в себя обустройство котельной и установку котла, прокладку магистральных труб и установку радиаторов. Для системы отопления частного дома может использоваться одноконтурный или двухконтурный котел. Установка одноконтурного котла требует дополнительной организации системы горячего водоснабжения (например, с помощью колонки). Установив двухконтурный котел, вы решаете одновременно две задачи: отопление частного дома и горячее водоснабжение.
Появление современных материалов практически полностью вытеснило на сегодняшний день использование металлических труб при монтаже систем отопления частных домов. Как автономные системы, они имеют меньшее давление рабочей внутри, поэтому для монтажа отопления в частном доме чаще всего стали использоваться трубы с содержанием пластика: полипропиленовые, металлопластиковые и из сшитого полиэтилена. Помимо антикоррозийной защиты, они обладают высокими эстетическими характеристиками и более доступной ценой.
Радиаторы отопления являются основными источниками теплоизлучения в доме. Как правило, радиатор имеет колончатое строение и состоит из отдельных элементов колонного типа – секций. Внутри них находятся каналы с циркулирующим теплоносителем. В бытовых системах отопления функцию теплоносителя выполняет горячая вода. Радиаторы производятся из разных материалов и обладают различной степенью теплопроводности и конвекции. Основные виды радиаторов, используемые при монтаже отопления частных домов – чугунные, стальные, алюминиевые и биметаллические (алюминиевые со встроенными внутри стальными элементами).
Теплоэффективность радиаторов зависит не только от их качественных и технических характеристик, но и от правильного размещения. Монтаж системы отопления частного дома обычно предполагает установку радиаторов под окнами. При такой схеме размещения поднимающийся вверх теплый воздух блокирует холодные воздушные массы, идущие от окна, и смешиваясь с ними, предотвращает образование в помещении зон холодного воздуха.
Существуют и иные нюансы, о которых необходимо помнить при организации отопления частного дома.