Отопительные системы - важнейшая часть инженерии любого здания и сооружения, особенно в России, где в большинстве регионов отапливать дома приходится не менее полугода. Рынок сегодня предлагает домовладельцам большое разнообразие обогревательных приборов, однако пальму первенства в отечественном домостроении по-прежнему держит добрая старая система водяного отопления, состоящая, как известно, из трех главных частей – котла, трубопровода и батарей. Чтобы собрать необходимую именно вам систему, необходимо оценить множество факторов.
Плюсы и минусы
Несмотря на массу инновационных аналогов, присутствующих сегодня на рынке, несмотря на появление всевозможных новинок типа воздушного отопления и разнообразие способов производства тепла, традиционная система водяного отопления еще не скоро уступит свои позиции.
Бесконечно разнообразная за счет большого количества вариантов и моделей ее составляющих – котлов, труб и радиаторов, система водного отопления актуальна практически в каждом домовладении, независимо от набора коммуникаций на участке и размеров кошелька.
Она универсальна и может удовлетворить любой спрос и решить задачу по обеспечению тепла в доме с любыми исходными данными. Есть у вас газ на участке, или только электричество, или нет ни того, ни другого, идет ли речь о большом утепленном доме или маленькой летней дачке, едва ли вы найдете решение проще, доступнее, вариативнее и экономичнее. Это касается и вопроса начальных вложений при покупке деталей системы, дальнейшей оплаты счетов за свет и газ.
Минус у водной системы, конечно, тоже есть: заморозка труб зимой или появление в них воздушных пробок - весьма вероятные явления, однако их легко предотвратить при соблюдении всех правил монтажа и эксплуатации.
Как работает водное отопление
Принцип работы системы водного отопления известен нам с детства: по трубам в качестве теплоносителя протекает вода, доставляя тепло от котла к приборам отопления – батареям - в доме. Различают открытые, или гравитационные, системы отопления, и закрытые. В гравитационной открытой системе движение воды происходит за счет ее физических свойств - расширения при нагревании. Давление – весьма важный для выбора составляющих системы показатель - в таких системах естественное и обуславливается высотой стояка. В закрытых системах циркуляция воды осуществляется при помощи насоса. К закрытым системам относятся и так называемые теплые полы, и работающие по их принципу стеновые панели.
В качестве теплоносителя в системах водного отопления можно использовать не только воду, но и другие жидкости, например, антифриз, что актуально для мест, где часто и долго не бывает электричества, от чего котел и насос отключаются, дом остывает, а вода в трубах - замерзает. Другими словами, если вы нечастый гость на даче, где собираетесь монтировать традиционную систему отопления, стоит задуматься о незамерзающей жидкости. Но в этом случае надо помнить, что антифризы имеют агрессивный химический состав, и в результате любая прокладка в системе может быть разъедена, поэтому многие производители оборудования не просто рекомендуют использовать в своих системах только воду, но и снимают с себя гарантийные обязательства, если в систему залит антифриз. Совет здесь один: выбирая детали, из которых будет состоять ваша система, проявите особое внимание к материалам, из которых они изготовлены.
Почему нужно правильно рассчитать мощность
Чтобы собрать необходимую именно вам систему, в первую очередь важно точно рассчитать ее мощность, которая напрямую зависит от фактических теплопотерь вашего дома. Здесь важно понимать, что распространенная формула их подсчета, где на каждые 10 квадратных метров закладывается 1 киловатт тепловой мощности котла (главная характеристика, содержится в инструкции), весьма условна. Подобный "расчет на коленке" допустим лишь для ориентировочного представления о тепловых потерях здания и может быть верен не более чем на 70%.
Фактические теплопотери, в соответствии с которыми подбирают составляющие системы отопления, безграмотно вычислять без учета площади наружных стен, крыши и пола первого этажа, толщины и теплопроводности каждого их слоя. Ведь разные стройматериалы проводят тепло по-разному. Да и разные по толщине стены имеют разную теплопроводность. Площадь остекления также имеет большое значение, поскольку теплопотери через окна в 1,5-2,5 раза больше, чем через стену той же площади.
Объясним на примере из практики. В двух близких по площади коттеджах, около 600 квадратных метров каждый, тепловые потери после фактического подсчета составили 18 киловатт в первом и 117,5 киловатт во втором случае. Если руководствоваться формулой "коленочного расчета", то в обоих случаях было бы логично установить котлы мощностью 60 киловатт. В первом доме в процессе эксплуатации такой котел будет постоянно включаться и выключаться, что приведет к его поломке через 1,5-2 года. Во втором доме он будет постоянно работать на полную мощность, но тоже не протянет более двух лет.
Таким образом, планируя покупку и монтаж системы водного отопления, вопрос теплопотерь необходимо детально обсуждать с теплотехником компании, которая поставит вам саму систему.
Выбираем котел
"Сердцем" системы водяного отопления является котел. Это тот самый теплогенератор, производитель тепла, от которого нагретый теплоноситель движется по трубам и отдает тепло вашему дому через отопительные приборы – радиаторы.
Котлы отопления различают по предназначению и видам топлива. Обычный котел просто греет воду или любой другой теплоноситель и называется одноконтурным. Котел, дающий потребителю еще и горячую воду (теплоноситель проходит через специальный встроенный теплообменник), называют двухконтурным, так как он выполняет две задачи.
По видам топлива котлы подразделяют на электрические, твердотопливные (дрова, уголь, кокс), газовые (баллонный, магистральный) и комбинированные, способные работать на газе и электричестве, например.
Электрические котлы довольно часто используют в частном домостроении. Это котлы малой мощности, от 3 до 40-50 киловатт, зачастую настенного исполнения. В многокотловой установке может стоять до 15 котлов электрокотлы бывают ТЭНовыми и электродными. Разница между ними заключается в способах нагрева. Электродный котел нагревает систему быстрее, но это актуально на мощности до 7 киловатт (выгодно приобретать для дома с теплопотерями менее 7 киловатт). При более высокой мощности котла, скорость прогрева системы выравнивается. Электрические котлы редко бывают двухконтурными, поэтому если вы остановите выбор на этом типе оборудования, для обеспечения дома горячей водой позаботьтесь об отдельном емкостном водонагревателе - бойлере.
Подходят для отопления домов частного сектора площадью от 30 квадратных метров. Не требуют дымохода, не шумят. Однако не на каждом участке допустимо потребление необходимого электричества. Зачастую более 10 киловатт на участок (дом площадью 80-150 квадратных метров) не заводят. Да и отапливать электричеством очень накладно. Эти факторы серьезно сужают возможность применения данного вида котлов.
Твердотопливные котлы пользуются спросом у потребителей, на чьих участках электричество бывает с длительными перебоями, а газ будет еще не скоро. Данный вид котлов зачастую используют при монтаже в гравитационной (энергонезависимой) системе. Эти котлы имеют разное конструктивное решение. В одних колосник выдерживает высокие температуры, получаемые при горении угля. Другие рассчитаны на более низкие температуры, и предназначены для сжигания дров. Мощность твердотопливного котла - понятие условное, зависит от влажности топлива и других статичных параметров. Назвать твердотопливники полностью энергонезависимыми нельзя, поскольку такое дополнительное оборудование, заметно улучшающее работу системы, как датчик температуры, циркуляционный насос, аварийный теплообменник и другое, все же требуют подключения к электросети.
Мощность твердотопливных котлов - от 12 до 80 киловатт. Данный диапазон удовлетворяет потребность любого строения. Но необходимость частой загрузки котла, оборудование места для хранения и просушки дров, чистка дымохода и самого котла может нивелировать достоинства подобного котла.
В ряду твердотопливных присутствуют котлы, в которых происходит полное прогорание топлива - пиролизные. Эти котлы энергозависимы, так как. в топку встроенным вентилятором подается воздух; но загружать такой котел придется не чаще двух – трех раз в сутки, а это несомненный плюс.
Газовые и наддувные (жидкотопливные) котлы отличаются друг от друга горелками. У газового она атмосферная, работает на сетевом магистральном или сжиженном балонном газе, а теплообменник наддувного котла имеет топку, куда вставляется наддувная горелка. Горелки эти могут быть газовыми, жидкотопливными, для работы на отработанном масле и мазуте. Также горелки могут быть и комбинированными, с ручной или автоматической сменой вида топлива. Данные котлы имеют огромный разброс по мощности от 15 киловатт до промышленных масштабов.
Как газовые, так и наддувные (ж/т) котлы имеют массу достоинств и возможных комбинаций функциональности. Газовые настенные котлы являются хорошим решением для частных домов небольшой площади и поквартирного отопления. Мощность этих котлов - от 7,5 до 32 киловатт - позволяет не только отопить дом площадью от 100 до 250 квадратных метров, но и обеспечить его жителей горячей водой, если в котел вмонтирован теплообменник горячего водоснабжения (ГВС). Наддувные котлы настенного исполнения не имеют. Для домов большей площади предлагают более функциональные напольные газовые и ж/т котлы.
Конденсационные котлы являются самыми передовыми в плане коэффициента полезного действия. Могут иметь как настенное, так и напольное исполнение, равно как и большой диапазон мощности. Котлы эти всегда газовые, оснащенные модулируемой горелкой. При выборе такого котла следует учесть, что удовольствие это не дешевое, остальные приборы системы отопления с конденсационным котлом также потребуют более значительных инвестиций, которые обязательно вернутся к потребителю в виде экономии на меньшем расходе газа. Тем не менее в связи с низкой пока ценой газа и малой скоростью принятия инноваций в России эти котлы применяются редко.
Определяемся с трубопроводом
Главные характеристики трубопроводов систем отопления, при помощи которых котлы соединяются с радиаторами, является материал и диаметр. Каждый материал, из которого выпускают сантехнические трубы, имеет свои плюсы и минусы.
Стальная труба (самый распространенный материал) рассчитана на работу с высоким давлением и высокой температурой теплоносителя (25 атмосфер, 120°С). Эти трубы мало подвержены деформации, поэтому применимы даже в гравитационных системах. Из других преимуществ стальных труб назовем низкую стоимость, высокий срок службы при большом давлении и температуре, малую потребность в креплениях и фиксации трубопровода, перекачивание практически любой жидкости. Но неудобство в монтаже, большой вес, высокое гидравлическое сопротивление, возможность ржавления внутри и снаружи - минус.
Металлопластиковая труба не имеет недостатков стальной, но у нее не столь высокий срок службы, расчет на невысокое давление и температуру (10 атмосфер, 90°С). Нецелесообразна в гравитационной системе из-за возможной деформации. Большее, в сравнении со стальной, количество креплений.
Полипропиленовая труба является наиболее дешевой. Она легкая, толстостенная, но склонна к деформации даже больше, чем металлопластиковая, ввиду еще больших ограничений по допустимому давлению и температуре (6-8 атмосфер, 70-80 °С). Как любой полимер по показателю срока службы напрямую зависит от эксплуатационных температуры и давления.
Медь является безусловным лидером среди материалов для трубопроводов. Имеет все плюсы стальной трубы, однако, не подходит для перекачивания агрессивных сред и дорого стоит. Тем не менее у медной трубы более высокий срок службы, чем у стали, очень низкое гидравлическое сопротивление и малый вес.
Оцинкованая труба – та же стальная, но не ржавеет. Не рекомендуется в контуре ГВС из-за присутствия в горячей воде активного кислорода, ведущего к расщеплению оцинковки.
Нержавеющая труба – полный аналог стальной трубы, лишенный недостатков. Исключение составляют все то же неудобство монтажа и высокая стоимость.
Считается, что в частном строительстве применимы все виды трубопровода, однако наиболее эффективными и распространенными являются нержавейка, медь и металлопластик. При этом важно не только "правильно" выбрать материал, из которого будет сделан трубопровод, но и грамотно подобрать тип соединения труб.
Передовым способом сегодня является так называемое прессовое соединение. Его прочность не уступает сварке или пайке, при которых, однако, нарушается целостность материала, чего не происходит при прессовом соединении. Кроме того, оно довольно просто и быстро выполнимо. Весомым недостатком можно назвать лишь цену материалов (фитингов).
Покупаем радиаторы
Радиаторы отопления, или батареи, устанавливаются, как правило, под окнами и обеспечивают тепло в помещении. Они отличаются друг от друга не только по размеру, но и по типу. Разные радиаторы рассчитаны на работу в сетях с разным давлением.
Конвекторы наиболее распространены в многоэтажном строительстве, рассчитаны на работу с большим давлением и высокой скоростью теплоносителя. Состоит конвектор из трубы, на которой закреплены конвективные пластины оребрения. Благодаря пластинам и разнице температур создается воздушный поток, который снимает тепло с горячей трубы.
Внутрипольные конвекторы – та же трубка с оребрением, встроенная в стальной лоток в полу и закрытый сверху решеткой. Вместе с конвектором в лотке может находиться малошумный вентилятор - для увеличения воздушного потока и большей теплоотдачи. Такие конвекторы удобны для отсечения холодного воздуха от больших окон-витрин, используются также в переходах в зимние сады и в бассейнах. Однако оснащать и отапливать внутрипольными конвекторами все помещения сложно и дорого.
Панельные радиаторы состоят из листов стали, образующих панель, внутри которой течет теплоноситель, и конвекционного оребрения между этими панелями. В зависимости от типа радиатора панелей может быть несколько, равно как и оребрений. От этого, а не только от размера лицевой части, зависит мощность всего прибора. Производят панельные радиаторы как с боковым, так и с нижним подключением. Применение стальных панельных радиаторов ограничивается только давлением (до 10 бар) и системой отопления. В гравитационной системе его работа не эффективна из-за сложности в прохождении теплоносителя внутри панели.
Секционные радиаторы собираются из секций, имеющих разную высоту и мощность, выполняются из разных материалов. Это и чугунное литье, и алюминиевое, и алюминий со сталью, и медь, и спаянные между собой стальные трубки. Набираются секции в радиатор до 60 и более штук. Спектр применения широк – подобное оборудование используется в многоэтажном и индивидуальном строительстве.
Регистр - труба большего диаметра, часто изогнутая в петлю. Применяется в зданиях нежилого фонда, между корпусами зданий, на автомойках.
Полотенцесушители устанавливаются в ванной комнате на систему горячего водоснабжения. Обычный городской полотенцесушитель - это маленький регистр.
В городских квартирах давление в системе отопления слишком высоко, поэтому там подходят не все нагревательные приборы. Если вы решили заменить радиатор в квартире, поинтересуйтесь у своих коммунальщиков давлением в системе.
В частных домах с автономной системой отопления применимы все типы радиаторов – от конвекторов и регистров до внутрипольных конвекторов.
Сергей Лялин, руководитель проекта, инженер по теплогазоснабжению и вентиляции ООО "Термостудия"
