Проектирование системы отопления дома – это целая наука, включающая в себя расчет необходимой мощности котла, сечения труб, количества и теплоотдачи радиаторов. Расчет каждой компоненты ведется с учетом множества параметров. Среди них площадь и конфигурация помещений, окон, высота потолков, теплопотери через ограждающие конструкции дома и т.д.

Системы отопления классифицируются по ряду признаков, в числе которых: вид теплоносителя (жидкость, воздух), способ его циркуляции (принудительная и естественная), вид разводки труб от котла (одно- и двухтрубная разводка).

По виду теплоносителя различают воздушную и жидкостную систему отопления. У воздушной системы отопления есть как положительные, так и отрицательные моменты. Главным плюсом служит то, что теплый воздух может подаваться с первых минут после запуска системы, тем самым повысить температуру воздуха в помещении можно достаточно быстро. Воздушная система отопления наиболее часто применяется в домах сезонного проживания, зимней даче, куда можно приезжать на выходные, и важно быстро прогреть помещение до комфортной для человека температуры. Минусы воздушной системы – малая инерционность, сухость воздуха.

В жидкостной системе в качестве теплоносителя выступает вода или антифриз, принципиальная разница между ними в температуре замерзания. Вода замерзает при температуре 0˚С, при этом она разморозит всю отопительную систему дома, приведя ее в негодность. Антифриз, предназначенный для систем отопления, замерзает, как правило, при температуре -50˚С. Поскольку таких температур в Челябинске и Челябинской области не бывает, то его разбавляют водой до температуры замерзания -25…-30˚С.

Жидкостная система отопления по виду циркуляции бывает принудительной, естественной (гравитационной) и комбинированной. Гравитационная система отопления полностью автономна, ее обслуживание заключается в контроле уровня жидкости в расширительном бачке. Расчет естественной системы отопления более сложен, для такой системы необходимо применение труб большего диаметра. Циркуляция жидкости в естественной (гравитационной) системе осуществляется за счет разности плотностей горячей и холодной воды – плотность горячей воды ниже, поэтому она поднимается вверх.

В систему с принудительной циркуляцией теплоносителя врезается насос. Насос может быть как отдельным, так и встроенным непосредственно в котел (типичный пример – настенный газовый котел). Принудительная система отопления требует резервирования электропитания, ведь при отключении электричества жидкость не будет циркулировать по трубам, в результате чего может произойти локальный перегрев и вскипание жидкости внутри котла.

Комбинированная система в штатном режиме работает с насосом, а при отключении электричества может функционировать и без него. Для этого параллельно насосу в систему встраивают байпас, участок магистрали, обходящий место расположения насоса. Насос в системе отопления (принудительной или комбинированной) повышает уровень комфорта в доме. Трубы прогреваются быстрее, система становится эффективнее в целом, снижаются теплопотери на участке ”обратки”. Насосы для систем отопления бывают двух типов: с мокрым и сухим ротором. Для частного дома наиболее доступным является вариант с мокрым ротором. Подобные насосы доступны, имеют более простую конструкцию и надежны в эксплуатации. Модели с сухим ротором конструктивно сложнее, дороже, но они лучше циркулируют большие объемы воды.

Системы отопления бывают открытыми и закрытыми. Открытая система содержит расширительный бачок и через него соприкасается с атмосферой. Открытая система обычно бывает гравитационной или комбинированной. С недавнего времени в Челябинске и Челябинской области широкое распространение получили закрытые системы. Главные преимущества закрытой системы: нет необходимости монтировать расширительный бак в наивысшей точке системы (зачастую на чердаке), проще устроить его в котельной возле котла, увеличение срока службы компонентов системы за счет исключения контакта жидкости с воздухом и обязательное применение насоса, что повышает общий комфорт системы отопления.

Рассмотрим способы разводки труб от котла. Различают одно- и двухтрубные схемы разводки. При однотрубной системе радиаторы подсоединены к котлу последовательно, то есть теплоноситель, нагревшись в котле, проходит постепенно по каждому радиатору, отдавая свое тепло. В результате температура каждого последующего радиатора будет чуть ниже, чем в предыдущем. Главный недостаток однотрубной системы в отсутствии возможности индивидуальной регулировки потока жидкости (фактически – теплоотдачи) через каждый радиатор. С другой стороны, это самая дешевая схема.

Построение двухтрубной системы стоит дороже. При данной компоновке все радиаторы запитываются к главному стояку, отходящему непосредственно от котла. В результате получается более мобильная система, позволяющая регулировать температуру в каждой комнате отдельно, а также легко подключать дополнительные радиаторы.

Котел – это сердце системы отопления. Котел нагревает теплоноситель (воду или антифриз), циркулирующий по трубам отопительной системы. Основным параметром, характеризующим отопительный котел, является его мощность. К дополнительным характеристикам можно отнести вариант расположения – напольный или настенный (актуально для газовых котлов), количество контуров (только отопление или отопление плюс горячее водоснабжение), а также степень его автоматизации. Рассмотрим подробнее, что это за характеристики и на что они влияют.

Начнем с мощности. Обычно, требуемую мощность котла считают, исходя из отапливаемой площади. Принимают, что на каждые 10 кв. м нужно 1 кВт мощности котла. Приведенные цифры “работают” в большинстве случаев: при высоте потолка в пределах 2,5-3,2 м и теплопотерях через стены дома в пределах 100 Вт/кв. м. При более высоких потолках, а также в сложных климатических условиях приведенные цифры нужно немного увеличить.

Самый удобный и экономичный вид топлива – это газ. Современные газовые котлы имеют высокий КПД, полный набор средств автоматизации и безопасности. Но, покупая в магазине даже самый “навороченный” котел, нужно непременно ознакомиться с паспортом изделия. Котел должен быть адаптирован к российским условиям, в частности к давлению газа в подающей магистрали. Если котел рассчитан на более высокое давление, то либо он вовсе не будет работать (котел с закрытой камерой сгорания), либо будет выдавать меньшую мощность (котел с атмосферной горелкой).

Самая важная часть напольного котла – теплообменник, часто выполняется из чугуна, реже из стали. Чугунный котел тяжелее, во избежание микротрещин его следует транспортировать и устанавливать очень аккуратно. Чугун почти не подвержен коррозии, котлы с чугунным теплообменником долговечнее. Стальные котлы легче, не так требовательны к аккуратности в обращении, но зато менее долговечны. Большая часть напольных котлов оснащаются атмосферными горелками и имеют открытую камеру сгорания с удалением отработанных газов через дымоход.

Большинство настенных котлов снабжены наддувной горелкой (еще их называют турбо-котлами), и имеют более высокий КПД. Изюминка настенных котлов в том, что в одном корпусе собрано все, что необходимо для работы – от расширительного бака до циркуляционного насоса и оборудования, отвечающего за безопасность работы, благодаря чему такие котлы называют мини-котельными. При этом они занимают меньше места, и при необходимости их проще вписать в интерьер, в частности, при применении в системах отопления в квартире.

Турбо-котел не нуждается в полноценном дымоходе с выходом на уровне конька крыши, и может отводить продукты сгорания через трубу в стене, снабженную на конце обратным клапаном для защиты от задувания ветра. Некоторые модели котлов могут комплектоваться коаксиальными дымоходами (труба в трубе). Отработанные газы в таком дымоходе выводятся по внутренней трубе, а свежий воздух, необходимый для работы котла, поступает к нему по внешнему кожуху.

Котлы с закрытой камерой сгорания нуждаются во внешнем питании, им необходимо электричество для работы насоса и вентилятора. При отключении электричества такой котел полностью отключается, поэтому в пару к нему обязателен источник бесперебойного питания. Также современные котлы чувствительны к качеству электропитания. Недопустимы скачки напряжения и искажение синусоиды переменного тока, чем нередко грешат электросети Челябинской области. Исправить ситуацию в таком случае поможет стабилизатор напряжения.

Газовые котлы бывают одно- и двухконтурными. Второй контур отвечает за горячее водоснабжение дома. Принцип действия контура горячего водоснабжения – в распределении мощности. При открытии какого-либо крана горячей воды датчик потока, установленный в котле, направляет мощность котла на нагрев воды, отключая контур отопления.

Продолжение:  Отопление и горячее водоснабжение. Часть 2

Иван Семенов, Евгений Нефёдов специально для RemChel.ru

Фотографии mastercity.ru, sant.by, barrakuda.com.ua

19 октября 2009 г.